2024-27743 チャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027743

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】チャック装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 41/06 20120101AFI20240222BHJP

   B23Q 3/08 20060101ALI20240222BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240222BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

B24B41/06 L

B23Q3/08 Z

H01L21/304 622G

H01L21/68 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022130812

(22)【出願日】2022-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】391011102

【氏名又は名称】株式会社岡本工作機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100165423

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 雅久

(72)【発明者】

【氏名】山本 栄一

(72)【発明者】

【氏名】三井 貴彦

(72)【発明者】

【氏名】宇根 篤暢

(72)【発明者】

【氏名】吉冨 健一郎

【テーマコード（参考）】

3C016

3C034

5F057

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C016DA15

3C034AA07

3C034BB71

3C034BB73

3C034BB75

3C034BB87

3C034DD10

5F057AA03

5F057AA33

5F057AA34

5F057BA12

5F057BA15

5F057BA21

5F057CA11

5F057DA02

5F057DA11

5F057FA14

5F057FA30

5F057FA45

5F131AA02

5F131CA32

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA05

5F131EA06

5F131EA22

5F131EA24

5F131EB56

5F131EB63

5F131EB71

5F131EB78

5F131EC52

5F131EC53

5F131FA14

5F131FA32

(57)【要約】

【課題】ワークを好適に保持する極薄の水膜を高精度に効率良く形成することができ、且つ水膜で接合されたワークを容易に剥離することができるチャック装置を提供する。
【解決手段】基板状のワーク３０を水膜２０を介して保持するチャック１０を有し、チャックは、ポーラス構造体から形成され、チャックのワークを保持する表面１１には、ワークに対向する平坦面１３が形成されている。これにより、チャックの表面に供給された過剰な水がポーラス構造体に吸収され、ワークを好適に保持することができる高精度な極薄の水膜を効率良く形成することができる。そして、ワークに対してポーラス構造体の粒子状物質１２が直接的に接触することなく、ワーク全面に均一な荷重を与える。また、ワークの剥離も容易である。よって、半導体基板等のワークに対して歩留まりの良い高精度且つ高効率な薄層化加工及び搬送が実現する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板状のワークを水膜を介して保持するチャックを有し、
前記チャックは、ポーラス構造体から形成され、
前記チャックの前記ワークを保持する表面には、前記ワークに対向する平坦面が形成されていることを特徴とするチャック装置。

【請求項2】

前記ポーラス構造体は、粒子径０．５から１０μｍの粒子状物質から形成されており、
前記平坦面は、前記表面の全面積に対して２０から５０％の面積比率で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項3】

前記平坦面は、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項4】

前記ポーラス構造体は、前記表面を構成する第１のポーラス層と、前記第１のポーラス層の裏面側に積層された第２のポーラス層と、を有し、
前記第１のポーラス層は、前記第２のポーラス層よりも粒子径が小さいことを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項5】

前記水膜を形成する水を前記チャック若しくは前記ワークに供給する水供給装置を備え、
前記水供給装置は、前記水膜を形成する水として電解アルカリイオン水を供給することを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項6】

前記水膜を形成する水を前記チャック若しくは前記ワークに供給する水供給装置を備え、
前記水供給装置は、前記水膜を形成する水としてファインバブル水を供給することを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項7】

前記水膜を形成する水を前記チャック若しくは前記ワークに供給する水供給装置を備え、
前記水供給装置は、前記水膜を形成する水として水蒸気を供給することを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項8】

前記ワークを前記チャックに向かって押圧する押圧装置と、
前記チャックを前記表面に沿った方向に振動させる振動装置と、を有し、
前記チャック若しくは前記ワークに前記水膜を形成する水が供給され前記チャックに前記ワークが設けられた後、前記押圧装置は、前記ワークを押圧し、前記振動装置は、前記チャックを振動させることを特徴とする請求項１に記載のチャック装置。

【請求項9】

前記水膜を形成する水が前記チャック若しくは前記ワークに供給された後に前記チャックに前記ワークが設けられ、
前記水膜は、厚さ５０から５００ｎｍに形成され、
前記ワークは、横拘束力１０ｋＰａ以上で前記チャックに保持されることを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載のチャック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を保持するチャック装置に関し、特に、水膜によって基板を保持するチャック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、半導体ウェーハ等の基板を研削、研磨する薄層化プロセス及び基板を搬送する搬送プロセス等において、ワークとなる基板をポーラスチャックに真空吸着することによって保持することが行われている。

