(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを剛性の高いプレートに接着するウェーハの接着装置において、
ウェーハを保持する保持ヘッドの基体の表面側に周縁部で固定され、凸面状に反ることが可能に弾性材によって設けられ、表面が、一方の面に接着剤が塗布されたウェーハを該ウェーハの他方の面に当接して吸着する吸着面として形成された弾性吸着面体と、
該弾性吸着面体の吸着面に吸引口が開口し、該吸着面に前記ウェーハを真空吸着すべく真空発生装置に連通する吸引通路と、
前記弾性吸着面体の吸着面に前記吸引口を囲んで形成された環状溝内に配され、吸着される前記ウェーハの他方の面の周縁近傍に当接するリップ部を有し、前記吸着面へ前記ウェーハを真空吸着すべく真空減圧可能に気密するリング状シール部と、
前記保持ヘッドの基体と前記弾性吸着面体の間に気密されて設けられ、前記弾性吸着面体を高圧流体によって凸面状に反らせて該弾性吸着面体に吸着されたウェーハを反らせるべく、高圧流体源に連通している加圧室とを具備し、
前記弾性吸着面体の、前記環状溝よりも内側の吸着面と、ウェーハの他方の面の最外周部が当接して受けられる前記環状溝より外側の受面とが同一高さレベルに形成されていることを特徴とするウェーハの接着装置。
【請求項２】
前記リング状のシール部のウェーハに当接する部位が、断面へら状のリップ部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のウェーハの接着装置。
【請求項３】
前記リング状のシール部が、前記弾性吸着面体に形成された環状溝に収納され、ウェーハに当接するリップ部を有する断面Ｖ字状のＶ−リングであることを特徴とする請求項２記載のウェーハの接着装置。
【請求項４】
前記吸引口は、前記吸着面の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のウェーハの接着装置。
【請求項５】
前記弾性吸着面体は、前記吸着面を形成する吸着表面材と、該吸着表面材の裏面に設けられ、前記吸引口と前記真空発生装置とを連通するよう溝状に形成されて前記吸引通路の一部を構成する真空連通路と、前記吸着表面材の裏面に被覆され、前記真空連通路と前記加圧室とを画成する裏面材とから成ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のウェーハの接着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハ等のウェーハの接着装置に関し、さらに詳細には、ポリシング（鏡面研磨）などの表面精密加工をするための前工程として、ウェーハを剛性の高いプレートに接着する際に用いるウェーハの接着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェーハ（薄板材）にかかるポリシング加工などの表面精密加工においては、ウェーハを剛性のあるプレートに接着し、そのプレートを介して加工を行う方法が一般的に行われている。ウェーハは、薄いため反り易く平坦にした状態を維持することが難しいが、剛性のあるプレートによって保持されれば、平坦な状態を維持でき、表面精密加工を好適に行うことができる。
そして、ウェーハの表面を研磨加工で高精度（高い平坦度）に仕上げるためには、プレート自体の平坦度の高いことが要求されると共に、ウェーハをプレートに対して高精度に平坦に接着させることが必要である。特にシリコンウェーハのポリシング加工では、プレートに接着されたウェーハを、そのプレートを介して研磨用定盤の研磨面へ押圧して、両者を相対的に運動させることで研磨する方法が一般的に行われており、サブミクロン単位の高い平坦精度が要求される。
【０００３】
従って、シリコンウェーハの裏面（接着面）とプレートの表面（被接着面）との間に取り残される僅かな空気によって、シリコンウェーハの接着が均一になされず、高い研磨精度（ポリシング精度）を得ることができないことも問題になる。すなわち、取り残された空気によってエア溜まりができ、シリコンウェーハはそのエア溜まりに対応する部分が盛り上がった状態でプレートに保持される。このため、シリコンウェーハの盛り上がって保持された部分が余分に研磨除去され、シリコンウェーハの表面に凹部として残り、平坦度を低下させてしまう。ウェーハ自体が反っていたり、波うった状態で接着されると、エア溜まりができやすく、結果的にウェーハの平坦度が低下する。
