(57)【要約】　　　（修正有）【課題】被加工物を保持するチャックテーブルの熱歪みの発生を極力減少せしめて、チャックテーブルの熱歪みによる湾曲に起因する影響を防ぐことができる加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブル５０と該チャックテーブルを回転駆動する回転駆動手段６０とを有するチャックテーブル機構５と、チャックテーブルに保持された被加工物に加工液を供給しつつ加工を施す加工手段と、チャックテーブルが挿通する穴を備え該チャックテーブルの上面より下方に配設された加工液受け皿２１１とを具備する加工装置であって、チャックテーブル機構の該チャックテーブルは、多孔質部材で構成され被加工物を吸着保持するチャック板５１と、該チャック板を上面で支持するチャック板支持基板５２と、該チャック板支持基板の外周部に装着され径方向に延びる放熱部５３１を備えた環状の放熱板５３とを具備している。【選択図】　　　　図２
2004079749.tif 000002
【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を回転駆動する回転駆動手段とを有するチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工液を供給しつつ加工を施す加工手段と、該チャックテーブルが挿通する穴を備え該チャックテーブルの上面より下方に配設された加工液受け皿と、を具備する加工装置において、
該チャックテーブル機構の該チャックテーブルは、多孔質部材で構成され被加工物を吸着保持するチャック板と、該チャック板を上面で支持するチャック板支持基板と、該チャック板支持基板の外周部に装着され径方向に延びる放熱部を備えた環状の放熱板と、を具備している、
ことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
該放熱板の外周には円筒状垂下部が設けられ、該加工液受け皿に形成された該穴の周縁には円筒状起立部が立設して設けられており、該円筒状垂下部が該円筒状起立部の外側に遊嵌して配設されている、請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
該チャック板支持基板および該放熱板は金属材で形成されている、請求項１又は２記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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等の加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の回路を積層する基板となる半導体ウエーハは、シリコンインゴットをウエーハ状にスライスし、このスライスした半導体ウエーハの両面をラッピング装置または両面研削装置によって研削した後、ポリッシング装置によって半導体ウエーハの表面を鏡面に研磨する所謂ウエーハメーキングと称する加工技術によって形成されている。
【０００３】
上述したポリッシング装置によって半導体ウエーハの表面を鏡面に研磨するには相当の時間を要し、生産性が悪いという問題がある。このポリッシング装置による研磨時間の短縮を図るため、上述したラッピング装置または両面研削装置によって研削された半導体ウエーハの表面をポリッシングする前に、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を回転駆動する回転駆動手段とを有するチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工液を供給しつつ研磨を施す研磨手段とを具備する研磨装置を用いて半導体ウエーハの表面を研磨する工程を実施している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上記研磨装置によって表面が研磨された半導体ウエーハは、中央部が僅かに盛り上がった状態となる。このため、ポリッシングする前に研磨装置を用いて半導体ウエーハの表面を研磨しても、ポリッシングによる研磨時間を必ずしも十分に短縮することはできない。
【０００５】
上述したように研磨された半導体ウエーハの中央部に盛り上りが発生する原因は、半導体ウエーハを保持するチャックテーブルの熱歪みによる湾曲に起因するものであると考えられる。なお、チャックテーブルの熱歪みによる湾曲に起因する影響は、上述した研磨装置以外の他の加工装置にも表れる。
