CN102666015A - 利用优化的液态加工介质供给双面加工扁平工件的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于双面加工扁平工件的装置（10），包括上部的加工盘（40）和下部的加工盘，各加工盘（40）在它们相互面对的加工面（46）之间形成加工间隙，用于加工所述工件，并且其中至少一个加工盘具有多个穿过加工面延伸的孔（48），用于向加工间隙中输送液态的加工介质，其中，各孔（48）组成多个组，每个这些孔（48）的组与一个单独的、压力加载的、用于加工介质的供应管道（36）连接，设有至少一个压力调节装置（35），利用所述压力调节装置能够相互分开地调节各供应管道（36）中的加工介质压力。

Description

利用优化的液态加工介质供给双面加工扁平工件的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于双面加工扁平工件的装置，包括上部的加工盘和下部的加工盘，其中这两个加工盘在它们相互面对的加工面之间形成用于加工工件的加工间隙，并且至少其中一个加工盘具有多个延伸穿过加工面的孔，用于向加工间隙中供应液态的加工介质。本发明还涉及一种用于运行用于双面加工扁平工件的装置的方法，其中所述装置具有包括上部的加工盘和下部的加工盘，其中这两个加工盘在它们相互面对的加工面之间形成用于加工工件的加工间隙，并且至少其中一个加工盘具有多个延伸通过加工面的孔，用于向加工间隙中供应液态的加工介质。

背景技术

这种装置和方法例如用于对半导体片（晶片）进行双面加工。为了进行抛光，作为加工介质将抛光液体引入加工间隙。为此目的，例如由DE10007390A1已知一种双盘式抛光机。其中所记载的抛光盘具有一排轴线平行的通孔，这些通孔与支承抛光盘的支承盘中相应的通道对齐并与管道连接，通过所述管道将抛光剂导向抛光盘的加工面。所述孔设置在上部的加工盘中，抛光剂通过重力作用向下被输送到抛光间隙中。这里的问题在于，不能总是保证在工作间隙中均匀的抛光剂供应。特别是在抛光盘的在加工过程中频繁的由工件经过的区域中会出现抛光剂不足。这可能对抛光结果产生不利影响。

发明内容

基于所述的现有技术，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的装置和方法，利用所述装置和方法能够在任何时间确保在工作间隙中充分的加工介质供应。

所述目的根据本发明通过独立权利要求1和10的主题来实现。有利的实施形式记载在各从属权利要求、说明书和附图中。

对于前面所述类型的装置，本发明这样来实现所述目的：用于液体供应的孔组成多个组，其中每组孔都与一个单独的压力加载的用于加工介质的供应管道相连，并且设有至少一个压力调节装置，利用所述压力调节装置能够相互分开地调节各供应管道中的加工介质压力。对于开头所述类型的方法，本发明这样来实现所述目的：所述孔组成多个组，给每组孔供应压力加载的加工介质，相互分开地调节分别输送给各组的加工介质的加工介质压力。

根据本发明的加工可以是去除材料的。所述装置例如可以是用于对扁平工件进行双面抛光的装置。加工液体可以相应地是抛光液体。但也可以考虑其他的加工方法，例如研磨或擦光。根据本发明例如要平面平行地加工的工件例如可以是半导体片（晶片）。加工盘例如可以是环形的。相应地加工间隙也可以是环形的。一竖直的驱动轴可以与一个或两个加工盘连接。如果各加工盘分别由一个支承盘承载，则上述连接可以通过支承盘实现。至少一个所述驱动轴可以由合适的驱动装置驱动旋转，从而相应地使与驱动轴连接的加工盘旋转运动。在相对于彼此旋转的加工盘之间对工件进行加工。在至少一个所述加工盘中，例如在上部的加工盘中设有多个通孔。当然也可以在两个加工盘中都设置这种通孔。合适的压力管道，例如压力软管或压力管能够延伸穿过加工盘的这些通孔，所述压力管道向加工间隙输送加工介质。

