JP6141082B2 - チャックテーブル - Google Patents

Description

半導体ウエーハ等のウエーハを研削する研削装置等の加工装置に装備されウエーハを保持するためのチャックテーブルに関する。

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多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように多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を研削する研削装置は、ウエーハを吸引保持する保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に吸引保持されたウエーハを研削する研削手段と、該研削手段を保持面に垂直な方向に研削送りする研削送り手段とを具備している。このような研削装置を構成する被加工物保持手段は、吸引手段に連通する開口を上面に備えた基台と、該基台の上面に載置され上面に保持面を備えたチャックテーブルとによって構成され、チャックテーブルが破損したり、吸引力が低下した際にはチャックテーブルを交換できる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１６２２６９号公報

而して、チャックテーブルは、ポーラスプレートと該ポーラスプレートの外周面をボンド剤を介して保持する環状の枠体とから構成されており、枠体とともにポーラスプレートを基台から取り外す際に枠体からポーラスプレートが脱落して基台の上面を損傷させるという問題がある。このように枠体からポーラスプレートが脱落するのは、ポーラスプレートの外周面がボンド剤を介して枠体の内周面に固定されているものの研削手段による圧力によってボンド剤にせん断力が作用してボンド剤が破壊されると推測される。

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、枠体とともにポーラスプレートを基台から取り外す際に、枠体からポーラスプレートが脱落することを防止できるチャックテーブルを提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、吸引手段に連通する開口を上面に備えた基台の上面に着脱可能に装着され、被加工物を吸引保持する研削装置に適用されるチャックテーブルであって、
多孔質部材によって円盤状に形成され上面に被加工物を吸引する吸引保持面を備えるとともに下面に該基台の上面に対面する接合面を備えたポーラスプレートと、該ポーラスプレートの外周面を保持する内周面を有する枠体と、を具備し、
該ポーラスプレートの外周面には環状の外周溝が形成され、該枠体の内周面には該環状の外周溝と対応する環状の内周溝が形成されており、
該環状の外周溝と該環状の内周溝にボンド剤が充填され該ポーラスプレートと該枠体が結合されて研削作業における研削圧力によるせん断力を該ボンド剤が緩和する、
ことを特徴とするチャックテーブルが提供される。

上記ポーラスプレートの外周面は下面から上面に向けて縮径するテーパ面で形成され、上記枠体の内周面は該テーパ面に対応した内周テーパ面に形成されている。

本発明によるチャックテーブルは、ポーラスプレートの外周面には環状の外周溝が形成され、枠体の内周面には環状の外周溝と対応する環状の内周溝が形成されており、環状の外周溝と環状の内周溝にボンド剤が充填されポーラスプレートと枠体が結合されて研削作業における研削圧力によるせん断力を該ボンド剤が緩和するので、研削作業における研削圧力によりボンド剤にせん断力が作用しても環状の外周溝と環状の内周溝に充填されたボンド剤によってせん断力が緩和され破断することがない。従って、本発明によるチャックテーブルにおいては、ポーラスプレートの外周面がボンド剤を介して枠体の内周面に固定されている従来用いられているポーラスプレートのように研削圧力によってボンド剤が破壊されることによるポーラスプレートの脱落を未然に防止することができる。

本発明によって構成されたチャックテーブルを備えた研削装置の斜視図。 本発明によって構成されたチャックテーブルと基台を分解して示す斜視図。 本発明によって構成されたチャックテーブルの構成部材を分解して示す斜視図。 本発明によって構成されたチャックテーブルを基台に装着した状態を示す断面図。 チャックテーブルを構成するポーラスプレートと枠体を結合するボンド剤の充填方法の他の実施形態を示す断面図。 本発明によって構成されたチャックテーブルの他の実施形態を示す断面図。

以下、本発明に従って構成されたチャックテーブル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。

図１には、本発明に従って構成されたチャックテーブルを装備した研削装置の斜視図が示されている。
図示の研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング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）に設けられ上方に延びる直立壁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に研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