【０００４】
そこで、従来は、ウェーハの接着面を凸面状に反らせて中央部から接着することによって、エア溜まりが発生することを防止していた。
図５は従来のウェーハの接着装置を説明する断面図である。
ウェーハ１０を保持する保持ヘッド５０の基体５１の表面側には凹部５２が形成されている。この凹部５２の内底面に下方へ凸面に膨らむことが可能に、弾性部材によって形成されたエアバック部５３が設けられている。そのエアバック部５３の内部である圧力室５４には連通孔５５を介して圧縮空気発生装置（コンプレッサ）５６が連通されている。基体５１の表面周縁には、環状の溝５７が設けられ、その環状の溝５７には、リング状でウェーハ１０に当接するリップ部を有する断面Ｖ字状のＶ−リング５８が収納されている。また、内底面には吸引口５９が開口しており、その吸引口５９を介して凹部５２に真空発生装置６０が連通している。６１は昇降装置であり、保持ヘッド５０をプレート１４に対して接離動させる。
【０００５】
このウェーハの接着装置によれば、凹部５２内を真空減圧することで、一方の面に接着剤１２が塗布されたウェーハ１０を、そのウェーハ１０の他方の面に当接して吸着・保持すると共に、圧縮空気を圧力室５４に入れることで、エアバック部５３がウェーハ１０の中央部を押圧してウェーハ１０を凸面状に反らせることができる。
このようにウェーハ１０を反らせた状態で、ウェーハ１０（接着剤１２）の中央部からプレート１４に当接でき、ウェーハ１０を中央部から外周へ向かって空気を排出しながら接着することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置における高集積化による微細加工の要求や、シリコンウェーハの大型化に伴い、シリコンウェーハのポリシング精度を一層向上させるため、シリコンウェーハをプレートに一層平坦且つ好適に接着する要請がある。
しかしながら、従来のウェーハの接着装置では、Ｖ−リング５８等のシール材がウェーハ１０の外周部に当接して吸着・保持し、そのウェーハ１０の中央部をエアバック部５３で押圧して反らせているため、図５に示すようにウェーハ１０が波うつように変形した状態に保持されてしまう。すなわち、シール材で部分的に当接してウェーハ１０を吸着・保持し、エアバック部５３で部分的に当接してウェーハ１０を反らせているため、ウェーハ１０全体を均一に凸面状に反らすことができない。
【０００７】
このため、波うったウェーハ１０の窪み部１０ａに空気が取り込まれることがあり、ウェーハ１０の裏面（接着面）とプレート１４の表面（被接着面）との間に取り残された空気によってエア溜まりができ、ウェーハ１０の平坦度が低下するという課題があった。
また、均一に反らすことができないため、局部的に大きく変形し、内部ひずみが発生する危険性があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ウェーハを均一に反らせて、エア溜まりが発生しないようにすると共に、内部ひずみの発生を防止でき、ウェーハをプレートへ好適に接着できるウェーハの接着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
すなわち、本発明は、ウェーハを剛性の高いプレートに接着するウェーハの接着装置において、ウェーハを保持する保持ヘッドの基体の表面側に周縁部で固定され、凸面状に反ることが可能に弾性材によって設けられ、表面が、一方の面に接着剤が塗布されたウェーハを該ウェーハの他方の面に当接して吸着する吸着面として形成された弾性吸着面体と、該弾性吸着面体の吸着面に吸引口が開口し、該吸着面に前記ウェーハを真空吸着すべく真空発生装置に連通する吸引通路と、前記弾性吸着面体の吸着面に前記吸引口を囲んで形成された環状溝内に配され、吸着される前記ウェーハの他方の面の周縁近傍に当接するリップ部を有し、前記吸着面へ前記ウェーハを真空吸着すべく真空減圧可能に気密するリング状シール部と、前記保持ヘッドの基体と前記弾性吸着面体の間