【0003】

しかしながら、真空吸着によって基板を保持するチャック装置では、基板はポーラスチャックの気孔に吸引されるので、薄層化された基板の局所厚さにばらつきが生じてしまう。また、加工によって発生する研削屑等のスラッジがポーラスチャック等の真空系に吸い込まれ、基板をリリースする際にスラッジが逆流してポーラスチャックを汚す恐れがある。そうすると、以降の加工において、ポーラスチャックと基板との間にスラッジが残留し、そのスラッジによって基板の保持面にディンプルが発生し、加工精度を低下させる要因となる。また、搬送ハンドでは、上記のようなスラッジの付着は、薄層化された基板にクラックを発生させる要因となり、歩留まりを低下させる。また、真空吸着によって基板を保持するためには、ポーラスチャックを真空引きする真空装置が必要である。また、真空吸着によって基板を保持するチャック装置は、過大な反りを有する基板の保持が難しいという問題点もある。

【0004】

そこで、本願発明者らは、特許文献１に開示されているように、テンプレート基板チャックと半導体基板とを水膜で貼り合わせて半導体基板を研削する方法を提案している。具体的には、特許文献１には、テンプレート基板チャックの表面にスピンコートで水膜を形成する工程と、テンプレート基板チャックと半導体基板とを水膜によって貼り合わせて積層体を形成する工程と、積層体を回転させて水膜の厚みを減らす工程と、積層体の半導体基板の裏面を研削加工する工程と、平坦化された半導体基板をテンプレート基板チャックから分離する工程と、を具備する半導体基板の平坦化加工方法が開示されている。

【0005】

また、本願発明者らは、水膜によってチャック装置に保持された基板を薄層化加工後にチャックから容易に分離できる方法を提案している。具体的には、特許文献２には、水膜によってチャックに接合された半導体基板等のワークまたはその支持体をチャックの平坦面から容易に剥離できるよう水膜の保持力を低下させる分離装置が開示されている。

【0006】

例えば、同文献には、分離装置として、水膜にマイクロ波を照射して水膜を加熱して蒸発させる加熱装置、水膜に赤外線を照射する赤外線ヒータを有する加熱装置、及び、抵抗加熱式の電熱ヒータ等によって形成された発熱部を有する加熱装置等が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５－２１６２８１号公報

【特許文献2】特開２０１８－１８３８４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された従来技術のように、水膜によって半導体基板等のワークを保持するチャック装置は、ワークの保持及び分離を容易にして半導体基板等の生産性を高めるために改善すべき点があった。

【0009】

具体的には、水膜を利用する従来技術のチャック装置は、ワーク保持に適した極薄の水膜を形成するための水の除去が容易ではなく、好適な厚みの水膜を形成する工程に時間を要していた。

【0010】

即ち、従来技術のチャック装置は、好適な厚さの水膜を形成するために、チャックの表面に水が供給された後、チャックを高速回転させて過剰な水を除去する必要があった。そして、水膜の上に基板が載置された後においても、表面張力によって好適な強さで基板を保持できる水膜を形成するために、チャックを回転させて水膜の過剰な水を除去する工程が適用されてきた。

【0011】

また、特許文献２には、水膜によってチャックに固定されたワークを容易に剥離できる構成が開示されているが、同文献に開示された分離方法を実行するためには、上述の如く、水膜の保持力を低下させる特別な加熱装置等を備えた分離装置が必要である。そのため、特別な分離装置等を必要とせずに、容易に水膜の保持力を低下させ、薄層化されたワークを容易に分離できる技術が求められていた。

【0012】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワークを好適に保持する極薄の水膜を高精度に効率良く形成することができ、且つ水膜で接合されたワークを容易に剥離することができるチャック装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明のチャック装置は、基板状のワークを水膜を介して保持するチャックを有し、前記チャックは、ポーラス構造体から形成され、前記チャックの前記ワークを保持する表面には、前記ワークに対向する平坦面が形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明のチャック装置によれば、基板状のワークを水膜を介して保持するチャックを有し、前記チャックは、ポーラス構造体から形成されている。これにより、チャックの表面に供給された過剰な水がポーラス構造体に吸収されるので、ワークを好適に保持することができる高精度な極薄の水膜を効率良く形成することができる。また、水または空気等の流体を供給することにより、ワークとチャックとの分離も容易である。