根据本发明所述多个所设置的通孔分成多个、例如三个或更多个组。各组分别配设一个压力加载的供应管道。就是说，在所述示例中，此时可以设置总共三个或更多个压力加载的供应管道。例如确定的加工间隙区域可以分别通过一组孔供应加工介质。加工介质压力是存在于用加工介质填充的孔或压力管道中的压力。所述压力决定了从所述孔进入加工间隙的加工液体的流率。本发明使得可以单独地调节加工介质压力并由此可以对于各单个供应管道以及由此还有对于各单个由供应管道供应加工介质的孔组或加工间隙区域单独地调节进入加工间隙的加工介质流量。由此加工介质、例如抛光剂的供应可以灵活地与运行中存在的要求相适配。这样，加工介质流量例如可以与加工参数（工艺导向的）无关地调节。可以这样划分所述区域或组，使得一个区域的各孔在装置的运行中基本上经受相同的工作条件。这样，一个加工间隙区域的各孔在运行中可以以相同的频率由工件经过。各孔例如可以在加工间隙的确定的径向区域中分别配属于一个组。就是说，此时各组由位于环形区域中的孔组成。通过所述区域或组可以分别通过对于该区域共同的对压力以及由此对通过孔的流量的调节确保相应最佳的加工液体供应。特别是可以调节到对于每个供应管道单独地预先规定的恒定的加工介质压力。由此可以在整个加工间隙中实现恒定的抛光剂供应，尽管不同的区域的孔处于不同的工作条件下。当然也可以设置多于一个调节装置，例如给每个供应管道或每个孔组分别设置一个调节装置。但也可以设想，设置一个共同的调节装置，该调节装置调节所有供应管道中的工作介质压力。

因此，根据本发明随时都可以确保均匀且充分的加工介质供应。除了优化加工结果以外，由此还可以更为有效地使用加工介质，从而总体上降低了加工介质需求。划痕或类似的加工缺陷可以更为可靠地避免。同样可以使用较为光滑的抛光布。如果希望的话，通过短时间地强烈提高加工介质压力，例如可以将工件从设有所述孔的上部的加工盘上冲掉。由此可以可靠地避免在处理结束之后在抬起上部的加工盘时工件不希望的粘附。还可以有目的地改变供应给加工间隙的加工介质量，例如抛光剂量，以便例如冷却具有较高处理温度的区域。这进一步优化的加工结果。

根据一个特别符合实际的实施形式，各供应管道可以分别在一侧与共同的主压力供应管道连接，而在另一侧与一组孔连接。主压力供应管道与加工介质存储器相连并可以例如具有泵，利用所述泵通过主压力供应管道将加工液体泵送给各单个供应管道。此时在供应管道中例如分别设置一个压力调节单元，利用所述压力调节单元可以与其他供应管道无关地调节相应供应管道中的加工液体压力。也可以在各供应管道中设置流量测量装置，其测量信号提供给相应的流量调节装置，所述流量调节装置根据流量测量装置的测量信号调节液体流量。供应管道可以以已知的方式为环形管道或环形通道，所述环形管道或环形通道与多个输送管道、例如输送软管相连，所述输送管道延伸穿过加工盘的孔。这种压力密封的环形管道用于以特别简单且特别可靠的方式对多个与该环形管道连通的管道进行供应。这种共同的主压力供应管道此外还可以穿过配设于所述至少一个设有孔的加工盘的竖直的驱动轴。所述竖直的驱动轴由驱动装置、例如马达驱动旋转。由此与驱动轴连接的加工盘发生旋转。就是说，设置穿过驱动轴的单通道旋转导入部（Einkanal-Dreheinführung），以便将加工介质分配给不同的供应管道。这里有利地只需要将一个主压力供应管道从固定的机器壳体导入旋转的构件中。但在这种情况下，要求在加工盘中设置用于将主压力供应管道分配至各单个供应管道的电控制装置。这在特定的应用领域可能是不希望的。因此可选地，也可以采用多通道旋转导入部（Mehrkanal-Dreheinführung），其中在驱动轴之前就已经完成了向各单个供应管道的分配，并由此将多个管道引导穿过驱动轴。