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、被加工物を保持するチャックテーブルの熱歪みの発生を極力減少せしめて、チャックテーブルの熱歪みによる湾曲に起因する影響を防ぐことができる加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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を回転駆動する回転駆動手段とを有するチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工液を供給しつつ加工を施す加工手段と、該チャックテーブルが挿通する穴を備え該チャックテーブルの上面より下方に配設され加工液受け皿と、を具備する加工装置において、
該チャックテーブル機構の該チャックテーブルは、多孔質部材で構成され被加工物を吸着保持するチャック板と、該チャック板を上面で支持するチャック板支持基板と、該チャック板支持基板の外周部に装着され径方向に延びる放熱部を備えた環状の放熱板と、を具備している、
ことを特徴とする加工装置が提供される。
【０００７】
上記放熱板の外周には円筒状垂下部が設けられ、上記加工液受け皿に形成された穴の周縁には円筒状起立部は立設して設けられており、該円筒状垂下部が該円筒状起立部の外側に遊嵌して配設されている。また、上記チャック板支持基板および上記放熱板は金属材で形成されていることが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１には本発明に従って構成された加工装置としての研磨装置の斜視図が示されている。
図示の研磨装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。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）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。このように構成された装置ハウジング２には、図示の実施形態においては２つの研削ライン２ａ、２ｂが平行に設けられている。なお、２つの研削ライン２ａ、２ｂを構成する各機構は実質的に同一であるため同一機構には同一符号を付して説明する。
装置ハウジング２を構成する直立壁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に研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１０】
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に研磨手段としてのスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１１】
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駆動源としてのサーボモータ３２３とを具備しており、サーボモータ３２３の出力軸が回転スピンドル３２２と伝動連結されている。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、その下端には研磨工具３２５が装着されている。なお、回転スピンドル３２２の中心部には加工液を供給する加工液供給通路（図示せず）が形成されており、この加工液供給通路を通して研磨工具３２５の研磨部に加工液が供給されるようになっている。
【００１２】
図示の実施形態における研磨装置は、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載置面と垂直な方向）に移動せしめる研磨ユニット送り機構４を備えている。この研磨ユニット送り機構４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が上昇せしめられる。
【００１３】
図示の実施形態における研磨装置は、ハウジング２の主部２１の後部には上記研磨ユニット３の下方位置に配設されたチャックテーブル機構５を備えている。