【0015】

そして、前記チャックの前記ワークを保持する表面には、前記ワークに対向する平坦面が形成されている。これにより、極めて薄く加工される半導体基板等のワークに対して、水膜によりポーラス構造体を構成する粒子状物質の直接的な接触をなくし、ワーク全面に均一な荷重を与え、ワークを高精度な平坦状に保持することができる。よって、歩留まりの良い高精度且つ高効率な基板加工及び搬送が実現する。特に搬送に関しては、ワークを吸着する真空装置等を必要としないので装置を軽量化できる利点がある。

【0016】

また、本発明のチャック装置によれば、前記ポーラス構造体は、粒子径０．５から１０μｍの粒子状物質から形成されており、前記平坦面は、前記表面の全面積に対して２０から５０％の面積比率で形成されている。これにより、全表面において平坦面に好適な厚さの水膜を効率良く形成することができ、短時間でワークを好適に保持することができ、高精度且つ高効率なワークの加工及び搬送が可能となる。

【0017】

また、本発明のチャック装置によれば、前記平坦面は、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ以下でも良い。これにより、チャック装置で保持されたワークに対して高精度な平坦化加工を行うことができる。

【0018】

また、本発明のチャック装置によれば、前記ポーラス構造体は、前記表面を構成する第１のポーラス層と、前記第１のポーラス層の裏面側に積層された第２のポーラス層と、を有し、前記第１のポーラス層は、前記第２のポーラス層よりも粒子径が小さくても良い。これにより、粒子径が大きく流水抵抗が小さい第２のポーラス層で、粒子径が小さく高精度な平坦面を有する第１のポーラス層を支持することができ、高精度に平坦化された好適な保持が可能な水膜を短時間で効率良く形成することができる。また、チャック装置に保持されたワークをチャックから取り外す際には、水膜を厚くして保持力を低下させる水を第２のポーラス層の裏面側から効率良く供給することができる。よって、ワークをチャックから短時間で効率良く剥離することができ、半導体基板等の生産性を向上させることができる。

【0019】

また、本発明のチャック装置によれば、前記水膜を形成する水を前記チャック若しくは前記ワークに供給する水供給装置を備え、前記水供給装置は、前記水膜を形成する水として電解アルカリイオン水を供給しても良い。これにより、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜を効率良く形成することができる。

【0020】

また、本発明のチャック装置によれば、前記水膜を形成する水を前記チャック若しくは前記ワークに供給する水供給装置を備え、前記水供給装置は、前記水膜を形成する水としてファインバブル水を供給しても良い。これにより、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜を効率良く形成することができる。

【0021】

また、本発明のチャック装置によれば、前記水膜を形成する水を前記チャック若しくは前記ワークに供給する水供給装置を備え、前記水供給装置は、前記水膜を形成する水として水蒸気を供給しても良い。これにより、過剰な水の供給が少なく、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜を効率良く形成することができる。

【0022】

また、本発明のチャック装置によれば、前記ワークを前記チャックに向かって押圧する押圧装置と、前記チャックを前記表面に沿った方向に振動させる振動装置と、を有し、前記チャック若しくは前記ワークに前記水膜を形成する水が供給され前記チャックに前記ワークが設けられた後、前記押圧装置は、前記ワークを押圧し、前記振動装置は、前記チャックを振動させても良い。これにより、過剰な水を効率良くチャックの空隙に送ることができ、従来技術では困難であった極薄の水膜を形成することができる。よって、高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜を効率良く形成することができる。

【0023】

また、本発明のチャック装置によれば、前記水膜を形成する水が前記チャック若しくは前記ワークに供給された後に前記チャックに前記ワークが設けられ、前記水膜は、厚さ５０から５００ｎｍに形成され、前記ワークは、横拘束力１０ｋＰａ以上で前記チャックに保持される。これにより、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜を効率良く形成することができる。よって、半導体基板等のワークを高精度、高歩留まり且つ高効率に加工及び搬送することができ、半導体基板等の生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施形態に係るチャック装置の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係るチャック装置のチャックの表面近傍を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るチャック装置の水供給の一例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係るチャック装置の水供給の他の例を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係るチャック装置の水供給の他の例を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るチャック装置の押圧装置及び振動装置を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係るチャック装置の剥離用流体供給の一例を示す図である。

【図8】本発明の他の実施形態に係るチャック装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態に係るチャック装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るチャック装置１の概略構成を示す図である。図１に示すように、チャック装置１は、基板状のワーク３０を水膜２０によって保持する装置である。チャック装置１は、ワーク３０を研削する図示しない研削装置、ワーク３０を研磨する図示しない研磨装置、ワーク３０を搬送する図示しない搬送装置等に設けられている。チャック装置１は、水膜２０を介してワーク３０を保持するチャック１０を有する。

