(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のウェーハが、ワックスを介して、プレート軸線を中心とした同心円上に所定間隔で片面接着されるキャリアプレートと、
ワックスによりウェーハが仮接着されたキャリアプレートが載置される台座と、
この台座に載置されたキャリアプレートを外方から密閉する減圧カバーと、
この減圧カバーの内部空間を減圧する空気吸引手段と、
上記減圧カバーの内面に設けられた円盤状のバルーン装着台部と、
円形のゴムシートからなり、かつ上記バルーン装着台部の下端部の外周面に上記ゴムシートの外周部が密着され、このゴムシートの中央部が上記バルーン装着台部の下面中央部に固着されることで、気体の注入によりドーナツ形状に膨張し、上記キャリアプレートの片面に配置された各ウェーハを、一括して上記キャリアプレートに加圧・接着する加圧バルーンと、
この加圧バルーン内に気体を注入する気体注入手段とを備え、
上記加圧バルーンは、各ウェーハに対して、最初にウェーハ中央部を横断して線接触し、その後、上記キャリアプレートの軸線側およびこのキャリアプレートの外周側へ向かって徐々に接触範囲を拡大させるように膨張する構造を有したウェーハ減圧接着装置。
【請求項２】
上記気体注入手段は、上記バルーン装着台部の内部に配設された気体路と、外部に設けられた気体供給ポンプとを有する請求項１に記載のウェーハ減圧接着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はウェーハ減圧接着装置、詳しくはウェーハの表面を研磨する表面研磨装置に使用されるキャリアプレートに仮接着された複数枚のウェーハを、一括して本接着するためのウェーハ減圧接着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、シリコンウェーハの表面研磨においては、キャリアプレートにウェーハを接着固定して、これを表面研磨装置に投入し、ウェーハの表面研磨を行っている。このキャリアプレートにウェーハを接着する場合には、ウェーハの裏面にあらかじめワックスを塗布しておき、次いでキャリアプレート上に複数枚のウェーハをプレート軸線回りに沿って所定間隔で仮接着し、その後、ウェーハ接着装置を用いてウェーハを加圧・接着することで本接着していた。
【０００３】
従来、このようなキャリアプレートにウェーハを加圧・接着する装置として、例えば特開昭６３−２４５３６６号公報に記載されたもののように、減圧下でこの本接着を行うウェーハ減圧接着装置が知られている。以下、これを、図４の従来手段に係るウェーハ減圧接着装置の説明図を参照しながら説明する。
図４に示すように、この装置は、本体架台１００上に、所定枚数のウェーハ１１０が仮接着されたキャリアプレート１１１の台座１０５が設けられ、この本体架台１００の上方に、各ウェーハ１１０を一括して本接着する大型のプレス板１０３を設けたものである。プレス板１０３は、台座１０５の周辺を密閉する減圧カバー１０２に昇降可能に取り付けられている。この昇降には、エアシリンダ１０４が用いられている。
【０００４】
ウェーハ本接着時には、台座１０５上にウェーハ１１０付きのキャリアプレート１１１を載置し、その後、減圧カバー１０２を、この台座１０５の周辺を密閉するように本体架台１００上に被せて減圧室１０１を形成する。それから、配管１０６を通して空気吸引手段１０８により減圧室１０１を負圧化し、エアシリンダ１０４のロッドを突出させてプレス板１０３を下降することで、ウェーハ１１０を加圧する。この結果、減圧効果により、各ウェーハ１１０とキャリアプレート１１１との接着面が脱気されながら、プレス板１０３によって、それぞれのウェーハ１１０がキャリアプレート１１１に加圧・接着される。その後、減圧室１０１内を常圧に戻す。このようにすることで、ウェーハ１１０とキャリアプレート１１１との間に気泡が存在しない本接着が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のウェーハ減圧接着装置では、一般的に、研磨する前のウェーハ１１０はその表面の平坦度が悪いために、ウェーハ本接着時、硬いプレス板１０３によって、各ウェーハ１１０をキャリアプレート１１１に加圧・接着した際に、このウェーハ１１０に局部的に大きな圧力がかかり、これによりウェーハ１１０にダメージを残すおそれがあった。
【０００６】
【発明の目的】
