(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレンセパレータを介して真空発生手段に接続され、上面に載置されたウェーハを真空吸着して保持するウェーハチャックテーブルにおいて、
前記ドレンセパレータと前記真空発生手段とを接続する管路途中に接続され、前記ウェーハチャックテーブルに真空破壊エアを供給するエア供給手段と、
前記ドレンセパレータと前記ウェーハチャックテーブルとを接続する管路途中に設けられた流量調整弁と、
を備え、前記ウェーハチャックテーブルの真空破壊時に供給される真空破壊エアの流量を前記流量調整弁で所定流量に制限することにより、該真空破壊エアのエア圧で前記ドレンセパレータ内に溜まった液体を排水することを特徴とするウェーハチャックテーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハチャックテーブルに係り、特にウェーハ面取り装置に用いられるウェーハチャックテーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の素材となるシリコン等のウェーハは、インゴットの状態からワイヤソー等の切断機でスライスされた後、周縁部をウェーハ面取り装置によって面取り加工される。
一般にウェーハ面取り装置では、面取り加工するウェーハをウェーハチャックテーブルによって真空吸着して保持するようにしているが、ウェーハの切断面が良好でないと隙間からクーラントが吸い込まれ、真空発生装置等が故障してしまうという問題がある。このため、通常はウェーハチャックテーブルと真空発生装置とをつなぐ配管途中にドレンセパレータを設置し、クーラントが真空発生装置に入り込まないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来はドレンセパレータに溜まったクーラントを真空破壊用のエアを利用して排水していたが、ウェーハチャックテーブル側とドレンセパレータ側の両方に均等なエアが流れていたため、ドレンセパレータ側ではエア圧が不足し、溜まったクーラントを十分に排水するのに長時間を要していた。逆に、ウェーハチャックテーブル側ではエア圧が強過ぎてしまい、真空経路に残っていたクーラントが真空破壊時にウェーハチャックテーブルから吹き上げ、周囲が汚れるという問題があった。また、厚さの薄いウェーハをウェーハチャックテーブルで吸着し、真空破壊を行うと、エア圧でウェーハが割れてしまうという問題もあった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ドレンセパレータに溜まったクーラントを短時間で効率的に排水することができるウェーハチャックテーブルを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、ドレンセパレータを介して真空発生手段に接続され、上面に載置されたウェーハを真空吸着して保持するウェーハチャックテーブルにおいて、
前記ドレンセパレータと前記真空発生手段とを接続する管路途中に接続され、前記ウェーハチャックテーブルに真空破壊エアを供給するエア供給手段と、前記ドレンセパレータと前記ウェーハチャックテーブルとを接続する管路途中に設けられた流量調整弁と、を備え、前記ウェーハチャックテーブルの真空破壊時に供給される真空破壊エアの流量を前記流量調整弁で所定流量に制限することにより、該真空破壊エアのエア圧で前記ドレンセパレータ内に溜まった液体を排水することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、ドレンセパレータとウェーハチャックテーブルとの間に流量調整弁を設置し、該流量調整弁によってウェーハチャックテーブルに供給される真空破壊用のエアの流量を所定の流量に制限する。これにより、真空破壊時にエア供給手段から真空破壊用のエアをウェーハチャックテーブルに向けて供給すると、ウェーハチャックテーブルに向かう流れが制限されるのでドレンセパレータ内の圧力が高まり、この結果、ドレンセパレータ内に溜まった液体がドレンセパレータ内の圧力によって短時間で勢い良く排水される。一方、ウェーハチャックテーブルには弱い圧力のエアが供給されるので、ウェーハの割れ等を起こさずにウェーハの吸着を解除することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハチャックテーブルの好ましい実施の形態について詳説する。
図１、図２は、それぞれ本発明に係るウェーハチャックテーブルが適用されたウェーハ面取り装置の構成を示す正面図と平面図である。