研削ユニット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。

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３３と、該スピンドルハウジング３３に回転自在に配設された回転スピンドル３４と、該回転スピンドル３４を回転駆動するための駆動手段としてのサーボモータ３５とを具備している。回転スピンドル３４の下端部はスピンドルハウジング３３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マウンター４が設けられている。このマウンター４の下面に研削ホイール５が取付けボルト５１によって装着される。

図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット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吸引保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削ユニット送り機構６を備えている。この研削ユニット送り機構６は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド６１を具備している。この雄ねじロッド６１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６２および６３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材６２には雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６４が配設されており、このパルスモータ６４の出力軸が雄ねじロッド６１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、この連結部には鉛直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６１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ６４が正転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ６４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。

図１を参照して説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１には半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブル８を備えた被加工物保持機構７が配設されている。この被加工物保持機構７は、図示しない移動機構によって矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動可能に構成されており、被加工物載置域２４と研削域２５に位置付けられるようになっている。

チャックテーブル８について、図２乃至図４を参照して説明する。
図示の実施形態におけるチャックテーブル８は、図２および図４に示すように円柱状の基台９の上面に着脱可能に装着される。円柱状の基台９は、図２および図４に示すようにその上面に環状吸引凹部９１と中央吸引凹部９２が形成されている。このように環状吸引凹部９１と中央吸引凹部９２が形成された円柱状の基台９の上面には、外周部に設けられた第１の環状接合面９３と環状吸引凹部９１と中央吸引凹部９２との間に設けられた第２の環状接合面９４が形成される。環状吸引凹部９１と中央吸引凹部９２が形成された円柱状の基台９には、環状吸引凹部９１に開口する吸引孔９５、９５設けられているとともに、中央吸引凹部９２に開口する吸引孔９６が設けられている。これら吸引孔９５、９５および吸引孔９６は、図示しない吸引手段に連通されている。なお。円柱状の基台９の外周部には、上記第１の環状接合面９３から穿設された複数（図示の実施形態においては４個）の雌ねじ穴９７が設けられている。このように構成された円柱状の基台９は、図示しないサーボモータによって回転せしめられるようになっている。

上述した円柱状の基台９に着脱可能に装着されるチャックテーブル８は、図３に示すように多孔質部材によって円盤状に形成されたポーラスプレート８１と、該ポーラスプレート８１の外周面を保持する環状の枠体８２とからなっている。このポーラスプレート８１は図示の実施形態においてはポーラスセラミックスによって形成され、上面に被加工物を吸引する吸引保持面８１１を備えるとともに、下面に上記円柱状の基台９の第１の環状接合面９３および第２の環状接合面９４と対面する接合面８１２を備えている。このように形成されたポーラスプレート８１の外周面８１３には、図３および図４で示すように環状の外周溝８１４が形成されている。

チャックテーブル８を構成する環状の枠体８２はアルミナセラミックス等のセラミックス材によって形成され、上記ポーラスプレート８１の外径と対応する内径を有するとともに、ポーラスプレート８１の厚みに対応する厚みを有しており、下部に外方に突出するフランジ８２１が設けられている。このように形成された環状の枠体８２の内周面８２２には、図３および図４に示すようにポーラスプレート８１の外周面８１３に形成された環状の外周溝８１４と対応する環状の内周溝８２３が形成されている。なお、環状の枠体８２のフランジ８２１には、上記円柱状の基台９に設けられた４個の雌ねじ穴９７に対応する位置にボルト挿通穴８２１aが形成されている。

上述したポーラスプレート８１を環状の枠体８２に組み付けてチャックテーブル８を構成するには、図４に示すようにポーラスプレート８１の外周面８１３にボンド剤を塗布し外周面８１３に形成された環状の外周溝８１４にボンド剤８０を充填するとともに、枠体８２の内周面８２２にボンド剤を塗布し内周面８２２に形成された環状の内周溝８２３にボンド剤８０を充填する。そして、図４に示すようにポーラスプレート８１を環状の枠体８２の内周に嵌合することにより、ポーラスプレート８１の外周面８１３に形成された環状の外周溝８１４に充填されたボンド剤８０と枠体８２の内周面８２２に形成された環状の内周溝８２３に充填されたボンド剤８０によってポーラスプレート８１と環状の枠体８２が結合される。