【0026】

チャック１０は、ワーク３０を保持する部材であり、略円板状の形態をなし、ポーラス構造体から形成されている。詳細については後述する。なお、図示を省略するが、研削等の加工時等にワーク３０を回転させるため、チャック１０の裏面側には、チャック１０を支持する回転軸、回転軸を回動自在に支持する軸受、回転軸を介してチャック１０を回転させる駆動源としてのモータ等が設けられても良い。

【0027】

また、チャック１０の表面１１の外周近傍には、ワーク３０を位置決めするための図示しない複数の位置決めピン等が設けられても良い。位置決めピン等が設けられることにより、ワーク３０をチャック１０の表面１１の略中央に保持することができる。

【0028】

ワーク３０は、研削加工、研磨加工、搬送等の対象となる基板状のものであり、例えば、半導体基板、サポート基板、その他積層体等である。ワーク３０としての半導体基板は、例えば、直径約３００ｍｍのシリコン基板等であっても良い。また、ワーク３０の主面には回路等が形成されていても良い。

【0029】

ワーク３０は、水膜２０によってチャック１０に接合された状態で、チャック１０に対して反対側となる面である例えば上面が図示しない研削といし等によって研削または研磨される。これにより、ワーク３０は、例えば厚さ１０から２０μｍに形成される。このように、ワーク３０としての半導体基板等は、水膜２０によってチャック１０に固定されて研削等されることにより、薄く且つ高平坦に加工される。

【0030】

なお、ワーク３０が、一主面にデバイスが形成された半導体基板等である場合、チャック装置１は、ワーク３０のデバイスが形成されていない裏面を保持することもできるし、デバイスが形成されたデバイス面を保持することもできる。よって、チャック装置１は、ワーク３０のデバイス面研削等及び裏面研削等の双方の面の加工工程においてワーク３０を保持する装置として利用することができる。

【0031】

また、チャック装置１に保持されるワーク３０は、積層体であっても良い。即ち、チャック１０の表面１１には、半導体基板等と半導体基板等を支持する支持体からなる積層体が固定されても良い。

【0032】

具体的には、ワーク３０としての積層体は、研削加工等の対象となる半導体基板等と、半導体基板等を固定する支持体としてのサポート基板と、を有し、半導体基板等とサポート基板は、例えば、シリコン樹脂等によって貼り合わされていても良い。

【0033】

積層体は、サポート基板の半導体基板等に対して反対側となる面が水膜２０によってチャック１０に接合されても良い。即ち、半導体基板等は、サポート基板及び水膜２０を介してチャック１０の上面に固定されても良い。

【0034】

ここで、サポート基板は、例えば、ガラス、金属、セラミック、合成樹脂等から形成される高剛性の板状体である。半導体基板等にサポート基板が貼り合わされることにより、半導体基板等の研削等や、薄く研削等された後の半導体基板等の搬送等を容易に実行することができる。

【0035】

また、チャック装置１は、サポート基板自体が研削加工等の対象となる場合に用いられても良い。即ち、ワーク３０は、サポート基板等であっても良い。具体的には、チャック１０の表面１１には、水膜２０によってワーク３０としてのサポート基板等が固定され、サポート基板等の加工面は、半導体基板等の加工と同様に、図示しない研削といし等によって研削または研磨される。このように、半導体基板等を支持するために用いられるサポート基板等がチャック１０に固定されて、サポート基板等の研削等が行われることにより、サポート基板等の主面を高精度に平坦化加工することができる。

【0036】

上述の如く、チャック装置１では、半導体基板、支持体またはそれらの積層体等である基板状のワーク３０が、水膜２０によってチャック１０に接合されている。これにより、研削加工後のワーク３０の厚さばらつきを小さくでき、ワーク３０を高精度に平坦化することができる。

【0037】

また、ワーク３０は、水膜２０によって固定されるため、チャック１０と接触しない。これにより、ワーク３０がチャック１０と接触することによるワーク３０の傷つきを防止することができる。

【0038】

また、ワーク３０は水膜２０によって保持されるので、チャック１０には、真空吸着チャックのように加工によって発生するスラッジが吸い込まれて残留することはない。よって、スラッジの付着に起因する加工精度の低下やクラックの発生等を抑制することができる。

【0039】

図２は、チャック装置１のチャック１０の表面１１近傍の概略構成を示す図である。図２を参照して、チャック１０は、ポーラス構造体から形成されている。具体的には、チャック１０は、水膜２０を形成する水が流通可能な空隙１４を有するシリコン、セラミック等の多孔質体から形成されている。