【０００８】
同図に示すように、ウェーハ面取り装置５０は、ウェーハ送りユニット５０Ａと研削ユニット５０Ｂとから構成されている。
まず、ウェーハ送りユニット５０Ａの構成について説明する。図１に示すように、水平に配設されたベースプレート５１上には、一対のＹ軸ガイドレール５２、５２が所定の間隔をもって敷設されている。この一対のＹ軸ガイドレール５２、５２上にはＹ軸リニアガイド５４、５４、…を介してＹ軸テーブル５６がスライド自在に支持されている。
【０００９】
Ｙ軸テーブル５６の下面にはナット部材５８が固着されており、該ナット部材５８は前記一対のＹ軸ガイドレール５２、５２の間に配設されたＹ軸ボールネジ６０に螺合されている。Ｙ軸ボールネジ６０は、その両端部が前記ベースプレート５１上に配設された軸受部材６２、６２に回動自在に支持されており、その一方端には一方の軸受部材６２に設けられたＹ軸モータ６４の出力軸が連結されている。Ｙ軸ボールネジ６０は、このＹ軸モータ６４を駆動することにより回動し、この結果、前記Ｙ軸テーブル５６がＹ軸ガイドレール５２、５２に沿って水平にスライド移動する。
【００１０】
前記Ｙ軸テーブル５６上には、図１及び図２に示すように、前記一対のＹ軸ガイドレール５２、５２と直交するように一対のＸ軸ガイドレール６６、６６が敷設されている。この一対のＸ軸ガイドレール６６、６６上にはＸ軸リニアガイド６８、６８、…を介してＸ軸テーブル７０がスライド自在に支持されている。
Ｘ軸テーブル７０の下面にはナット部材７２が固着されており、該ナット部材７２は前記一対のＸ軸ガイドレール６６、６６の間に配設されたＸ軸ボールネジ７４に螺合されている。Ｘ軸ボールネジ７４は、その両端部が前記Ｘ軸テーブル７０上に配設された軸受部材７６、７６に回動自在に支持されており、その一方端には一方の軸受部材７６に設けられたＸ軸モータ７８の出力軸が連結されている。Ｘ軸ボールネジ７４は、このＸ軸モータ７８を駆動することにより回動し、この結果、前記Ｘ軸テーブル７０がＸ軸ガイドレール６６、６６に沿って水平にスライド移動する。
【００１１】
前記Ｘ軸テーブル７０上には、図１及び図２に示すように、垂直にＺ軸ベース８０が立設されており、該Ｚ軸ベース８０には一対のＺ軸ガイドレール８２、８２が所定の間隔をもって敷設されている。この一対のＺ軸ガイドレール８２、８２にはＺ軸リニアガイド８４、８４を介してＺ軸テーブル８６がスライド自在に支持されている。
【００１２】
Ｚ軸テーブル８６の側面にはナット部材８８が固着されており、該ナット部材８８は前記一対のＺ軸ガイドレール８２、８２の間に配設されたＺ軸ボールネジ９０に螺合されている。Ｚ軸ボールネジ９０は、その両端部が前記Ｚ軸ベース８０に配設された軸受部材９２、９２に回動自在に支持されており、その下端部には下側の軸受部材９２に設けられたＺ軸モータ９４の出力軸が連結されている。Ｚ軸ボールネジ９０は、このＺ軸モータ９４を駆動することにより回動し、この結果、前記Ｚ軸テーブル８６がＺ軸ガイドレール８２、８２に沿って垂直にスライド移動する。
【００１３】
前記Ｚ軸テーブル８６上にはθ軸モータ９６が垂直に設置されている。このθ軸モータ９６の出力軸にはθ軸シャフト９８が連結されており、このθ軸シャフト９８の上端部にウェーハチャックテーブル１０が水平に連結されている。面取り加工するウェーハＷは、このウェーハチャックテーブル１０上に載置されて、真空吸着によって保持される。なお、このウェーハチャックテーブル１０の構成については後に詳述する。
【００１４】
以上のように構成されたウェーハ送りユニット５０Ａにおいて、ウェーハチャックテーブル１０は、Ｙ軸モータ６４を駆動することにより図中Ｙ方向に水平移動し、Ｘ軸モータ７８を駆動することにより図中Ｘ方向に水平移動する。そして、Ｚ軸モータ９４を駆動することにより図中Ｚ方向に垂直移動し、θ軸モータ９６を駆動することによりθ軸回りに回転する。
【００１５】
次に、研削ユニット５０Ｂの構成について説明する。図１及び図２に示すように、前記ベースプレート５１上には垂直に架台１０２が設置されている。架台１０２上には外周モータ１０４が垂直に設置されており、この外周モータ１０４の出力軸には外周スピンドル１０６が連結されている。ウェーハＷの周縁を面取り加工する外周研削砥石１０８は、この外周スピンドル１０６に装着され、前記外周モータ１０４を駆動することにより回転する。
【００１６】
ここで、この外周研削砥石１０８の外周には、ウェーハＷに要求される面取り形状と同じＶ字状の研削溝１１０が形成されており（総形砥石）、この溝１１０にウェーハＷの周縁を当接することにより、ウェーハＷの周縁が面取り加工される。