次に、ポーラスプレート８１と枠体８２を結合するボンド剤８０の充填方法の他の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５に示す実施形態においては、枠体８２に外周面から環状の内周溝８２３に連通する注入孔８２４を設け、ポーラスプレート８１を枠体８２の内周にボンド剤８０を介在して嵌合した後、注入孔８２４からボンド剤８０を注入して枠体８２の内周面８２２に形成された環状の内周溝８２３およびポーラスプレート８１の外周面８１３に形成された環状の外周溝８１４にボンド剤８０を充填する。

以上のようにして構成されたチャックテーブル８は、図２および図４に示すように環状の枠体８２のフランジ８２１に形成されたボルト挿通穴８２１aに締結ボルト８３を挿通し、円柱状の基台９に設けられた４個の雌ねじ穴９７に螺合することにより、円柱状の基台９の上面である第１の環状接合面９３および第２の環状接合面９４に着脱可能に装着される。

次に、チャックテーブル８の他の実施形態について、図６を参照して説明する。
図６に示すチャックテーブル８は、ポーラスプレート８１の外周面８１３aと枠体８２の内周面８２２aが相違する以外は上記図１乃至図４に示すチャックテーブル８と同様の構成であるため、同一部には同一符号を付してその説明は省略する。
図６に示すチャックテーブル８におけるポーラスプレート８１の外周面８１３aは、下面である接合面８１２から上面である吸引保持面８１１に向けて縮径するテーパ面に形成されている。また、図６に示すチャックテーブル８における枠体８２の内周面８２２aは、ポーラスプレート８１の外周面８１３aであるテーパ面に対応した内周テーパ面に形成されている。このように、ポーラスプレート８１の外周面８１３aを下面である接合面８１２から上面である吸引保持面８１１に向けて縮径するテーパ面に形成するとともに、枠体８２の内周面８２２aをポーラスプレート８１の外周面８１３aであるテーパ面に対応した内周テーパ面に形成することにより、枠体８２に組み付けられたポーラスプレート８１の浮き上がりが確実に防止され、被加工物を吸引保持する際における吸着機能の低下を未然に防止することができる。

図示の実施形態におけるチャックテーブルを装着した研削装置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。
図１に示す研削装置を用いて被加工物を研削するには、先ず図１に示す被加工物載置域２４に位置付けられている被加工物保持機構７のチャックテーブル８上に被加工物である例えば半導体ウエーハ１０を載置する。このとき、半導体ウエーハ１０の表面（回路が形成されている面）に保護テープ１１を貼着し、該保護テープ１１をチャックテーブル８上に載置する。従って、半導体ウエーハ１０は、裏面を上側にしてチャックテーブル８上に載置されることになる。このようにしてチャックテーブル８上に載置された半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル８上に吸引保持される。即ち、図示しない吸引手段を作動すると、図４に示すようにチャックテーブル８の円柱状の基台９に設けられた吸引孔９５、９５および吸引孔９６を通して環状吸引凹部９１および中央吸引凹部９２に負圧が作用せしめられる。この結果、円柱状の基台９の上面に配設されたポーラスプレート８１の上面である吸引保持面８１１に負圧が作用し、チャックテーブル８は吸引保持面８１１上に半導体ウエーハ１０を吸引保持する。

被加工物保持機構７のチャックテーブル８上に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、図示しない移動機構を作動してチャックテーブル８を矢印２３ａで示す方向に移動し、チャックテーブル８上に保持された半導体ウエーハ１０を研削ホイール５の下方の研削域２５に位置付ける。そして、チャックテーブル８を図示しないサーボモータを駆動して１００〜３００ｒｐｍで回転し、上記研削ユニット３のサーボモータ３５を駆動して研削ホイール５を３０００〜６０００ｒｐｍで回転するとともに、上記研削ユニット送り機構６のパルスモータ６４を正転駆動して研削ユニット３を下降せしめて、研削ホイール５の研削面である下面をチャックテーブル８上に保持された半導体ウエーハ１０の上面（裏面）に作用せしめる。そして、研削ホイール５を所定量下降せしめて、半導体ウエーハ１０を所定の厚さに研削する。