このチャックテーブル機構５について、図２および図３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機構５は、被加工物を保持するチャックテーブル５０と、該チャックテーブル５０を回転駆動する回転駆動手段６０とからなっている。チャックテーブル５０は、被加工物を吸着保持するチャック板５１と、該チャック板５１を上面で支持するチャック板支持基板５２と、該チャック板支持基板５２の外周部に装着された放熱板５３とからなっている。このチャックテーブル５０は、ハウジング２の主部２１に配設された加工液を受け止める加工液受け皿２１１に形成された穴２１１ａを挿通し、加工液受け皿２１１の上面より上側に配設される。加工液受け皿２１１は、穴２１１ａの周縁から上方に突出して形成された円筒状起立部２１１ｂが設けられている。
【００１４】
チャックテーブル５０を構成するチャック板５１は、多孔質セラミックスの如き適宜の多孔性材料からなる円盤状の吸着部材５１１と、該吸着部材５１１の外周に嵌合するアルミナ等のセラミック材からなる環状の装着部材５１２とからなっており、吸着部材５１１の外周面と装着部材５１２に内周面とはガラス質の結合剤によって焼結結合されている。なお、環状の装着部材５１２の外周部には段差部５１２ａが形成されており、この段差部５１２ａに軸方向に貫通する複数個のボルト挿通穴５１２ｂが形成されている。
【００１５】
チャックテーブル５０を構成するチャック板支持基板５２は、熱伝導性の良い金属材によって円盤状に形成されており、チャック板支持部５２１と該チャック板支持部５２１の外周側に形成された放熱板装着部５２２とからなっている。チャック板支持部５２１は上記チャック板５１の装着部５１２に形成された複数個のボルト挿通穴５１２ｂと対応する位置に複数個のネジ穴５２１ａが形成されている。このチャック板支持部５２１には、その上面に円形状の凹部と環状の凹部によって形成された吸引室５２１ｂ、５２１ｃが設けられているとともに、該吸引室５２１ｂ、５２１ｃに連通する吸引通路５２１ｄ、５２１ｅ、５２１ｆが設けられている。チャック板支持部５２１の外周側に形成された放熱板装着部５２２は、チャック板支持部５２１の上面より下方に段差を設けて形成されており、軸方向に貫通する複数個のネジ穴５２２ａが形成されている。このように構成されたチャック板支持基板５２を構成するチャック板支持部５２１の上面にチャック板５１を載置し、装着部材５１２の段差部５１２ａに形成された複数個のボルト挿通穴５１２ｂを挿通して配設されたボルト５４をチャック板支持部５２１に形成されたネジ穴５２１ａに螺合することにより、チャック板５１がチャック板支持部５２１の上面に装着される。
【００１６】
チャックテーブル５０を構成する放熱板５３は、熱伝導性の良い金属材によって環状に構成されている。この放熱板５３は、上記チャック板支持基板５２のチャック板支持部５２１と嵌合する嵌合穴５３１ａを備え径方向に延びる放熱部５３１と、該放熱部５３１の外周縁から下方に垂下する円筒状垂下部５３２とからなっており、放熱部５３１の内周部には上記チャック板支持基板５２の放熱板装着部５２２に形成された複数個のネジ穴５２２ａと対応する位置に複数個のボルト挿通穴５３１ｂが形成されている。このように構成された放熱板５３は、嵌合穴５３１ａをチャック板支持基板５２のチャック板支持部５２１に嵌合して放熱部５３１の内周部を放熱板装着部５２２上に載置し、放熱部５３１の内周部に形成された複数個のボルト挿通穴５３１ｂを挿通して配設されたボルト５５を放熱板装着部５２２に設けられた複数個のネジ穴５２２ａに螺合することにより、放熱板５３がチャック板支持基板５２の放熱板装着部５２２に装着される。なお、放熱板５３を構成する円筒状垂下部５３２は、上記加工液受け皿２１１に設けられた円筒状起立部２１１ｂの外側に遊嵌して配設される。
【００１７】
上述したチャックテーブル５０を回転駆動する回転駆動手段６０は、チャック板支持基板５２の下面に適宜の連結手段によって連結されたチャックテーブル軸６１と、該チャックテーブル軸６１に下端部に装着されたロータリージョイント６２と、チャックテーブル軸６１を回転駆動する電動モータ６３とによって構成されている。チャックテーブル軸６１は適宜の金属材によって円柱状に形成されており、その下部には小径部を備えている。このように形成されたチャックテーブル軸６１には、上記チャックテーブル５０を構成するチャック板支持基板５２に形成された吸引通路５２１ｄおよび５２１ｅ、５２１ｆと連通する円形凹部６１ａおよび環状凹部６１ｂと、該円形凹部６１ａおよび環状凹部６１ｂと連通する吸引通路６１ｃと、該吸引通路６１ｃと連通し小径部の外周面に開口する吸引通路６１ｄが設けられている。上記ローラリージョイント６２は適宜の金属材によって環状に形成されており、チャックテーブル軸６１の小径部に相対回転可能に嵌合されている。このロータリージョイント６２の内周面には上記チャックテーブル軸６１の小径部に形成された吸引通路６１ｂと連通する環状の吸引通路６２ａと、該吸引通路６２ａと連通し外周面に開口する吸引通路６２ｂが設けられており、吸引通路６２ｂがフレキシブルパイプ６４を介して図示しない負圧源を含む負圧制御回路に接続されている。上記チャックテーブル軸６１を回転駆動する電動モータ６３は、その駆動軸６３１がチャックテーブル軸６１の下面に適宜の連結手段によって連結されている。
