JP2003229394A - 研磨装置 - Google Patents
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Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
ば半導体ウエーハ24の研磨された裏面に研磨焼けが生
じることを確実に防止できる、新規且つ優れた研磨装置
を提供する。 【解決手段】 チャック板98の裏面の少なくとも中央
領域に冷却液を流動せしめる冷却手段113が配設され
ている。
Description
るためのチャック手段と.かかるチャック手段上に保持
された被加工物を研磨するための研磨手段とを具備し、
チャック手段は表面に被加工物が載置されるチャック板
を有する研磨装置、特に、それに限定されるものではな
いが、被加工物の、加工歪を有する被処理面を研磨して
加工歪を除去するための研磨装置に関する 。
ては、半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたスト
リートによって多数の矩形領域を区画し、矩形領域の各
々に半導体回路を配設する。そして、ストリートの各々
に沿って半導体ウエーハを分離することによって矩形領
域の各々を半導体チップにせしめている.半導体チップ
の小型化及び軽量化のために、通常、ストリートの各々
に沿って半導体ウエーハを切断して矩形領域を個々に分
離するに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して半
導体ウエーハの厚さを低減せしめている.或いは、先ダ
イシング様式と称される様式においては、半導体ウエー
ハの表面からストリートに沿って研削加工を加えて所定
深さの溝を形成し、しかる後に半導体ウエーハの裏面か
ら上記溝の底面を越える深さまで研削加工を加え、これ
によって半導体ウエーハの厚さを低減せしめると共に矩
形領域を個々に分離している。研削加工は、一般的に、
ダイヤモンド砥粒をレジンボンドのごとき適宜のボンド
で結合することによって形成され研削部材乃至研削砥石
を有する回転研削工具を半導体ウエーハの裏面に作用せ
しめることによって遂行される。
を施すと、半導体ウエーハの裏面に加工歪が生成され、
かかる加工歪によって抗折強度が相当低減されてしま
う。そこで、半導体ウエーハの裏面から加工歪を除去し
て抗折強度の低減を回避するために、半導体ウエーハの
研削された裏面を、本出願人の出願にかかる特願200
1−93397(発明の名称「研磨工具」)に開示され
ている如く、研磨工具、特にフェルトとこのフェルト中
に分散せしめられた砥粒とから構成された研磨部材を有
する研磨工具を使用して乾式研磨することが提案されて
いる。
ハの研磨された裏面には、特にその中心部分に研磨時に
発生する加工熱に起因して研磨焼けが生じる虞がある。
あり、その主たる技術課題は、被加工物の、加工歪を有
する被処理面、例えば半導体ウエーハの研磨された裏面
に研磨焼けが生じることを確実に防止できる、新規且つ
優れた研磨装置を提供することである。
結果、驚くべきことに、チャック板の裏面の少なくとも
中央領域に冷却液を流動せしめる冷却手段を配設する形
態にすることによって、上記主たる技術的課題を達成す
ることができることを見出した。即ち、本発明によれ
ば、上記主たる技術的課題を達成する研磨装置として、
被加工物を保持するためのチャック手段と.該チャック
手段上に保持された被加工物を研磨するための研磨手段
とを具備し、該チャック手段は表面に被加工物が載置さ
れるチャック板を有する研磨装置において、該チャック
板の裏面の少なくとも中央領域に冷却液を流動せしめる
冷却手段が配設されている、ことを特徴とする研磨装置
が提供される。
多孔性であり、該チャック板の裏面を真空源に連通せし
めることによって被加工物が該チャック板の表面に吸着
され、該冷却手段は冷却液供給源と該チャック板の裏面
の中央領域を該冷却液供給源に連通せしめる冷却液供給
路とを含み、該チャック板の裏面を該真空源に連通せし
めると、該冷却液供給源から該冷却液供給路を通じて冷
却液が流動せしめられる。好ましくは、該真空源と該チ
ャック板の裏面の周縁領域とを連通せしめる真空吸引路
が配設されており、該冷却液供給源から該冷却液供給路
を通して流動せしめられる冷却液は、該チャック板を通
して該真空吸引路に流入せしめられる。被加工物は半導
体ウエーハであり、該チャック板の表面は平面であるの
が好適である。該研磨手段はフェルトと該フェルト中に
分散せしめられた砥粒とから構成された研磨工具を含
み、該研磨工具が回転せしめられると共に半導体ウエー
ハの片面に押圧され、これによって半導体ウエーハの片
面が研磨されるのが好都合である。