前記のごとく構成されたウェーハ面取り装置５０において、ウェーハＷは次のように面取り加工される。
【００１７】
まず、ウェーハＷをウェーハチャックテーブル１０上に載置して吸着保持する。次いで、外周モータ１０４とθ軸モータ９６とを駆動して、外周研削砥石１０８とウェーハチャックテーブル１０とを共に同方向に高速回転させる。次いで、Ｙ軸モータ６４を駆動して、ウェーハＷを外周研削砥石１０８に向けて送る。
外周研削砥石１０８に向けて送られたウェーハＷは、その外周部が外周研削砥石１０８の研削溝１１０に当接する直前で減速し、その後ゆっくりと外周研削砥石１０８に向かって送られる。この結果、ウェーハＷは、その外周部を外周研削砥石１０８に微小量ずつ研削されて面取り加工される。
【００１８】
このように、上記のウェーハ面取り装置５０では、高速回転する外周研削砥石１０８に高速回転するウェーハＷの周縁を当接し、微小量ずつ近づけることにより面取り加工する。
次に、上記のウェーハ面取り装置５０に適用されたウェーハチャックテーブル１０の構成について説明する。
【００１９】
図３は、ウェーハチャックテーブル１０の構成を示す平面図である。また、図４、図５は、それぞれ図３のＸ−Ｘ断面図とＹ−Ｙ断面図であり、図６は、図４のＺ−Ｚ断面図である。
図３に示すように、円盤状に形成されたテーブル本体１２の表面には、環状のエア吸引溝１４、１４、…が一定ピッチで形成されるとともに、直線状のエア吸引溝１６、１６、…が放射状に形成されており、両者は互いにその交点で連通されている。
【００２０】
また、このテーブル本体１２の表面には、外周部に環状の大気開放溝１８が形成されている。この大気開放溝１８には、大気開放穴２０、２０、…が等間隔に穿設されており、該大気開放穴２０、２０、…はテーブル本体１２の裏面に貫通されている。
一方、テーブル本体１２の裏面には、図４及び図６に示すように、中央部に円形状の連結部２２が突出して形成されている。そして、この連結部２２から放射状にリブ２４、２４、…が形成されている。リブ２４、２４、…は、テーブル本体１２の外周に沿って形成された環状の外周縁２６に連結されており、該外周縁２６は、リブ２４、２４、…及び連結部２２と同じ高さに形成されている。
【００２１】
前記連結部２２はθ軸シャフト９８に連結される。この連結部２２には、軸線に沿ってエア吸引穴２８が形成されている。エア吸引穴２８は、テーブル本体１２の表面まで貫通して形成されており、前記テーブル本体１２の表面に形成された直線状のエア吸引溝１６、１６、…と連通されている。また、このエア吸引穴２８は、連結部２２をθ軸シャフト９８に連結すると、そのθ軸シャフト９８に形成されたエア流路１００に連通される。このエア流路１００には真空用のエア配管１２０が接続されており、このエア配管１２０からエア流路１００のエアを吸引して真空状態にする。なお、このエア配管１２０の回路構成については後に詳述する。
【００２２】
前記各リブ２４、２４、…には、それぞれリブに沿って直線溝３０、３０、…が形成されている。この直線溝３０、３０、…は、それぞれ前記連結部２２に形成されたエア吸引穴２８に連通されている。また、この直線溝３０、３０、…には、それぞれテーブル本体１２の軸線に沿って連通穴３２、３２、３２が３ヵ所に穿設されており、該連通穴３２、３２、３２は、前記テーブル本体１２の表面に形成されたエア吸引溝１６、１６、…に連通されている。さらに、前記連結部２２には、環状の溝３４が形成されており、各直線溝３０、３０、…は、この環状溝３４によって互いに連通されている。
【００２３】
前記外周縁２６は、所定の肉厚をもって形成されており、その外周面に一定ピッチでタップ穴３６、３６、…が形成されている。
テーブル本体１２は前記のごとく構成される。そして、このテーブル本体１２の裏面に裏蓋３８が接着されてウェーハチャックテーブル１０が構成される。
裏蓋３８はリング状に形成されており、その内径は前記θ軸シャフト９８の外径とほぼ同径に形成されている。そして、この裏蓋３８が前記テーブル本体１２の裏面に接着されることにより、図５に示すように、前記連結部２２及びリブ２４に形成された環状溝３４と直線溝３０、３０、…の上部が塞がれ、エア流路が形成される。
【００２４】
また、この裏蓋３８の外周部には、大気開放穴４０、４０、…が等間隔に穿設されており、前記テーブル本体１２の裏面に接着されることにより、テーブル本体１２に形成された大気開放穴２０、２０、…と連通される。