【0040】

このような構成により、チャック１０の表面１１に供給された過剰な水は、ポーラス構造体からなるチャック１０に吸収されるので、ワーク３０を好適に保持することができる高精度な極薄の水膜２０を効率良く形成することができる。

【0041】

詳しくは、チャック１０のポーラス構造体は、粒子径０．５から１０μｍ、好ましくは０．５から８μｍ、更に好ましくは０．５から５μｍの粒子状物質１２から形成されている。チャック１０の表面１１全体に対する後述する平坦面１３の面積比率を大きくするためには粒子状物質１２の粒子径を小さくすることが望ましい。これにより、過剰な水を効率良く吸収できると共に、ワーク３０を好適な保持力で支持することができる好適な厚みの水膜２０を形成することができる。即ち、短時間で好適な厚みの水膜２０を形成することができる。

【0042】

そして、チャック１０のワーク３０を保持する表面１１には、ワーク３０に対向する平坦面１３が形成されている。平坦面１３とは、粒子状物質１２に形成された平坦な面であり、ワーク３０と粒子状物質１２が水膜２０を介して実際に接触する接触面である。

【0043】

このような平坦面１３が形成されることにより、極めて薄く加工される半導体基板等のワーク３０に対して、水膜２０によりポーラス構造体を構成する粒子状物質１２の直接的な接触をなくし、ワーク３０の全面に均一な荷重を与え、水膜２０を介してワーク３０を高精度な平坦状に保持することができる。よって、歩留まりの良い高精度且つ高効率な基板加工及び搬送が実現する。

【0044】

具体的には、平坦面１３は、チャック１０の表面１１の全面積に対して２０から５０％、更に好ましくは３０から４０％、の面積比率で形成されている。これにより、ワーク３０を精密な平坦度で支持することができ、高精度な平坦化加工及び搬送が実現する。

【0045】

また、ポーラス構造体を形成する粒子状物質１２の平坦面１３の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、１０ｋＰａ以上の横拘束力を実現可能な水膜２０の厚さを形成できる必要がある。具体的には、平坦面１３は、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ以下に形成されている。これにより、チャック装置１で保持されたワーク３０に対して高精度な平坦化加工を行うことができる。なお、チャック１０の表面１１全体の最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、例えば、約１μｍになる。

【0046】

即ち、前述のとおり、ポーラス構造体が好適な粒子径の粒子状物質１２から形成され、且つ、チャック１０の表面１１に好適な面性比率で好適な面粗さの平坦面１３が形成されていることにより、チャック１０の全表面１１において、平坦面１３に好適な厚さの水膜２０を効率良く形成することができる。これにより、短時間でワーク３０を好適に保持することができ、高精度且つ高効率なワーク３０の加工及び搬送が可能となる。

【0047】

図３は、チャック装置１の水供給の一例を示す図である。なお、図３において矢印は、水の流れ方向の概略を示している。図３に示すように、チャック装置１は、水膜２０を形成する水をチャック１０に供給する水供給装置２１を有する。

【0048】

水供給装置２１は、チャック１０の表面１１に水膜２０を形成するための水を供給する装置である。即ち、チャック装置１によれば、水膜２０を形成する水が、水供給装置２１からチャック１０の表面１１に供給される。例えば、ワーク３０を保持する表面１１が上方になるようチャック１０が略水平に設けられる場合には、上方にある水供給装置２１からチャック１０の表面１１に水が滴下されても良い。

【0049】

そして、チャック１０の表面１１に水が供給された後、図２に示すように、チャック１０の表面１１にワーク３０が設けられる。即ち、例えば、表面１１が上方になるようチャック１０が略水平に設けられる場合には、水が滴下されたチャック１０の表面１１にワーク３０が搭載されるようにワーク３０若しくはチャック１０が送られる。

【0050】

水が供給されたチャック１０の表面１１にワーク３０が接合されると、前述のとおり、ワーク３０とチャック１０の表面１１との間の過剰な水はチャック１０に吸収され、好適な厚さの水膜２０が形成される。

【0051】

詳細については後述するが、具体的には、ワーク３０を押圧しチャック１０に振動を与えることにより、過剰な水がチャック１０に吸引され、水膜２０は、厚さ５０から５００ｎｍに形成される。これにより、ワーク３０を、横拘束力１０ｋＰａ以上でチャック１０で保持することができる。即ち、ワーク３０は、水膜２０の表面張力を利用した好適な保持力でチャック１０の表面１１に保持されることになる。なお、横拘束力とは、チャック１０の表面１１に対してワーク３０を横方向、即ち表面１１に沿った方向、に拘束する力であり、チャック１０とワーク３０との間の横せん断応力に略相当する力である。