研磨装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照
して、更に詳細に説明する。
装置の好適実施形態が図示されている。図示の研磨装置
は全体を番号2で示すハウジングを具備している。かか
るハウジング2は細長く延在する直方体形状の主部4を
有する。主部4の後端部には実質上鉛直に上方に延びる
直立壁6が配設されている。ハウジング2の主部4にお
ける前半部上には、カセット搬入域8、カセット搬出域
10、搬送機構12、仮受手段14、及び洗浄手段16
が配設されている。カセット搬入域8上には、複数個の
被加工物を収容したカセット18が手動で載置される。
2に図示する如くフレーム20に装着テープ22を介し
て装着した半導体ウエーハ24、或いは図3に図示する
如く支持基板(サブストレート)26上に装着した半導
体ウエーハ24でよい。図2において、適宜の金属板或
いは適宜の合成樹脂から形成することができるフレーム
20にはその中央部に装着開口28が形成されており、
半導体ウエーハ24は表裏反転状態、即ち裏面を上方に
向けた状態でフレーム20の装着開口28内に位置せし
められている。フレーム20の下面と半導体ウエーハ2
4の表面即ち下面とに跨って装着テープ22が接着され
ており、これによってフレーム20に半導体ウエーハ2
4が装着されている。図3においては、PET等の合成
樹脂、ガラス或いはセラミックスから形成することがで
きる支持基板26上に半導体ウエーハ24が表裏反転状
態、即ちその裏面を上方に向けた状態で接着されてい
る。支持基板26の外形は半導体ウエーハ24の外形と
実質上同一でよい。装着テープ22と半導体ウエーハ2
4との接着及び支持基板26と半導体ウエーハ24との
接着は、後の剥離の際に加熱或いは紫外線照射等によっ
て接着作用が解消される周知の接着剤を介して遂行され
ているのが好都合である。半導体ウエーハ24の表面に
は格子状に配列されたストリート(図示していない)に
よって多数の矩形領域が規定されており、かかる矩形領
域の各々に半導体回路(図示していない)が形成されて
いる。半導体ウエーハ24の厚さを低減せしめるため
に、半導体ウエーハ24の上方に向けられた裏面には研
削加工が施されており、かかる研削加工に起因して半導
体ウエーハ24の裏面には加工歪が残留せしめられてい
る。
搬出域10には、後述するとおりにして裏面が研磨され
た被加工物即ち半導体ウエーハ24を収容するためのカ
セット30(かかるカセット30は上記カセット18と
同一でよい)が載置されている。搬送機構12はカセッ
ト18から半導体ウエーハ24を1枚毎仮受手段14上
に搬出する。仮受手段14上に搬出された半導体ウエー
ハ24は、後に詳述するとおりにしてその裏面が研磨さ
れて加工歪が除去された後に、後述する被加工物搬出手
段によって洗浄手段16に搬出される。洗浄手段16に
おいては、半導体ウエーハ24を高速で回転せしめなが
ら純水でよい洗浄水が半導体ウエーハ24の裏面に噴射
され、半導体ウエーハ24の裏面が洗浄され乾燥され
る。しかる後に、洗浄手段16上の半導体ウエーハ24
が搬送機構12によってカセット30に搬入される。カ
セット搬入域8上のカセット18に収容されていた半導
体ウエーハ24が全て搬出されると、空のカセット18
に代えて複数個の半導体ウエーハ24を収容した新しい
カセット18が手動でカセット搬入域8上に載置され
る。カセット搬出域10上のカセット30に所要数の半
導体ウエーハ24が搬入されると、かかるカセット30
が手動で搬出され、新しい空のカセットが載置される。
構成、即ちカセット搬入域8、カセット搬出域10、搬
送機構12、仮受手段14、及び洗浄手段16の各々
は、例えば株式会社ディスコから商品名「DFP814
0」として販売されている研削機に使用されている構成
と実質上同一でよく、それ故にこれらについての詳細な
説明は本明細書においては省略する。
グ2の主部4の後半部上には略矩形状の没入部32が形
成されており、かかる没入部32には被加工物即ち半導
体ウエーハ24を保持するためのチャック手段34が装
着されている。また、没入部32にはハウジング4の延
在方向に実質上水平(従って、後述する研磨手段の回転
軸に対して実質上垂直)である矢印36及び38で示す
方向に延在する一対の案内レール(図示していない)が
配設されており、かかる一対の案内レールに上記チャッ
ク手段34が滑動自在に装着されている。更に、没入部
32には矢印36及び38で示す方向に延在するねじ軸
(図示していない)が回転自在に装着されており、かか
るねじ軸がチャック手段34に形成された、矢印36及
び38で示す方向に延びる貫通雌ねじ孔に螺合せしめら
れている。上記ねじ軸にはパルスモータでよい電動モー