上述した研削作業を長時間実施すると、ポーラスプレート８１に研削屑などにより目詰まりが生じて吸引力が低下したり、破損することがあり、この場合チャックテーブル８を交換する必要がある。チャックテーブル８を交換するには、図４に示すように円柱状の基台９にチャックテーブル８を固定している締結ボルト８３を取り外してチャックテーブル８を基台９から除去するが、このとき環状の枠体８２とともにポーラスプレート８１を円柱状の基台９から取り外す際に環状の枠体８２からポーラスプレート８１が脱落することはない。即ち、図示の実施形態におけるチャックテーブル８を構成するポーラスプレート８１の外周面８１３には環状の外周溝８１４が形成され、環状の枠体８２の内周面８２２には環状の外周溝８１４と対応する環状の内周溝８２３が形成されており、環状の外周溝８１４と環状の内周溝８２３にボンド剤８０が充填されポーラスプレート８１と環状の枠体８２が結合されているので、上述した研削作業における研削圧力によりボンド剤８０にせん断力が作用しても環状の外周溝８１４と環状の内周溝８２３に充填されたボンド剤８０によってせん断力が緩和され破断することがない。従って、図示の実施形態におけるチャックテーブル８においては、ポーラスプレートの外周面がボンド剤を介して環状の枠体の内周面に固定されている従来用いられているポーラスプレートのように研削圧力によってボンド剤が破壊されることによるポーラスプレートの脱落を未然に防止することができる。

なお、図６に示すポーラスプレート８１の外周面８１３aが下面である接合面８１２から上面である吸引保持面８１１に向けて縮径するテーパ面に形成され、環状の枠体８２の内周面８２２aがポーラスプレート８１の外周面８１３aであるテーパ面に対応した内周テーパ面に形成されているチャックテーブル８の場合にはポーラスプレート８１が脱落する可能性は高いが、ポーラスプレート８１の外周面８１３aに形成された環状の外周溝８１４と環状の枠体８２の内周面８２２aに形成された環状の内周溝８２３にボンド剤８０を充填する構成にすることにより、ポーラスプレート８１の脱落を確実に防止することができる。

２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３３：スピンドルハウジング
３４：回転スピンドル
３５：サーボモータ
４：マウンター
５：研削ホイール
６：研削ユニット送り機構
７：被加工物保持機構
８：チャックテーブル
８０：ボンド剤
８１：ポーラスプレート
８１１：吸引保持面
８１２：接合面
８１３：外周面
８１４：環状の外周溝
８２：環状の枠体
８２１：フランジ
８２２：内周面
８２３：環状の内周溝
８３：締結ボルト
９：基台
９１：環状吸引凹部
９２：中央吸引凹部
９３：第１の環状接合面
９４：第２の環状接合面
９５，９６：吸引孔

Claims (2)

1. 吸引手段に連通する開口を上面に備えた基台の上面に着脱可能に装着され、被加工物を吸引保持する研削装置に適用されるチャックテーブルであって、
   多孔質部材によって円盤状に形成され上面に被加工物を吸引する吸引保持面を備えるとともに下面に該基台の上面に対面する接合面を備えたポーラスプレートと、該ポーラスプレートの外周面を保持する内周面を有する枠体と、を具備し、
   該ポーラスプレートの外周面には環状の外周溝が形成され、該枠体の内周面には該環状の外周溝と対応する環状の内周溝が形成されており、
   該環状の外周溝と該環状の内周溝にボンド剤が充填され該ポーラスプレートと該枠体が結合されて研削作業における研削圧力によるせん断力を該ボンド剤が緩和する、
   ことを特徴とするチャックテーブル。
2. 該ポーラスプレートの外周面は下面から上面に向けて縮径するテーパ面で形成され、該枠体の内周面は該テーパ面に対応した内周テーパ面に形成されている、請求項１記載のチャックテーブル。

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