【0052】

このように、チャック装置１は、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜２０を効率良く形成することができる。よって、半導体基板等のワーク３０を高精度、高歩留まり且つ高効率に加工及び搬送することができ、半導体基板等の生産性を向上させることができる。

【0053】

図３を参照して、水供給装置２１は、水膜２０を形成する水としてｐＨ１２以上の電解アルカリイオン水を供給する装置であっても良い。これにより、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜２０を効率良く形成することができる。

【0054】

また、水供給装置２１は、水膜２０を形成する水としてバブル径が１００ｎｍ以下のファインバブル水を供給する装置であっても良い。これにより、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜２０を効率良く形成することができる。

【0055】

また、水供給装置２１は、水膜２０を形成する水として水蒸気を供給する装置であっても良い。即ち、水供給装置２１は、加湿機能を有し、加湿され水蒸気を多く含む空気、即ち高湿度の空気、をチャック１０の表面１１に供給し、水蒸気の結露によってチャック１０の表面１１に好適な量の水を供給する。

【0056】

水供給装置２１による加湿方式としては、例えば、電熱等によって水を蒸発させるスチーム方式、超音波を利用して水の微細な粒子を放出する超音波方式、その他方法で水を噴霧する噴霧方式、気化フィルタ及び送風ファン等を利用して水を気化させる気化方式等、種々の方式を採用することができる。

【0057】

このように、水供給装置２１として水蒸気を供給する方式を採用することにより、過剰な水の供給が少なく、極薄で高精度に平坦化され好適な保持力を発揮する水膜２０を効率良く形成することができる。

【0058】

図４は、チャック装置１の水供給の他の例を示す図である。なお、図４において矢印は、水の流れ方向の概略を示している。図４に示すように、水供給装置２１は、チャック１０の表面１１に下方から水を供給するよう設けられても良い。即ち、チャック１０が、ワーク３０を保持する表面１１が下方になるよう略水平に設けられている場合、水供給装置２１は、チャック１０の図４において下面である表面１１に、下方から水を供給する。

【0059】

具体的には、水供給装置２１は、チャック１０の表面１１に水を吹き付けるように、または、水蒸気として水を供給するように設けられても良い。このような構成によってチャック１０の表面１１に水が供給されてワーク３０が接合されても、好適な厚みの水膜２０を効率良く形成することができる。

【0060】

なお、図示を省略するが、表面１１が傾斜している状態、略垂直になっている状態等においても、水供給装置２１は、水膜２０を形成するための水をチャック１０の表面１１に供給することができる。そして、水分が供給された後にワーク３０が接合されることにより、チャック装置１は、好適な水膜２０を容易に形成することができる。

【0061】

前述のとおり、水供給装置２１は、水膜２０を形成する水として電解アルカリイオン水を供給する装置、ファインバブル水を供給する装置、及び水蒸気を供給する装置等であっても良い。例えば、水膜２０を形成する水としてファインバブル水や水蒸気を供給する水供給装置２１は、ワーク３０を保持するチャック１０の表面１１が下方や側方に位置する場合であっても水膜２０の形成に必要な適切な量の水を効率良く供給することができる。

【0062】

図５は、チャック装置１の水供給の他の例を示す図である。なお、図５において矢印は、水の流れ方向の概略を示している。図５に示すように、水供給装置２１は、ワーク３０のチャック１０に保持される面に水を供給するよう設けられても良い。このようにワーク３０に水を供給する構成によっても、水が供給された後にワーク３０とチャック１０が接合されることにより、過剰な水分がチャック１０に吸引され、ワーク３０の保持に適した厚みの水膜２０を効率良く形成することができる。

【0063】

なお、ワーク３０に水を供給する場合においても、チャック１０の表面１１に水を供給する場合と同様に、水が供給される面は、図５に示す如く下方の水平面に限定されるものではない。図示を省略するが、ワーク３０は、水が供給される面が上方、側方等になるよう配置されても良い。

【0064】

図６は、チャック装置１の押圧装置２５及び振動装置２７の概略を示す図である。図６に示すように、チャック装置１は、ワーク３０を押圧する押圧装置２５と、チャック１０を振動させる振動装置２７と、を備えている。