そこで、この発明は、複数枚のウェーハを一括してキャリアプレートに本接着する際の各ウェーハのダメージを低減することができるウェーハ減圧接着装置を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、設備コストの低減が図れるウェーハ減圧接着装置を提供することを、その目的としている。
さらに、この発明は、加圧バルーンのコスト低減化と、ウェーハへの加圧バルーンの圧着が比較的やわらかいウェーハ減圧接着装置を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数枚のウェーハが、ワックスを介して、プレート軸線を中心とした同心円上に所定間隔で片面接着されるキャリアプレートと、ワックスによりウェーハが仮接着されたキャリアプレートが載置される台座と、この台座に載置されたキャリアプレートを外方から密閉する減圧カバーと、この減圧カバーの内部空間を減圧する空気吸引手段と、上記減圧カバーの内面に設けられた円盤状のバルーン装着台部と、円形のゴムシートからなり、かつ上記バルーン装着台部の下端部の外周面に上記ゴムシートの外周部が密着され、このゴムシートの中央部が上記バルーン装着台部の下面中央部に固着されることで、気体の注入によりドーナツ形状に膨張し、上記キャリアプレートの片面に配置された各ウェーハを、一括して上記キャリアプレートに加圧・接着する加圧バルーンと、この加圧バルーン内に気体を注入する気体注入手段とを備え、上記加圧バルーンは、各ウェーハに対して、最初にウェーハ中央部を横断して線接触し、その後、上記キャリアプレートの軸線側およびこのキャリアプレートの外周側へ向かって徐々に接触範囲を拡大させるように膨張する構造を有したウェーハ減圧接着装置である。
【０００８】
ウェーハの品種や大きさなどは限定されない。例えばシリコンウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどでもよい。
キャリアプレートに接着されるウェーハの枚数も、プレート軸線回りに沿って所定間隔で接着することができれば限定されない。例えば、２枚，３枚，４枚，５枚またはそれ以上でもよい。
空気吸引手段としては、減圧カバーにより密閉された内部空間から空気を吸引することができる各種の空気吸引ポンプなどが採用することができる。この装置による減圧カバー内の減圧度合いは、真空またはそれに近い方が、各ウェーハとキャリアプレートとの接着面の脱気力が大きくなって好ましい。
【０００９】
加圧バルーンは、円形のゴムシート製で、気体の注入によりドーナツ形状に膨張するバルーン（風船）である。要は、気体の注入や排出により膨張したり収縮したりすることができ、しかもキャリアプレート上の複数枚のウェーハを一括して加圧・接着することができるとともに、各ウェーハに対して、最初にウェーハ中央部を横断して線接触し、その後、キャリアプレートの軸線側および外周側へ向かって徐々に接触範囲を拡大させるように膨張可能なドーナツ形状のバルーンであれば、その大きさ，膨縮の度合いなどは限定されない。
気体注入手段としては、加圧バルーン内へ気体を注入することができる例えばコンプレッサなどのポンプ類を採用することができる。ここでいう気体とは、空気や各種の不活性ガスなどである。気体注入手段により膨張される加圧バルーンへの気体の注入量は、バルーンの膨張時に、ウェーハを過剰に加圧してダメージを与えないように、制御装置により制御される。
また、台座は、キャリアプレートを加熱できるヒータ付きのものでもよい。
さらに、このウェーハ減圧接着装置には、加圧バルーンを昇降させる駆動手段（例えばエアシリンダといったアクチュエータ，ねじ送り機構，電動モータなど）を配備してもよい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記気体注入手段は、上記バルーン装着台部の内部に配設された気体路と、外部に設けられた気体供給ポンプとを有する請求項１に記載のウェーハ減圧接着装置である。バルーン装着台部内の気体路の配管の大きさや引回し経路は任意でよい。
【００１１】
【作用】