【００１８】
チャックテーブル機構５は以上のように構成されており、図示しない負圧制御回路を制御してフレキシブルパイプ６４を図示しない負圧源に連通すると、吸引通路６２ｂ、６２ａ、６１ｄ、６１ｃ、円形凹部６１ａおよび環状凹部６１ｂ、吸引通路５２１ｄ、５２１ｅ、５２１ｆおよび吸引室５２１ｂ、５２１ｃを通してチャックテーブル５０を構成するチャック板５１の多孔性材料からなる吸着部材５１１に負圧が作用する。この結果、チャック板５１の上面に被加工物が載置されていると、被加工物は負圧によりチャック板５１上に吸着保持される。
【００１９】
図１に戻って説明を続けると、上記装置ハウジング２の主部２１における上記チャックテーブル機構５、５の前側には、カセット載置領域７、７と、搬送手段配置領域８と、仮置き領域９、９が設けられている。カセット載置領域７、７には、半導体ウエーハ等の円形状の被加工物を収納するカセット７０、７０が載置される。搬送手段配置領域８には、被加工物搬送手段８０が配設されている。この被加工物搬送手段８０は、カセット７０、７０に収納された研削前の被加工物を搬出し仮置き領域９、９に搬送するとともに、研削後の被加工物を仮置き領域９、９からカセット７０、７０に搬送する。上記仮置き領域９、９には、カセット７０、７０から搬出された研削前の被加工物の中心合わせ機能と研削後の被加工物の洗浄機能とを具備する中心位置合わせ兼洗浄機構９０、９０が配設されている。
【００２０】
上記仮置き領域９、９と上記チャックテーブル５０、５０との間には、被加工物搬入・搬出手段１０、１０が配設されている。この被加工物搬入・搬出手段１０、１０は、仮置き領域９、９に配設された中心位置合わせ兼洗浄機構９０、９０によって中心位置合わせされた研削前の被加工物をチャックテーブル５０、５０上に搬送するとともに、チャックテーブル５０上の研削後の被加工物を中心位置合わせ兼洗浄機構９０、９０に搬出する。なお、被加工物搬入・搬出手段１０は、一般に用いられている周知の吸着式の搬送機構でよい。
【００２１】
図示の実施形態における研磨装置は以上のように構成されており、以下その加工処理動作について主に図１に基づいて説明する。
カセット載置領域７に載置されたカセット７０内に収容された研削加工前の被加工物である半導体ウエーハは、被加工物搬送手段８０の上下動作および進退動作により搬送され、仮置き領域９に配設された中心位置合わせ兼洗浄機構９０のセンターテーブル９１上に載置される。センターテーブル９１上に載置された半導体ウエーハは中心合わせされ、被加工物搬入・搬出手段１０の旋回動作によってチャックテーブル５０上に載置される。チャックテーブル５０上に載置された半導体ウエーハは、上述したように図示しない負圧制御回路が制御されることによりチャックテーブル５０を構成するチャック板５１上に吸着保持される。
【００２２】
次に、被加工物である半導体ウエーハを保持したチャックテーブル５０が回転せしめらるとともに、回転駆動せしめられている研磨工具３２５がチャックテーブル５０上の半導体ウエーハに所定の圧力で押圧することによって、半導体ウエーハが研磨加工される。この研磨作用によって研磨工具３２５と被加工物である半導体ウエーハには高熱が発生する。この熱を冷却するために研磨加工時には、研磨工具３２５を装着した回転スピンドル３２２の中心部に設けられた加工液供給通路（図示せず）を通して加工液が研磨工具３２５の研磨部に供給される。この結果、研磨作用によって発生する熱はある程度加工液に吸収されるが、チャックテーブル５０を構成するチャック板５１およびチャック板支持基板５２は研磨作用によって発生する熱によって加熱される。チャック板５１およびチャック板支持基板５２が加熱されると、これらは熱歪みによって湾曲するため、チャック板５１上に載置され研磨された半導体ウエーハは中央部が僅かに盛り上がった状態となる。
【００２３】