根据另一个实施形式，孔的横截面或者分布在孔中的液体管道的横截面在其通入加工面的端部的区域内变细。所述横截面例如可以变细大于50%。通过这种在通入加工面的区域内的横截面缩小部可以在流出的加工介质中建立背压/滞止压力（Staudruck），所述背压即使在自由流出时也可以确保在供应管道中保持一最小压力。特别是在个别或多个流出口暴露时，不会出现加工介质压力的突然降低（Zusammenbruch）。与现有技术中的情况不同，抛光剂不仅通过没有工件的孔流出，而且原则上也可以通过被工件覆盖的孔流出。特别是当供应管道中的压力等于或大于加工间隙中的特定工作压力时，就会有液体流出。通过在供应管道中保持一定的压力水平可以确保，所有在流出口上都存在一定的流量。

由于加工盘的加工覆层和工件之间的摩擦力与液体量是无关的，因此此外还可以设置测量装置，用于测量由旋转驱动装置施加到与至少一个加工盘连接的至少一个竖直的驱动轴上的转矩，调节装置将由测量装置测得的转矩与额定转矩或额定转矩范围相比较并在测得的转矩偏离额定转矩或额定转矩范围时这样改变至少几个供应管道中的加工介质压力，使得测得的转矩重新等于额定转矩或处于额定转矩范围内。此外也可以设定，调节装置将测得的转矩与预先规定的极限转矩相比较。如果测得的转矩低于极限转矩，则调节装置使至少几个供应管道中的加工介质压力降低，使得测得的转矩重新具有高于极限转矩的值。这个实施形式基于这样的认知，在给加工间隙过度供给工作介质时，由驱动装置为了达到预先规定的转速而施加的转矩跳跃式地降低，与滑水时出现的情况类似。这会导致对工件加工不希望的不利影响。因此，在这种情况下通过降低供应管道中的压力而使加工介质供应减少，直至转矩重新处于预先规定的范围内为止。特别是此时当然也可以在所有供应管道中改变压力，特别是减小压力。

所述孔可以根据这些孔在运行中被待加工的工件覆盖的频率组成组。在这个基础上，一个相应的组的各孔在所述装置的运行中被待加工的工件覆盖的频率越高，该组的供应管道中的加工介质压力相应地就调整得越高。就是说，对于不同的组设定不同的用于相应供应管道的额定压力值，所述额定压力值根据在运行中孔被待加工的工件覆盖的预期的频率选择。根据本发明可以按已知的方式可以设置具有至少一个、特别是多个容纳部的载体盘在所述容纳部中浮动地保持待加工的工件。所述载体盘在加工间隙中被驱动旋转，保持在载体盘中的工件沿摆线状的轨道在加工间隙中运动。在加工工件时由此沿加工间隙的径向方向得到不同的停留概率。从而工件在加工间隙的边缘区域，并且特别是内边缘处的停留概率可能例如比中间处高。这个事实通过前面所述的实施形式被加以考虑。从而在加工间隙的确定环形区域中的孔可以与确定的工件停留概率相配。对于一个所述环形区域或组，停留概率越高，则对于配设给改组的供应管道的额定加工介质压力也越高。

这里调节可以这样进行，使得总体上在整个加工间隙中得到尽可能均匀的加工介质分布。

根据本发明的方法特别是可以利用根据本发明的装置实施。相应地，所述装置适于实施根据本发明的方法。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明的实施例。图中示意性地示出：