に気密されて設けられ、前記弾性吸着面体を高圧流体によって凸面状に反らせて該弾性吸着面体に吸着されたウェーハを反らせるべく、高圧流体源に連通している加圧室とを具備し、前記弾性吸着面体の、前記環状溝よりも内側の吸着面と、ウェーハの他方の面の最外周部が当接して受けられる前記環状溝より外側の受面とが同一高さレベルに形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記リング状のシール部のウェーハに当接する部位が、断面へら状のリップ部に形成されていることで、ウェーハを弾性吸着面体の吸着面に確実に吸着・保持できる。
また、前記リング状のシール部が、前記弾性吸着面体に形成された環状溝に収納され、ウェーハに当接するリップ部を有する断面Ｖ字状のＶ−リングであることで、確実な吸着・保持手段を好適且つ容易に得ることができる。
また、前記吸引口は、前記吸着面の中央部に設けられていることで、ウェーハを均一に吸引することができ、ウェーハを確実に吸着・保持できる。
【００１１】
また、前記弾性吸着面体は、前記吸着面を形成する吸着表面材と、該吸着表面材の裏面に設けられ、前記吸引口と前記真空発生装置とを連通するよう溝状に形成されて前記吸引通路の一部を構成する真空連通路と、前記吸着表面材の裏面に被覆され、前記真空連通路と前記加圧室とを画成する裏面材とから成ることで、保持ヘッドを薄く好適に構成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる好適な実施例を添付図面と共に詳細に説明する。
（第１実施例）
図１は本発明によるウェーハの接着装置（特に保持ヘッド１６）の一実施例（第１実施例）を模式的に示す断面図であり、図２は図１の実施例の作動状態を説明する断面図である。
１０はウェーハであり、例えば、表面のポリシング（鏡面研磨）加工がなされる円形板状のシリコンウェーハである。
１４はプレートであり、剛性が高く表面が高精度に平坦に形成された平板である。例えば、セラミックスで、円形の平板状に形成されている。
【００１３】
２０は弾性吸着面体であり、ウェーハ１０を保持する保持ヘッド１６の基体１８の表面側に周縁部２０ａで固定され、凸面状に反ることが可能に弾性材によって設けられている。そして、この弾性吸着面体２０の表面が、一方の面に接着剤１２が塗布されたウェーハ１０をそのウェーハ１０の他方の面に当接して吸着する吸着面２１として形成されている。
【００１４】
２２は吸引通路であり、弾性吸着面体２０の吸着面２１に吸引口２３が開口し、吸着面２１にウェーハ１０を真空吸着すべく真空発生装置２８に連通する。
３０はリング状シール部を構成するＶ−リング（詳細は後述する）であり、弾性吸着面体２０に、吸引口２３を囲むと共に、吸着されるウェーハ１０の他方の面の周縁近傍に当接するようにリング状に設けられ、吸着面２１へウェーハ２０を真空吸着すべく真空減圧可能に気密する。
３２は加圧室であり、保持ヘッド１６の基体１８と弾性吸着面体２０の間に気密されて設けられ、弾性吸着面体２０を高圧流体によって凸面状に反らせて弾性吸着面体２０に吸着されたウェーハ１０を反らせるべく、加圧ポート３３を介して高圧流体源３４に連通している。高圧流体源３４として、圧縮空気を発生するコンプレッサ、或いは液圧（例えば水圧）を発生するものを用いればよい。
【００１５】
次に第１実施例の各構成について詳細に説明する。
本実施例の弾性吸着面体２０は、図２に示すように、吸着面２１を形成する吸着表面材２０Ｘと、その吸着表面材２０Ｘの裏面に設けられ、吸引口２３と真空発生装置２８とを連通するよう溝状に形成されて前記吸引通路２２の一部を構成する真空連通路２４と、吸着表面材２０Ｘの裏面に被覆され、真空連通路２４と加圧室３２とを画成する裏面材２０Ｙとから成る。
これにより、真空減圧される空間と、加圧される加圧室３２とを好適に気密分離でき、保持ヘッド１６を簡単な構成で薄くコンパクトに好適に構成できる。
【００１６】
なお、吸着表面材２０Ｘと裏面材２０Ｙとを形成する材料は、合成ゴム等の弾性部材を用いればよく、両者を接着して一体化して弾性吸着面体２０を構成すればよい。