タ(図示していない)の出力軸が連結されており、電動
モータが正転せしめられると、チャック手段34が矢印
36で示す方向に移動せしめられ、電動モータが逆転せ
しめられると、チャック手段34が矢印38で示す方向
に移動せしめられる。チャック手段34の移動方向両側
には、横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記ね
じ軸等を覆っている蛇腹手段40及び42が付設されて
いる。蛇腹手段40及び42はキャンパス布の如き適宜
の材料から形成することができる。蛇腹手段40の前端
は没入部32の前面壁に固定され、後端はチャック手段
34の前端面に固定されている。チャック手段34が矢
印36で示す方向に移動せしめられる際には、蛇腹手段
40が伸張され蛇腹手段42が収縮され、チャック手段
34が矢印38で示す方向に移動せしめられる際には蛇
腹手段40が収縮され蛇腹手段42が伸張せしめられ
る。矢印36及び38で示す方向に延びる直線経路に沿
って移動せしめられるチャック手段34は、後に更に詳
述する如く、矢印36及び38で示す方向に間隔をおい
て位置せしめられている被加工物搬入・搬出域44及び
研磨域46に選択的に位置せしめられる(後に更に言及
する如く、チャック手段34は研磨域46においては、
所定範囲に渡って矢印36及び38で示す方向に往復動
せしめられる)。
チャック手段34が被加工物搬入・搬出域44に位置せ
しめられている際に、上記仮受手段14上の被加工物即
ち半導体ウエーハ24を後述するチャック板上に搬入す
る被加工物搬入手段48が配設されている。かかる搬入
手段48は、実質上鉛直に延びる鉛直部及びこの鉛直部
から実質上水平に延出する水平部を有する可動アーム5
0と、可動アーム50の先端に装着された吸着具52と
から構成されている。可動アーム50の鉛直部は昇降自
在に且つ実質上鉛直に延びる中心軸線を中心として回転
自在に装着されている。吸着具52の下面には多孔性部
材が配設されている。可動アーム50及びハウジング2
の主部4に配設されている連通路(図示していない)を
通して吸着具52を真空源(図示していない)に選択的
に連通せしめることによって吸着具52の下面に、仮受
手段14上に載置されている半導体ウエーハ24を吸着
し、可動アーム50の昇降動及び回転によって半導体ウ
エーハ24を被加工物搬入・搬出域44に搬送する。ハ
ウジング2の主部4の中間部他側には、チャック手段3
4が被加工物搬入・搬出域44に位置せしめられている
際に、後述するチャック板上の半導体ウエーハ24を上
記洗浄手段16に搬出するための被加工物搬出手段54
が配設されている。かかる搬出手段54も、実質上鉛直
に延びる鉛直部及びこの鉛直部から実質上水平に延出す
る水平部を有する可動アーム56と、可動アーム56の
先端に装着された吸着具58とから構成されている。可
動アーム56の鉛直部は昇降動自在に且つ実質上鉛直に
延びる中心軸線を中心として回転自在に装着されてい
る。吸着具58の下面には多孔性部材が配設されてい
る。可動アーム56及びハウジング2の主部4に配設さ
れている連通路(図示していない)を通して吸着具58
を真空源(図示していない)に選択的に連通せしめるこ
とによって吸着具58の下面に、後述するチャック板上
の半導体ウエーハ24を吸着し、可動アーム56の昇降
動及び回転によって半導体ウエーハ24を上記洗浄手段
16に搬送する。
グ2の後端に配設された上記直立壁6には研磨手段60
が配設されている。更に詳述すると、直立壁6の前面に
は実質上鉛直に延びる一対の案内レール62が固定され
ている。かかる一対の案内レール62には、滑動ブロッ
ク64が鉛直方向に滑動自在に装着されている。滑動ブ
ロック64の後面両側には実質上鉛直に延びる脚部66
が形成されている。かかる脚部66に形成されている被
案内溝が一対の案内レール62に滑動自在に係合せしめ
られている。直立壁6の前面には、更に、実質上鉛直に
延びるねじ軸68が軸受部材70及び72によって回転
自在に装着されている。軸受部材70にはパルスモータ
でよい電動モータ74も装着されており、かかるモータ
74の出力軸がねじ軸68に連結されている。滑動ブロ
ック64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(図示しない)も形成されており、かかる連結
部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ孔が形成されてお
り、かかる雌ねじ孔に上記ねじ軸68が螺合せしめられ
ている。従って、モータ74が正転せしめられると、滑
動ブロック64が下降せしめられ、モータ74が逆転せ