图1示出按照本发明的装置的一部分的竖直剖视图，

图2示出根据另一个实施例的按图1的视图的一个局部的放大视图，

图3示出图2的局部B的放大的视图，以及

图4示出用于说明根据本发明的调节的线路图。

具体实施方式

如果没有另行说明，在各附图中相同的附图标记表示相同的物体。在图1中局部地示出根据本发明的用于双面加工扁平工件的装置10。在该实施例中，所述装置是双面抛光机，用于面平行地抛光半导体晶片。所述装置在所示实施例中具有三个从抛光液体存储器中引出的供应管道36，这三个供应管道分别通过一个连接件22和一个多通道旋转导入部18穿过所述装置的竖直的驱动轴20。借助于在图1中没有详细示出的泵，抛光液体可以从液体存储器被输送通过供应管道36。这些供应管道36在所示实施例中分别形成一个环形管道36，所述环形管道具有通向各孔组的下降通道（Abgang）。此外设有没有详细示出的压力调节装置，这些压力调节装置构造成用于分别调节所述供应管道36之一中的加工介质压力，如在下面还要详细说明的那样。

装置10此外还按本身已知的方式具有上部的和下部的环形的支承盘以及分别与上部和下部的支承盘连接的环形的上部或下部的加工盘40。在图1中仅示出了上部的支承盘38以及与其相连的上部的加工盘40。上部的支承盘38构造成环形的。所述装置10具有基本上与上部的支承盘38和上部的加工盘40对称地构成的、未示出的下部的支承盘和下部的加工盘。各加工盘在它们相互面对的环形加工面之间限定环形的加工间隙，在所述加工面中，在图1中在46处示出上部的加工盘40的加工面。这种带有上部和下部加工盘的双面抛光机的基本结构本身是已知的并且例如记载在DE10007390A1中。

在图1中还可以看到，穿过上部的加工盘40设置多个轴向的通孔48，这些通孔分别与上部的支承盘38中的相应的通孔50对齐。压力管52分别延伸通过这些孔。在图1中还可以看到，环形的供应管道36分别与压力管52的上部的开口相连。

孔48、50或压力管52的构型应根据图2和3中的放大的视图详细说明。与根据图1的实施例不同，在根据图2和3的实施例中，设有更大数量的供应管道36、通孔48、50和压力管52。除此以外，这些实施例没有不同之处。在图2和3中可以看到，压力管52在其上端部上分别通过接头54与环形管道36相连。压力管52例如由塑料制成。在上部的支承盘38或上部的加工盘40中的孔50或48中分别装入金属的套筒58。在套筒通入加工面46的区域中，一环形密封件60相对于套筒58密封压力管52。此外在图3中可以看到，压力管52在其下端部上具有明显的横截面缩小部62，其缩小程度大于50%。压力管52的出口64由此具有明显小于压力管52的主区域66的直径。

特别是如图1和2所示，孔48、50相对于加工盘和支承盘按不同的径向距离设置。上部的加工盘以及由此还有支承该加工盘的上部的支承盘具有多个由轴向孔组成的排，这些排圆环形地按到加工盘40和支承盘38的、通过竖直的驱动轴20延伸的中央旋转轴线不同的径向距离延伸。一个径向距离上的各孔分别组成一组并用一个环形管道36供应抛光剂。

根据本发明的装置的功能下面参考图4中的示意性的线路图进一步说明。通过泵68从经由止回阀70与泵68相连的没有示出的抛光剂存储器向供应管道36中输送抛光剂。从这里将抛光剂进一步输送给压力调节装置35。在供应管道36中还分别设有一个二通阀72，用于开启和关闭分别通过供应管道36供应的供应回路。利用压力调节装置35可以单独地将每个环形管道36中的抛光剂压力调节到一个确定的值。此外，在供应管道36中分别设置一个流量测量器74。这种调节或流量控制对于本领域技术人员是已知的并因此不再详细说明。待加工的工件可以例如按本身已知的方式保持在载体盘中，从而它们在加工间隙中沿摆线状的轨迹运动。这里在加工期间得到工件在加工间隙中不同的停留概率。特别是上部的加工盘40中的孔的不同的径向组在运行中以不同的频率由工件覆盖。根据本发明对此予以考虑，其方式是，由孔组成的预期较为频繁地被覆盖的径向区域通过相应地配设给这些区域的环形管道36和相应的压力调节装置35加载较高的加工介质压力。