この発明によれば、複数枚のウェーハがワックスを介して仮接着されたキャリアプレートを台座上に載置し、その後、減圧カバーを、この台座の周辺を密閉するように被せる。それから、空気吸引手段により密閉された減圧カバーの内部空間を負圧化し、次いで、気体注入手段を用いて減圧カバー内に設けられたドーナツ形状の加圧バルーンを膨張させる。これにより、加圧バルーンは、各ウェーハに対して、最初にウェーハ中央部を横断して線接触し、その後、キャリアプレートの軸線側およびこのキャリアプレートの外周側へ向かって徐々に接触範囲が拡大するように膨らんで行く。しかも、空気吸引手段による減圧効果により、各ウェーハとキャリアプレートとの接着面が脱気されながら、加圧バルーンにより、プレート軸線回りに沿って所定間隔で仮接着された各ウェーハが、一括してキャリアプレートに比較的やわらかく加圧・接着される。
【００１２】
これにより、このウェーハ本接着時における各ウェーハのダメージを低減することができる。なお、加圧バルーンの形状を、プレート軸線回りに配置された各ウェーハを一括して押圧することができるドーナツ形状としたので、アルキメデスの原理により、これらの各ウェーハは、それぞれ略均等な力でもって、面内一様に加圧される。この結果、本接着時の各ウェーハのダメージを略均等に低減することができる。
しかも、加圧バルーンをゴム製としたので、加圧バルーンのコスト低減が図れるとともに、ウェーハへの加圧バルーンの圧着がよりやわらかくなり、この加圧・接着時のウェーハのダメージをさらに低減することができる。
【００１３】
特に、請求項２の発明によれば、減圧カバーのバルーン装着台部に取り付けられた加圧バルーンを、バルーン装着台部内の気体路を経由して気体供給ポンプから注入した気体によりドーナツ形状に膨張させることにより、この膨れた加圧バルーンによって、ウェーハが一括してキャリアプレートに加圧・接着される。このような比較的安価な構成を採用したので、設備コストを低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。まず、この発明の一実施例に係るウェーハ減圧接着装置を説明する。
図１は、この発明の一実施例に係るウェーハ減圧接着装置の減圧カバー密封前の状態を示す説明図である。図２は、キャリアプレートが配置された本体架台の平面図である。図３は、減圧カバー密封後のウェーハの本接着工程を示す説明図である。
図１，図２において、１０はこの発明の一実施例に係るウェーハ減圧接着装置であり、このウェーハ減圧接着装置１０は、本体架台１１上に、５枚のシリコンウェーハＷがワックスにより仮接着されたキャリアプレート１２の台座１３が設けられ、この本体架台１１の上方に、各シリコンウェーハＷを一括して本接着するドーナツ形の加圧バルーン１４を配置した装置である。
【００１５】
加圧バルーン１４は、台座１３の周辺を密閉する減圧カバー１５の内面に固着された厚い円盤状のバルーン装着台部１６に装着されている。具体的には、バルーン装着台部１６の下端部の周側面に、円形をした厚さ０．５〜１ｍｍのゴムシート製の加圧バルーン１４の外周部が密着され、かつバルーン装着台部１６の下面中央部に、加圧バルーン１４の中央部が固着されている。これにより、加圧バルーン１４は圧縮空気が注入されることでドーナツ形状に膨らむ。なお、減圧カバー１５は、エアシリンダ１７のロッド１７ａの出し入れによって昇降可能となっている。また、減圧カバー１５は平面視して円形であり、その下端面には、シール材１５ａが周設されている。
【００１６】
バルーン装着台部１６の内部には、外設された気体注入手段の一例である空気供給ポンプ（気体供給ポンプ）１８から、供給管１８ａを介して、圧縮空気（または大気圧の空気）を加圧バルーン１４内へ供給する空気路（気体路）１６ａが形成されている。
また、本体架台１１上には、減圧カバー１５の下縁部と突き合わせ自在な平面視して円形のカバー受皿１９が固着されている。すなわち、台座１３は、このカバー受皿１９の内面に固着される。また、カバー受皿１９の外周部には、減圧管２０ａの一端部が連結されている。この減圧管２０ａの他端部は、減圧カバー１５の内部空間を減圧する空気吸引手段の一例である空気吸引ポンプ２０に連結されている。
【００１７】
次に、この一実施例に係るウェーハ減圧接着装置１０の作動を説明する。
図１に示すように、５枚のシリコンウェーハＷがワックスにより仮接着されたキャリアプレート１２を台座１３上に載置し、その後、エアシリンダ１７のロッド１７ａを突出させて、台座１３の周辺を密閉するように減圧カバー１５をガバー受皿１９上に被せる。それから、図３に示すように、空気吸引ポンプ２０により密閉された減圧カバー１５の内部空間を負圧化し、その後、空気供給ポンプ１８を作動させて、減圧カバー１５の内面に固着されたバルーン装着台部１６の加圧バルーン１４をドーナツ形に膨らませる（図３の実線状態→一点鎖線状態→二点鎖線状態を参照）。