しめられると、滑動ブロック64が上昇せしめられる。
形成されており、かかる突出部76はケース78が装着
されている。ケース78には実質上鉛直に延びる回転軸
80が回転自在に装着されている。ケース78内には電
動モータ(図示していない)も配設されており、かかる
モータの出力軸は回転軸80に連結されている。回転軸
80の下端部はケース78の下端を越えて下方に突出せ
しめられており、回転軸80の下端には円板形状の装着
部材82が固定されており、かかる装着部材82の下面
には研磨工具84が装着されている。詳述すると、装着
部材82には周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔(図
示していない)が形成されている。研磨工具84は図4
及び図5に図示する如く、円板形状の支持部材86と同
様に円板形状である研磨部材88とから構成されてい
る。支持部材86には周方向に間隔をおいてその上面か
ら下方に延びる複数個の盲ねじ孔90が形成されてい
る。支持部材86下面は円形支持面を構成しており、研
磨部材88はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤
によって支持部材86の円形支持面に接合されている。
研磨部材88はフェルトとこのフェルト中に分散せしめ
られた多数の砥粒とから構成されているのが好適であ
る。かかる研磨部材88自体の構成についての詳細な説
明は、上記特願2001−93397の明細書及び図面
に詳細に説明されているのでかかる記載に委ね、本明細
書においては説明を省略する。回転軸80の下端に固定
されている上記装着部材82の下面に研磨工具84を位
置せしめ、装着部材82に形成されている貫通孔を通し
て研磨工具84の支持部材86に形成されている盲ねじ
孔90に締結ボルト92を螺着することによって、装着
部材82に研磨工具84が装着される。
続けると、上記チャック手段34は、支持台94と、支
持台94上に実質上鉛直に延びる回転中心軸線を中心と
して回転自在に装着された円板形状の基台96と、多孔
性セラミックスの如き適宜の多孔性材料から構成するこ
とができる円板形状のチャック板98とを有する。支持
台94にはチャック板98と共に基台96を回転せしめ
るための電動モータ(図示していない)が配設されてい
る。基台96には、その上面にチャック板98と実質上
同径の円形状凹部100が形成されており、かかる凹部
100における周壁102には、基台96の上面から所
定量下方の位置を周方向に延びる環状の肩部104が形
成されている。また、基台96にはその凹部100にお
ける底壁106に同心円状に複数個(図示の場合2個)
の環状の隔壁108が配設されており、かかる隔壁10
8によって基台96の凹部100が複数個(図示の場合
2個)の吸引室110及び冷却室112に区画されてい
る。隔壁108の自由端は周壁102に形成されている
肩部104の高さ位置と実質上同一高さになるように構
成されており、チャック板98を基台96の凹部100
に嵌合せしめた状態においては、チャック板98は肩部
104及び隔壁108の自由端上に載置せしめられる故
に、チャック板98の裏面の中央領域は基台96におけ
る冷却室112の上面をなし、チャック板98の裏面の
周縁領域は基台96における吸引室110の上面をなし
ている。
には、チャック板98の裏面の少なくとも中央領域に冷
却液を流動せしめる冷却手段が配設されているのが重要
である。図示の実施形態においては、冷却手段113は
冷却液供給源114と冷却室112を冷却液供給源11
4に選択的に連通せしめる冷却液供給路116とを含ん
でいる。また、図示の実施形態においては、吸引室11
0の各々と真空源118とを選択的に連通せしめる真空
吸引路120が配設されている。更に、真空源118に
は連結路122を介して気液分離槽124が連通されて
おり、かかる気液分離層124には排出路126を介し
てフィルター機構128が連通されると共に排液路13
0も接続されている。
チャック手段34が上記被加工物搬入・搬出域44に位
置せしめられている際に、仮受手段14上に載置されて
いる、加工歪を有する研削すべき半導体ウエーハ24
は、その裏面を上方に向けた状態で被加工物搬入手段4
8によって仮受手段14上からチャック手段34のチャ
ック板98上に搬送される。その後、真空吸引路120
が開放され、吸引室110と真空源118とが連通せし
められると、半導体ウエーハ24は多孔性部材であるチ
ャック板98上に真空吸着される。しかる後に、チャッ
ク手段34が矢印36で示す方向に研磨域46まで移動
せしめられる。研磨域46においては、研磨手段60に
おける滑動ブロック64が下降せしめられ、回転駆動せ