また、この弾性吸着面体２０は、リング状の押さえ部材１９によって基体１８に、その周縁部２０ａで固定されている。基体１８と周縁部２０ａの合わせ面は、気密のために接着してもよいし、基体１８へ弾性吸着面体２０を固定するために接着しておいてもよい。
【００１７】
Ｖ−リング３０は、弾性吸着面体２０に形成された環状溝２９に収納され、ウェーハ１０に当接するリップ部３０ａを有する断面Ｖ字状に形成されている。リップ部３０ａでウェーハ１０の裏面に好適に密着できるため、ウェーハ１０を好適且つ確実に吸着・保持できる手段を、好適且つ容易に得ることができる。
吸引通路２２は、吸引口２３から連続して真空連通路２４、裏面材２０Ｙに穿設された貫通孔２５、基体１８に設けた真空ポート２６を介して真空発生装置２８に連通している。
基体１８は、金属材（例えばステンレススチール）及び高分子材等の剛性のある材質によって形成されている。この基体１８に形成された凹部が、加圧室３２を構成している。
【００１８】
また、本実施例で、吸引口２３は、吸着面２１の中央部に設けられている。これにより、ウェーハ１０をバランス良く均一に吸引することができ、ウェーハ１０を吸着面２１で確実に吸着・保持できる。
なお、弾性吸着面体２０の吸着面２１に、吸引通路２２に連通する溝を、適宜な形態（例えば、放射線状）に設けてもよい。そのように吸着面２１に適宜な形態の溝を設けた場合には、ウェーハ１０の吸着にかかる確実性を向上でき、吸引口２３を吸着面２１の中央部に設けることを要せず、ウェーハ１０を吸着面２１で好適に吸着することが可能である。
また、弾性吸着面体２０の環状溝２９の外周に相当する部位の受面２１ａ（ウェーハ１０の最外周部が当接して受けられる部位の面）は、内側の吸着面２１と同一の高さレベルに形成されている。これにより、ウェーハ１０の最外周部を、好適に受けて変形を好適に防止することができる。
【００１９】
次に、上記本発明にかかるウェーハの接着装置を用いて、ウェーハを接着する方法について詳細に説明する。
先ず、ウェーハ１０をスピンナにセットして回転させた状態で、液状ワックスをそのウェーハ１０の表面（接着面）へ供給する。液状ワックスは、溶剤によって流動性を高めたものであり、スピンナによる遠心力で広がり、ウェーハ１０の接着面に均一厚さの薄膜状に塗布された状態となる。
そして、ウェーハ１０の接着面に塗布された液状ワックスを加熱して溶剤を飛散させる。いわゆるベーキング工程を行う。このベーキングによって、液状ワックスは、ウェーハ１０をプレート１４へ好適に接着できる接着剤１２の層（例えば、厚さ数μｍ程度）となる。
【００２０】
次に、保持ヘッド１６の吸着面２１によって、一方の面に接着剤１２が塗布されたウェーハ１０を、そのウェーハ１０の他方の面に当接して吸着することで保持する。すなわち、吸着面２１にウェーハ１０の前記他方の面（略全面）を当接させて、真空発生装置２８で吸引することで、ウェーハ１０を吸着面２１に吸着する。通常は、この時点までは、ウェーハ１０の接着剤１２の塗布された面が上面となっている。その状態から、ウェーハの接着装置（保持ヘッド１６全体）を反転することで、図１に示すようにウェーハ１０の接着剤１２が塗布された面が下面となるようにする。
【００２１】
そして、図２に示すように、高圧流体源３４によって加圧室３２に圧力流体を供給すると、弾性吸着面体２０は、その弾性によって吸着面２１が凸面になるように膨らむ。すなわち、弾性吸着面体２０は、圧力流体の圧力が、弾性吸着面体２０の裏面の略全面に作用するため、均一に変形して凸面状に反る。これによって、弾性吸着面体２０の吸着面に吸着されているウェーハ１０が、吸着面２１に倣って中央部が最も突出した凸面状に反らされる（図面上、下方へ向かって凸面に反らされる）。
【００２２】
次に、保持ヘッド１６全体を図示しない昇降装置によって下降すると、ウェーハ１０の凸面の最も突出した部分である中央部からプレート１４に接地（接触）する。そして、その部分から、接着剤１２によるプレート１４への接着が始まる。
そして、さらに保持ヘッド１６全体を下降させれば、ウェーハ１０は、その中央部から周辺部へ向かって、徐々に接着される。このように、ウェーハ１０がその中央部から好適にプレート１４へ接着されるため、ウェーハ１０（接着剤１２の面）とプレート１４（被接着面）との間の空気を排出するように作用することになり、その間への空気の進入を防止でき、エア溜まりの発生を防止できる。また、ウェーハ１０が均一に反らされるため、偏荷重がかかることを防止して内部ひずみの発生を防止できる。