【００１８】
この結果、空気吸引ポンプ２０の減圧効果により、各シリコンウェーハＷとキャリアプレート１２との接着面が、ウェーハ中央部から（図３の一点鎖線参照）、ウェーハ外周部（図３の二点鎖線参照）へと放射外方へ向かって徐々に脱気される。これと同時に、この加圧バルーン１４により、プレート軸線回りに沿って所定間隔で仮接着された各シリコンウェーハＷは、一括してキャリアプレート１２の片面に、比較的小さな力ではあるが、本接着を行うには十分な力で加圧・接着される。
なお、このときの空気供給ポンプ１８による圧縮空気の供給量は、図外の制御装置を用いて、各シリコンウェーハＷにダメージを与えない程度に調整される。これにより、このウェーハ本接着時における各シリコンウェーハＷのダメージを低減することができる。なお、加圧バルーン１４の形状を、同心円に配置されたシリコンウェーハＷを一括して押圧可能なドーナツ形状としたので、アルキメデスの原理により、これらの各シリコンウェーハＷはそれぞれ略均等な力でもって加圧される。この結果、この本接着時の各シリコンウェーハＷのダメージは略均等に低減される。
【００１９】
この実施例では、ウェーハ減圧接着装置１０を、主に、前述したような本体架台１１，台座１３，加圧バルーン１４，減圧カバー１５，バルーン装着台部１６，エアシリンダ１７，空気供給ポンプ１８および空気吸引ポンプ２０といった比較的安価な部品によって構成したので、設備コストを低減することができる。
また、加圧バルーン１４をゴム製としたので、加圧バルーン１４のコスト低減が図れるとともに、シリコンウェーハＷへの加圧バルーン１４の圧着がよりやわらかくなり、この加圧・接着時のシリコンウェーハＷのダメージをさらに低減することができる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、仮接着された各ウェーハを減圧環境下でキャリアプレートに本接着させる加圧機構として、ドーナツ形状の加圧バルーンを気体注入手段により膨縮させるものを採用したので、気体注入手段による加圧バルーン内への気体の注入により、加圧バルーンは、各ウェーハに対して、最初にウェーハ中央部を横断して線接触し、その後、キャリアプレートの軸線側および外周側へ向かって徐々に接触範囲が拡大される。その際、減圧効果により、各ウェーハとキャリアプレートとの接着面を脱気しながら、プレート軸線回りに沿って所定間隔で仮接着された各ウェーハを、加圧バルーンによりキャリアプレートに比較的やわらかく、かつ一括して加圧・接着させることができる。これにより、このウェーハ本接着時における各ウェーハのダメージを低減することができる。しかも、加圧バルーンの形状をドーナツ形状としたので、本接着時の各ウェーハのダメージを略均等に低減することができる。
また、加圧バルーンをゴム製としたので、加圧バルーンの製造コストの低減が図れるとともに、ウェーハへの加圧バルーンの圧着がよりやわらかくなり、この加圧・接着時のウェーハのダメージをさらに低減することができる。
【００２１】
特に、請求項２の発明によれば、減圧カバーの内面に設けられたバルーン装着台部に加圧バルーンを設け、気体注入手段として気体供給ポンプを採用したので、構成が比較的安価となり、設備コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係るウェーハ減圧接着装置の減圧カバー密封前の状態を示す説明図である。
【図２】  この発明の一実施例に係るキャリアプレートが配置された本体架台の平面図である。
【図３】  この発明の一実施例に係る減圧カバー密封後のウェーハの本接着工程を示す説明図である。
【図４】  従来手段に係るウェーハ減圧接着装置の説明図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ減圧接着装置、
１２  キャリアプレート、
１３  台座、
１４  加圧バルーン、
１５  減圧カバー、
１６  バルーン装着台部、
１６ａ  空気路（気体路）、
１８  空気供給ポンプ（気体注入手段）、
２０  空気吸引ポンプ（空気吸引手段）、
Ｗ  シリコンウェーハ（ウェーハ）。
【図１】
0003846007.tif 000002
【図２】
0003846007.tif 000003
【図３】
0003846007.tif 000004
【図４】
0003846007.tif 000005