しめられている研磨工具84の研磨部材88がチャック
板98上の半導体ウエーハ24の裏面に押圧される。そ
して、半導体ウエーハ24を真空吸着したチャック板9
8が基台96と共に回転せしめられ、チャック手段34
が矢印36及び38で示す方向に所定範囲に渡って往復
動せしめられる。かくして、研磨部材88が半導体ウエ
ーハ24の裏面に作用せしめられ、半導体ウエーハ24
の裏面が乾式研磨されて残留加工歪が除去される。かよ
うな研磨の際には、上記冷却手段113における冷却液
供給路116が開放され、冷却室112と冷却液供給源
114とが連通せしめられる。これによって冷却液が冷
却液供給路116、冷却室112を通って、チャック板
98の裏面の中央領域から多孔性部材であるチャック板
98中に進入せしめられる。その後、冷却液は、半導体
ウエーハ24をチャック板98上に真空吸着するために
吸引している真空源118によってチャック板52中を
半径方向外方へ吸引流動せしめられ、真空吸引路120
に流入せしめられる。この際、冷却液は、研磨による加
工熱を放熱しづらい半導体ウエーハ24の裏面における
中心部分を半導体ウエーハ24の表面を介して効果的に
冷却する。かくして、半導体ウエーハ24の研磨された
裏面に研磨焼けが生じることを確実に防止することがで
きる。真空吸引路120に流入せしめられた冷却液は、
真空源118、連結路122を介して気液分離層124
に流出せしめられ、かかる気液分離層124において僅
かに流入した気体と冷却液に分離せしめられる。しかる
後においては、分離された空気は排出路126を通りフ
ィルター機構128により濾過され外部に排出され、分
離された冷却液は排液路130を介して外部に排出され
る。
滑動ブロック64が上昇せしめられ、 研磨工具84が
半導体ウエーハ24の裏面から上方に離隔され、チャッ
ク手段34が矢印38で示す方向に移動し、チャック板
98は半導体ウエーハ24を吸着した状態で被加工物搬
入・搬出域44まで移動せしめられる。その後、真空吸
引路120が閉鎖され、半導体ウエーハ24のチャック
板98への真空吸着が解除される。しかる後において、
被加工物搬出手段54によって半導体ウエーハ24がチ
ャック板98上から洗浄手段16に搬出される。
の、加工歪を有する被処理面、例えば半導体ウエーハの
研磨された裏面に研磨焼けが生じることを確実に防止で
きる。
形態を示す斜視図。
典型例である半導体ウエーハを装着テープを介してフレ
ームに装着した状態を示す斜面図。
典型例である半導体ウエーハを支持基板上に装着した状
態を示す斜面図。
す斜面図。
で示す斜面図。
段の一部を分離して示す斜視図。
空源との関係を示すブロック図。
Claims (5)
- 【請求項1】 被加工物を保持するためのチャック手段
と.該チャック手段上に保持された被加工物を研磨する
ための研磨手段とを具備し、該チャック手段は表面に被
加工物が載置されるチャック板を有する研磨装置におい
て、 該チャック板の裏面の少なくとも中央領域に冷却液を流
動せしめる冷却手段が配設されている、ことを特徴とす
る研磨装置。 - 【請求項2】 該チャック板は多孔性であり、該チャッ
ク板の裏面を真空源に連通せしめることによって被加工
物が該チャック板の表面に吸着され、該冷却手段は冷却
液供給源と該チャック板の裏面の中央領域を該冷却液供
給源に連通せしめる冷却液供給路とを含み、該チャック
板の裏面を該真空源に連通せしめると、該冷却液供給源
から該冷却液供給路を通じて冷却液が流動せしめられ
る、請求項1記載の研磨装置。 - 【請求項3】 該真空源と該チャック板の裏面の周縁領
域とを連通せしめる真空吸引路が配設されており、該冷
却液供給源から該冷却液供給路を通して流動せしめられ
る冷却液は、該チャック板を通して該真空吸引路に流入
せしめられる、請求項2記載の研磨装置。 - 【請求項4】 被加工物は半導体ウエーハであり、該チ
ャック板の表面は平面である、請求項1から3のいずれ
かに記載の研磨装置。 - 【請求項5】 該研磨手段はフェルトと該フェルト中に
分散せしめられた砥粒とから構成された研磨工具を含
み、該研磨工具が回転せしめられると共に半導体ウエー
ハの片面に押圧され、これによって半導体ウエーハの片
面が研磨される、請求項4記載の研磨装置。
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-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002028099A patent/JP3980898B2/ja not_active Expired - Lifetime
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