次に、ウェーハ１０がプレート１４上に接着された後、真空発生装置２８の吸引によるウェーハ１０の吸着を解除し、保持ヘッド１６全体を上昇させることで、ウェーハ１０の接着工程が完了する。
【００２３】
（第２実施例）
図３は第２実施例を示す断面図であり、リング状のシール部のウェーハ１０に当接する部位が、弾性吸着面体３６と一体に形成された断面へら状のリップ部３８に形成されている。すなわち、リップ部３８が、その断面において、先端に行くほど薄く形成されており、ウェーハ１０に好適に当接して吸着できる形状になっている。リップ部３８が一体に形成されているため、第１実施例の弾性吸着面体２０に比較して弾性吸着面体３６を薄く形成できる。これにより、好適に反ることができる弾性吸着面体３６を好適に形成でき、ウェーハ１０を弾性吸着面体３６の吸着面で確実に吸着・保持できる。リップ部３８は、型で成形してもよいし、切削によって形成してもよい。なお、他の構成は第１実施例の構成と同一であり、説明を省略する。
【００２４】
（第３実施例）
図４は第３実施例を示す断面図であり、リング状のシール部のウェーハ１０に当接する部位が、弾性吸着面体４０と一体に形成された断面平板状のリップ部４２に形成されている。リップ部４２が一体に且つ断面平板状に形成されているため、第２実施例の弾性吸着面体３６に比較してもさらに、弾性吸着面体４０を薄く形成できる。これにより、好適に反ることができる弾性吸着面体４０を好適に形成でき、ウェーハ１０を弾性吸着面体４０の吸着面で確実に吸着・保持できる。リップ部４２は、型で成形してもよいし、切削によって形成してもよい。なお、他の構成は第１実施例の構成と同一であり、説明を省略する。
【００２５】
なお、本発明は、一枚のウェーハ１０を一枚のプレート１４に接着する場合、いわゆる枚葉式の装置に適用できることに限らず、複数枚のウェーハ１０を一枚の大型のプレートに接着する場合、いわゆるバッチ式の装置にも好適に適用できるのは勿論である。
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明にかかるウェーハの接着装置よれば、前記加圧室に高圧流体を流入させることで、前記弾性吸着面体を凸面状に均一に反らせることができ、その弾性吸着面体の前記吸着面に吸着されたウェーハを、波うつことなく均一に反らすことができる。従って、本発明によれば、ウェーハを均一に反らせて、エア溜まりが発生しないようにすると共に、内部ひずみの発生を防止でき、ウェーハをプレートへ好適に接着できる。また、弾性吸着体の、環状溝よりも内側の吸着面と、ウェーハの他方の面の最外周部が当接して受けられる前記環状溝より外側の受面とが同一高さレベルに形成されているので、ウェーハの最外周部を好適に受けて変形を好適に防止できるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるウェーハの接着装置の第１実施例を示す断面図である。
【図２】図１の実施例の作動状態を示す断面図である。
【図３】本発明にかかるウェーハの接着装置の第２実施例を示す断面図である。
【図４】本発明にかかるウェーハの接着装置の第３実施例を示す断面図である。
【図５】従来の技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ
１２  接着剤
１４  プレート
１６  保持ヘッド
１８  基体
２０  弾性吸着面体
２０ａ  周縁部
２０Ｘ  吸着表面材
２０Ｙ  裏面材
２１  吸着面
２２  吸引通路
２３  吸引口
２４  真空連通路
２６  真空ポート
２８  真空発生装置
２９  環状溝
３０  Ｖ−リング
３０ａ  リップ部
３２  加圧室
３４  高圧流体源
【図１】
0004051125.tif 000002
【図２】
0004051125.tif 000003
【図３】
0004051125.tif 000004
【図４】
0004051125.tif 000005
【図５】
0004051125.tif 000006