【0065】

押圧装置２５は、チャック１０の表面１１に接合されたワーク３０を、矢印２６で概略方向を示す如くチャック１０に向かって押圧する装置である。例えば、押圧装置２５は、空気圧によってワーク３０を押圧する装置であっても良い。具体的には、押圧装置２５は、ワーク３０を覆う図示しないケース部、ケース部に送る空気を圧縮して高圧にする図示しない圧縮機等を有しても良い。

【0066】

振動装置２７は、ワーク３０が設けられたチャック１０を、矢印２８で概略方向を示す如く横振動、即ち表面１１に沿った方向に振動させる装置である。振動装置２７は、例えば、超音波振動装置であっても良い。また、押圧装置２５及び振動装置２７は、ワーク３０を搬送し、チャック１０に設置する図示しないワーク搬送装置に設けられても良い。

【0067】

前述のとおり、チャック１０でワーク３０を保持する際には、先ず、水供給装置２１（図３ないし図５参照）によって、チャック１０の表面１１若しくはワーク３０に、水膜２０を形成する水が供給される。

【0068】

水膜２０を形成する水が供給された後、チャック１０とワーク３０は、供給された水を介して接合される。そして、押圧装置２５は、ワーク３０をチャック１０の表面１１に押圧し、振動装置２７は、チャック１０に横振動を与える。これにより、ワーク３０は、チャック１０の表面１１に直接的には接触しないが、水を挟んで表面１１に擦り付けられるように振動する。

【0069】

このようにワーク３０が押圧されチャック１０に振動が与えられることにより、供給された過剰な水を効率良くチャック１０の空隙１４（図２参照）に送ることができる。これにより、従来技術では困難であった極薄の水膜２０を形成することができる。

【0070】

具体的には、ワーク３０の押圧とチャック１０の振動により、ワーク３０とチャック１０の間の過剰な水は効率良くチャック１０に吸引される。そして、水膜２０は、厚さ５０から５００ｎｍ、好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下、に均一に形成される。

【0071】

これにより、チャック１０は、横拘束力１０ｋＰａ以上でワーク３０を保持することができ、水膜２０を１００ｎｍ以下に薄くすると、横拘束力２０から５０ｋＰａでワーク３０を保持することができる。即ち、水膜２０の表面張力によるメニスカス力を利用して反りを矯正し、薄化した水膜２０により横拘束力を発生させた好適な保持力でワーク３０をチャック１０の表面１１に保持することができる。

【0072】

図７は、チャック装置１の剥離用流体供給の一例を示す図である。図７に示すように、チャック装置１は、ワーク３０をチャック１０から取り外す際に利用される剥離用流体供給装置２３を備えている。

【0073】

剥離用流体供給装置２３は、図示しないポンプ等を有し、該ポンプ等の稼働により、チャック１０とワーク３０を剥離するための流体をチャック１０の裏面に供給する。剥離用流体供給装置２３から供給される流体は、例えば、水または空気である。なお、図７において、流体の流れ方向の概略を矢印で示している。

【0074】

前述のとおり、チャック１０はポーラス構造体から形成されているので、剥離用流体供給装置２３からチャック１０の裏面に供給された流体は、チャック１０内の空隙１４（図２参照）を通過し、チャック１０の表面１１とワーク３０との間に供給される。

【0075】

これにより、ワーク３０を保持する水膜２０を厚くし、チャック１０の表面１１とワーク３０との間の距離を広げて、水膜２０による保持力を低下させることができる。そして、ワーク３０を容易に剥離することができる。

【0076】

例えば、剥離用流体供給装置２３から空気が供給されることにより、水膜２０は、チャック１０を介して供給される空気によって押され、ワーク３０とチャック１０の間から外部に排出される。これにより、ワーク３０とチャック１０を接合している水膜２０が除去され、ワーク３０を容易に取り外すことができる。

【0077】

また例えば、剥離用流体供給装置２３から水が供給されることにより、水膜２０は厚くなる。これにより、水膜２０の表面張力による吸着力が弱まり、水膜２０の保持力が低下し、ワーク３０を容易に取り外すことができる。

【0078】

また、ワーク３０を分離する際、剥離用流体供給装置２３によって、チャック１０の外周近傍からチャック１０の中央側に順次、水または空気等の流体が供給されても良い。これにより、ワーク３０の外周近傍に水膜２０の水や剥離用流体供給装置２３から供給される流体の排出口を確保しつつ、剥離用流体供給装置２３から流体を供給することができ、水膜２０を好適に除去することができる。なお、剥離用流体供給装置２３は、チャック１０の裏面全体に略同時に流体を供給する構成でも良い。