Claims (14)

1.用于双面加工扁平工件的装置，包括上部的加工盘（40）和下部的加工盘，各加工盘（40）在它们相互面对的加工面（46）之间形成加工间隙，用于加工所述工件，并且其中至少一个加工盘（40）具有多个穿过加工面（46）延伸的孔（48），用于向加工间隙中输送液态的加工介质，其特征在于，各孔（48）组成多个组，每个这些孔（48）的组与一个单独的、压力加载的、用于加工介质的供应管道（36）连接，设有至少一个压力调节装置（35），利用所述压力调节装置能够相互分开地调节各供应管道（36）中的加工介质压力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各供应管道（36）分别在一侧与一个共同的主压力供应管道连接而在另一侧与一组孔（48）连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述共同的主压力供应管道穿过配设给所述至少一个设有孔（48）的加工盘（40）的竖直的驱动轴（20）。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，各供应管道（36）穿过配设给所述至少一个设有孔（48）的加工盘（40）的竖直的驱动轴（20）。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，各孔（48）的横截面或分别在各孔（48）分布的液体管道（52）的横截面在其通入加工面（46）的端部的区域中变小。

6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，还设有测量装置用于测量由一旋转驱动装置施加到至少一个与至少一个加工盘相连的竖直的驱动轴（20）上的转矩，调节装置（35）将由测量装置测得的转矩与额定转矩或额定转矩范围相比较，并在测得的转矩偏离额定转矩或额定转矩范围时这样改变至少几个供应管道（36）中的加工介质压力，使得测得的转矩重新等于额定转矩或处于额定转矩范围内。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，调节装置（35）将测得的转矩与预先规定的极限转矩相比较,如果测得的转矩低于极限转矩，则调节装置（35）使至少几个供应管道（36）中的加工介质压力降低，使得测得的转矩重新具有高于极限转矩的值。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，各所述孔（48）根据在所述装置（10）的运行中各孔（48）被待加工的工件覆盖的频率组成组。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，调节装置（35）根据在所述装置（10）的运行中各组的孔（48）被待加工的工件覆盖的频率来调整各所述组的供应管道（36）中的加工介质压力。

10.用于运行用于双面加工扁平工件的装置的方法，其中所述装置具有上部的加工盘（40）和下部的加工盘，各加工盘（40）在它们相互面对的加工面（46）之间形成加工间隙，用于加工所述工件，并且其中至少一个加工盘（40）具有多个穿过加工面（46）延伸的孔（48），用于向加工间隙中输送液态的加工介质，其特征在于，各孔（48）组成多个组，给每个这些孔（48）的组压力加载地供应加工介质，并且相互分开地调节分别供应给各组（48）的加工介质的加工介质压力。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，测量由一旋转驱动装置施加到至少一个与至少一个加工盘连接的竖直的驱动轴（20）上的转矩，并将由测量装置测得的转矩与额定转矩或额定转矩范围相比较并在测得的转矩偏离额定转矩或额定转矩范围时这样改变供应给至少几个组的加工介质的加工介质压力，使得测得的转矩重新等于额定转矩或处于额定转矩范围内。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将测得的转矩与预先规定的极限转矩相比较,如果测得的转矩低于极限转矩，则降低供应给至少几个组的加工介质的加工介质压力，使得测得的转矩重新具有高于极限转矩的值。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，各所述孔（48）根据在所述装置的运行中孔（48）被待加工的工件覆盖的频率组成组。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据在所述装置的运行中各组的孔（48）被待加工的工件覆盖的频率来调整供应给各所述组的加工介质的加工介质压力。

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