前記のごとく構成されたウェーハチャックテーブル１０は、θ軸シャフト９８の頂部に連結される。連結は３本のボルト（六角穴付きボルト）４２、４２、４２によって行われる。このため、テーブル本体１２の中央部には３つの挿通穴４４、４４、…が同心円上に等間隔に形成されており、これに対応するようにθ軸シャフト９８の頂部には３つのボルト穴９９、９９、９９が同心円上に等間隔に形成されている。
【００２５】
なお、この連結に際して、θ軸シャフト９８とウェーハチャックテーブル１０との結合部にはＶリング４６が介在され、該Ｖリング４６によって結合部がシールされる。
前記のごとく構成されたウェーハチャックテーブル１０において、ウェーハＷはウェーハチャックテーブル１０上に載置し、エア流路１００を真空状態にすることにより、ウェーハチャックテーブル１０上に真空吸着される。
【００２６】
次に、上記のウェーハチャックテーブル１０に接続されているエア配管１２０の回路構成について説明する。
図７は、エア配管１２０の回路構成を示す概念図である。前記ウェーハチャックテーブル１０に接続されたエア配管１２０は、真空ポンプ１２２に連結されている。このエア配管１２０の管路途中には、ドレンセパレータ１２４が設置されている。
【００２７】
図９は、ドレンセパレータ１２４の構成を示す正面断面図である。同図に示すように、ドレンセパレータ１２４は、ボディ１２６の下部に接続されたケース１２８内にエレメント１３０が設置されて構成されている。ボディ１２８の吸入口１２８Ａから吸入されたエアは、エレメント１３０を通過する際に含有水分が分離され、排出口１２８Ｂから排出される。分離された水分はケース１２８の下部に形成された排水口１２８Ａから排水される。ここで、前記ケース１２８の排水口１２８Ａには、図７に示すように排水用配管１３２が接続されており、該排水用配管１３２には排水バルブ１３４が設置されている。前記ケース１２８内の水分は、この排水バルブ１３４を開けることによりケース１２８から排水される。
【００２８】
前記ドレンセパレータ１２４と真空ポンプ１２２の間には、真空切替えバルブ１３６を介して真空破壊エア供給配管１３８が接続されている。この真空破壊エア供給配管１３８には図示しないコンプレッサが接続されており、このコンプレッサから真空破壊エアが供給される。真空切替えバルブ１３６は、このコンプレッサと真空ポンプ１２２との接続を選択的に切り替える。
【００２９】
また、前記ドレンセパレータ１２４と真空切替えバルブ１３６の間には圧力スイッチ１４０が設置されており、該圧力スイッチ１４０はエア配管１２０内の圧力が所定圧になると作動する。
また、前記ドレンセパレータ１２４とウェーハチャックテーブル１０の間には流量調整弁（逆止弁付き流量調整弁）１４２が設置されており、該流量調整弁１４２はウェーハチャックテーブル１０に向かうエアの流れのみを絞り込んで一定流量に制限する（ウェーハチャックテーブル１０から真空ポンプ１２２に向かうエアの流れは自由に流す。）。したがって、真空破壊時にコンプレッサから真空破壊エアを供給してもウェーハテーブル１０には余り流れず（ウェーハＷの吸着解除に必要なだけの真空破壊エアが流れる。）、代わりにエア配管１２０内の圧力が高くなる。この結果、ドレンセパレータ１２４で分離された水分が効率的に排水される。
【００３０】
前記のごとく構成された本発明に係るウェーハチャックテーブル１０の実施の形態の作用は次の通りである。
図７に示すように、初期状態において排水バルブ１３４は締められており、また、真空切替えバルブ１３６は真空ポンプ１２２側に接続されている。
まず、ウェーハＷをウェーハチャックテーブル１０上に載置する。この結果、ウェーハチャックテーブル１０の表面に形成されているエア吸引溝１４、１６の上部がウェーハＷによって塞がれる。そして、この結果、真空ポンプ１２２に通ずる全ての系路が密閉される。この状態で真空ポンプ１２２を駆動すると、ウェーハＷとエア吸引溝１４、１６との間に形成された空間が真空状態となり、これによりウェーハＷがウェーハチャックテーブル１０に吸着保持される。そして、この状態で面取り加工が行われる。
【００３１】
ここで、保持したウェーハＷの隙間からクーラントが進入し、エア配管１２０に吸い込まれた場合は、ドレンセパレータ１２４によってエアからクーラントが分離される。そして、分離されたクーラントはドレンセパレータ１２４のケース１２８内に貯留される。