【0079】

このように、剥離用流体供給装置２３は、ポンプ等の稼働により、ワーク３０とチャック１０との間に効率良く水または空気等の流体を供給することができる。そして、研削等の加工によって極薄化されたワーク３０に対して過大な力を加えずに、ワーク３０をチャック装置１から容易に分離することができる。

【0080】

なお、剥離用流体供給装置２３は、水膜２０を形成する水をチャック１０若しくはワーク３０に供給する水供給装置２１として利用することも可能である。剥離用流体供給装置２３によってチャック１０若しくはワーク３０に高圧水を供給することで、チャック１０の表面１１上に水膜２０を形成する水を噴霧することもできる。

【0081】

以上説明の剥離用流体供給装置２３を備えることにより、チャック装置１は、高精度に超薄化される半導体基板等を固定する装置として用いることができる。チャック装置１によれば、高集積化された半導体基板等の極薄化かつ高均一化により、プロセスの高速化と、半導体基板等の高歩留り化が達成できると共に三次元化された半導体基板等の多層化を実現できる。

【0082】

図８は、本発明の他の実施形態に係るチャック装置１０１の概略構成を示す図である。なお、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0083】

図８に示すように、チャック装置１０１は、多層構造のポーラス構造体からなるチャック１１０を有する。具体的には、チャック１１０を構成するポーラス構造体は、チャック１１０の表面１１を構成する第１のポーラス層１５と、第１のポーラス層１５の裏面側に積層された第２のポーラス層１６と、を有する。

【0084】

第１のポーラス層１５は、既に説明したチャック１０（図２参照）のポーラス構造体と略同じ構成である。即ち、第１のポーラス層１５は、シリコン、セラミック等の多孔質体から形成され、粒子径０．５から１０μｍ、好ましくは０．５から８μｍ、更に好ましくは０．５から５μｍの粒子状物質１２から形成されている。

【0085】

そして、第１のポーラス層１５の表面１１には、全面積に対して２０から５０％、更に好ましくは３０から４０％、の面積比率でワーク３０に対向する最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ以下の平坦面１３が形成されている。

【0086】

このような第１のポーラス層１５により、極めて薄く加工される半導体基板等のワーク３０を精密な平坦度で保持することができる。これにより歩留まりの良い高精度な平坦化加工を行うことができる。

【0087】

第２のポーラス層１６は、第１のポーラス層１５よりも粒子径が大きいシリコン、セラミック等の多孔質体から形成されている。換言すれば、第１のポーラス層１５は、第２のポーラス層１６よりも粒子径が小さい。

【0088】

具体的には、第２のポーラス層１６は、粒子径１０から１００μｍの粒子状物質１７から形成されている。これにより、粒子径が大きく流水抵抗が小さい第２のポーラス層１６で、水膜２０を形成する水を効率良く吸収し、好適な厚みの水膜２０を効率良く形成することができる。

【0089】

そして、第２のポーラス層１６は、粒子径が小さく高精度な平坦面１３を有する第１のポーラス層１５を支持している。よって、第２のポーラス層１６によって効率良く水が吸収されることにより、第１のポーラス層１５の表面１１に、高精度に平坦的された好適な保持が可能な水膜２０を短時間で効率良く形成することができる。

【0090】

また、第２のポーラス層１６は、第１のポーラス層１５よりも粒子径が大きいので、剥離用流体供給装置２３から供給される水または空気等の流体を効率良く流すことができる。よって、チャック装置１０１は、ワーク３０をチャック１１０から取り外す工程を短時間で効率良く実行することができ、半導体基板等の生産性を向上させることができる。

【0091】

なお、図示を省略するが、第２のポーラス層１６の裏面側には、更に他のポーラス層が形成されても良い。即ち、チャック１１０は、３層以上のポーラス層を有する多層構造のポーラス構造体から形成されても良い。これにより、ワーク３０の吸着及び剥離を更に効率良く実行することができる高精度なチャック装置１０１が得られる。

【0092】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

【符号の説明】

【0093】

１、１０１ チャック装置
１０、１１０ チャック
１１ 表面
１２ 粒子状物質
１３ 平坦面
１４ 空隙
１５ 第１のポーラス層
１６ 第２のポーラス層
１７ 粒子状物質
２０ 水膜
２１ 水供給装置
２３ 剥離用流体供給装置
２５ 押圧装置
２７ 振動装置
３０ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】