しかるに、図示の実施形態においては、チャックテーブル５０を構成するチャック板支持基板５２の外周部には放熱板５３が装着されているので、上記研磨部に供給された加工液はチャックテーブル５０を構成するチャック板５１の外周から放熱板５３の放熱部５３１上に落下する。この結果、加工液によって放熱部５３１が冷却されるため、この放熱部５３１と接続されているチャック板支持基板５２が冷却されるので、チャック板支持基板５２の上下面における温度差が極めて小さくなる。従って、チャック板支持基板５２の熱歪みの発生が極力減少せしめられ、チャックテーブルの熱歪みによる湾曲に起因する影響（研磨された半導体ウエーハの中央部が僅かに盛り上がる現象）を防ぐことができる。なお、放熱板５３の放熱部５３１上に落下した加工液は、外周部に流れ円筒状垂下部５３２を伝わって加工液受け皿２１１に落下する。なお、図示の実施形態においては、放熱板５３の円筒状垂下部５３２は加工液受け皿２１１に設けられた穴２１１ａの周縁に立設して設けられた円筒状起立部２１１ｂの外側に遊嵌して配設されているので、円筒状垂下部５３２を伝わって落下する加工液が穴２１１ａを通して装置ハウジング２の内部に流出することはない。
【００２４】
上述したようにして研削が終了すると、研磨工具３２５がチャックテーブル５０上の半導体ウエーハから上方に離隔され、研磨工具３２５およびチャックテーブル５０の回転駆動が停止される。その後、チャックテーブル５０上の研磨加工された被加工物である半導体ウエーハの吸着保持が解除され、吸着保持が解除された研削後の半導体ウエーハは被加工物搬入・搬出手段１０により搬出されて中心位置合わせ兼洗浄機構９０のセンターテーブル９１上に載置される。このようにして中心位置合わせ兼洗浄機構９０に搬送された研磨後の半導体ウエーハは、ここでスピンナー洗浄されるとともに乾燥される。中心位置合わせ兼洗浄機構９０に搬送され洗浄・乾燥された研削後の被加工物である半導体ウエーハは、被加工物搬送手段７０によってカセット６０の所定位置に収納される。
【００２５】
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い。即ち、図示の実施形態においては本発明を研磨装置に適用した例を示したが、本発明は被加工物をチャックテーブル上に吸着保持して切削等の加工を行う他の加工装置にも広く適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る加工装置は以上のように構成されているで、次の作用効果を奏する。
即ち、被加工物を保持するチャックテーブルは、多孔質部材で構成され被加工物を吸着保持するチャック板と、該チャック板を上面で支持するチャック板支持基板と、該チャック板支持基板の外周部に装着され径方向に延びる放熱部を備えた環状の放熱板とを具備しているので、加工時に供給された加工液はチャックテーブルを構成するチャック板の外周から放熱板の放熱部上に落し、この加工液によって放熱部が冷却されるため、この放熱部と接続されているチャック板支持基板５２が冷却される。従って、チャック板支持基板の上下面における温度差が極めて小さくなり、チャック板支持基板の熱歪みの発生が極力減少せしめられ、熱歪みによる湾曲に起因する影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって構成された加工装置としての研磨装置の斜視図。
【図２】図１に示す研磨装置に装備さてたチャックテーブル機構の断面図。
【図３】図２に示すチャックテーブル機構の構成部材を分解して示す斜視図。
【符号の説明】
２：装置ハウジング
２１１：加工液受け皿
３：研磨ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
４：研削ユニット送り機構
４１：雄ねじロッド
４４：パルスモータ
５：チャックテーブル機構
５０：チャックテーブル
５１：チャック板
５１１：吸着部材
５１２：装着部材
５２：チャック板支持基板
５２１：チャック板支持部
５２２：放熱板装着部
５３：放熱板
５３１：放熱部
５３２：円筒状垂下部
６０：回転駆動手段
６１：チャックテーブル軸
６２：ロータリージョイント
６３：電動モータ
７：カセット載置領域
７０：カセット
８：搬送手段配置領域
８０：被加工物搬送手段
９：仮置き領域
９０：中心位置合わせ兼洗浄機構
９１：センターテーブル
１０：被加工物搬入・搬出手段
【図１】
2004079749.tif 000003
【図２】
2004079749.tif 000004
【図３】
2004079749.tif 000005