ウェーハＷの面取り加工が終了し、ウェーハＷの吸着を解除する場合は、まず、真空ポンプ１２２の駆動を停止する。次に、図８に示すように排水バルブ１３４を開ける。これにより、ドレンセパレータ１２４と排水用配管１３２が連通され、ドレンセパレータ１２４内に貯留されたクーラントが排水される。しかし、これは自然落下のためスムーズには排水されない。
【００３２】
続いて、真空切替えバルブ１３６の接続をコンプレッサ側に切り替える。これにより、エア配管１２０内に真空破壊エアが供給される。
ここで、エア配管１２０内に供給された真空破壊エアは、ウェーハチャックテーブル１０に向かって流れるが、ドレンセパレータ１２４との間に設置された流量調整弁１４２によって流れが絞り込まれるため、ウェーハチャックテーブル１０には余り流れなくなる（ウェーハＷの吸着を解除するのに必要な分量だけのエアが流れる。）。この結果、エア配管１２０内の圧力が高くなり、この高くなった圧力に押されてドレンセパレータ１２４のケース１２８内に溜まったクーラントが排水口１２８Ａから勢い良く排出される。
【００３３】
真空破壊エアの供給は所定時間継続して行い、所定時間経過後、真空切替えバルブ１３６の接続を真空ポンプ１２２側に切り替える。これと同時に、排水バルブ１３４を閉める。
このように、本実施の形態のウェーハチャックテーブル１０によれば、真空破壊時にウェーハチャックテーブル１０に向かって流れる真空破壊エアの流れを制限することによりエア配管１２０内のエア圧を高め、このエア圧を利用してドレンセパレータ１２４に溜まったクーラントを一気に排水する。これにより、ドレンセパレータ１２４内のクーラントを短時間で効率よく排水することができるようになる。また、これにより管路内にクーラントが残留することもなくなる。この結果、従来のように真空破壊を行ってもウェーハチャックテーブル１０からクーラントが吹き上がり周囲を汚すということもなくなる。
【００３４】
また、ウェーハチャックテーブル１０に流れる真空破壊エアの流れを制限することにより、弱い破壊圧でウェーハＷの吸着を解除することができ、破壊圧によるウェーハＷの割れ等も有効に防止することができる。また、破壊圧によってウェーハＷがウェーハチャックテーブル１０上から大きくズレるのも有効に防止することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、真空発生手段として真空ポンプ１２２を用いているが、真空発生手段はこれに限定されるものではなく、他に例えば真空エジェクタを用いてもよい。
また、本実施の形態では、ウェーハチャックテーブル１０に流れる真空破壊エアの流れを制限する手段として流量調整弁（逆止弁付き流量調整弁）１４２を用いているが、この他に一方向絞り弁を用いてもよい。
【００３６】
さらに、本実施の形態では本発明に係るウェーハチャックテーブル１０をウェーハ面取り装置５０に適用した例で説明したが、本発明に係るウェーハチャックテーブル１０は他のウェーハ製造装置にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空破壊時に供給する真空破壊用のエアを有効に利用して、ドレンセパレータ内に溜まった液体を短時間に効率よく排水することができる。また、ウェーハチャックテーブルには弱い圧力のエアが供給されるので、ウェーハの割れ等を起こさずにウェーハの吸着を解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーハ面取り装置の構成を示す正面断面図
【図２】ウェーハ面取り装置の構成を示す平面図
【図３】ウェーハチャックテーブルの構成を示す平面図
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図
【図５】図３のＹ−Ｙ断面図
【図６】図４のＺ−Ｚ断面図
【図７】ウェーハチャックテーブルに接続されたエア配管の回路構成を示す概念図（ウェーハ吸着時）
【図８】ウェーハチャックテーブルに接続されたエア配管の回路構成を示す概念図（真空破壊時）
【図９】ドレンセパレータの構成を示す正面断面図
【符号の説明】
１０…ウェーハチャックテーブル
５０…ウェーハ面取り装置
１２０…エア配管
１２２…真空ポンプ
１２４…ドレンセパレータ
１３２…排水用配管
１３４…排水バルブ
１３６…真空切替えバルブ
１３８…真空破壊エア供給配管
１４２…流量調整弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004092603.tif 000007
【図７】
0004092603.tif 000008
【図８】
0004092603.tif 000009
【図９】
0004092603.tif 000010