CN112496997A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够可靠地避免主轴与主轴壳体相接触而导致产生不良的加工装置。具有：多个卡盘，保持基板；及至少1个加工轴；加工轴包括：加工部，对基板进行加工；主轴，使加工部旋转；主轴马达，驱动主轴，主轴壳体，容纳主轴及主轴马达；及升降机构，使主轴壳体升降。加工装置还具有：冷却流体通路，包括：设于主轴壳体中的冷却流体工作通路、向冷却流体工作通路供给冷却流体的冷却流体供给通路以及自冷却流体工作通路排出冷却流体的冷却流体排出通路；及流量检测器，设于冷却流体通路，检测冷却流体的流量；在利用流量检测器检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，主轴马达的旋转停止，从而使主轴的旋转停止。

Description

加工装置
技术领域
本发明涉及一种加工装置，该加工装置对基板(例如晶圆)等被加工物进行研磨加工。
背景技术
在制作半导体元件的过程中，在利用加工装置对作为被加工物的大致圆板形状的晶圆进行研磨加工时，主轴高速旋转，由此导致主轴壳体因发热而膨胀，从而存在主轴与主轴壳体之间相接触而导致产生不良的可能性。
在对比文件1中，公开了一种在主轴工作时利用冷却水对主轴壳体进行冷却的结构，由此能够在节约冷却水的前提下冷却主轴壳体，从而抑制主轴与主轴壳体之间的接触。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2001-259961
发明内容
发明要解决的问题
然而，本发明的发明人发现，在对比文件1中，尽管根据主轴的运转情况向主轴壳体供给冷却水，但是，仍然存在向主轴壳体供给的冷却水因为某种原因(例如流路被堵塞、冷却水供给源发生故障等)而导致冷却水的供给异常的问题。在这种情况下，若主轴继续旋转，则主轴壳体的温度会升高，仍然存在主轴与主轴壳体相接触而导致产生不良的可能性。这种不良可能导致加工精度下降、加工装置被破坏。
本发明正是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够可靠地避免主轴与主轴壳体相接触而导致产生不良的加工装置。
用于解决问题的方案
采用第1技术方案的加工装置，其具有：多个卡盘，其用于保持基板；以及至少1个加工轴；所述加工轴包括：加工部，其对所述基板进行加工；主轴，其使所述加工部旋转；主轴马达，其驱动所述主轴，以及主轴壳体，其容纳所述主轴及所述主轴马达；升降机构，其使所述主轴壳体升降；所述加工装置的特征在于，还具有：冷却流体通路，其包括：设于所述主轴壳体中的冷却流体工作通路、向所述冷却流体工作通路供给冷却流体的冷却流体供给通路以及自所述冷却流体工作通路排出冷却流体的冷却流体排出通路；以及流量检测器，其设于所述冷却流体通路，用于检测冷却流体的流量；在利用所述流量检测器检测到的所述冷却流体的流量在规定值以下时，所述主轴马达的旋转停止，从而使所述主轴的旋转停止。
采用第2技术方案的加工装置，在利用所述流量检测器检测到的所述冷却流体的流量在规定值以下时，升降机构上升，从而使所述加工部远离所述基板。
采用第3技术方案的加工装置，所述加工轴形成有多个，所述流量检测器设于各所述加工轴的所述冷却流体供给通路或所述冷却流体排出通路。
采用第4技术方案的加工装置，所述加工轴形成有多个，所述加工装置还具有用于冷却所述冷却流体的冷却器和与该冷却器连通的供给总管，被冷却器冷却的所述冷却流体在所述供给总管的供给分支部分支而流向各所述加工轴的冷却流体供给通路。
采用第5技术方案的加工装置，所述加工装置还具有回收总管，自各所述加工轴的所述冷却流体排出通路排出的所述冷却流体在所述回收总管的回收分支部汇集并经由所述回收总管返回至所述冷却器。
采用第6技术方案的加工装置，所述流量检测器设于所述供给总管或所述回收总管。
采用第7技术方案的加工装置，在利用所述流量检测器检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，停止所有的所述主轴马达的旋转，从而使所有的所述主轴的旋转停止。
采用第8技术方案的加工装置，在利用所述流量检测器检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，使所有的所述升降机构上升，从而使所有的所述加工部远离所述基板。
采用第9技术方案的加工装置，所述加工装置还具有控制部，所述控制部基于自所述流量检测器输入的流量信号控制所述主轴马达的旋转和/或所述升降机构的升降。
采用第10技术方案的加工装置，所述加工装置还具有冷却流体补充部，该冷却流体补充部向所述冷却器补充所述冷却流体。
发明的效果
采用本发明的加工装置，在向主轴壳体供给的冷却流体因为某种原因而导致冷却流体的供给发生异常时，能够通过使主轴马达的旋转停止，从而使主轴的旋转停止。由此，能够可靠地避免主轴壳体的温度升高，从而避免主轴与主轴壳体相接触而导致产生不良。
附图说明
图1是示出了本发明的加工装置的结构的立体图。
图2是示出了本发明的加工装置的加工轴的剖面图。
图3是示出了本发明的加工装置的冷却流体的流动的示意图。
附图标记说明
1.加工装置；11.卡盘；12(12A、12B、12C).加工轴；13.加工台；20.研磨垫；21.主轴壳体；22.主轴；23.主轴马达；231.旋转轴；25.罩部；26.环部；28.升降机构；31.冷却流体工作通路；32.冷却流体供给通路；33.冷却流体排出通路；311.流入端口；312.流出端口；40.冷却器； 41.供给总管；42.回收总管；411.供给分支部；421.回收分支部；50.冷却流体补充部；R.控制器；V.阀；FM.流量检测器。
具体实施方式
附图是为了展示本发明而适当地进行了强调、省略、比率的调整的示意性的图，有时与实际的形状、位置关系以及比率不同。其中，图2中的上下方向为铅垂方向，左右方向为水平方向。
实施例1
接下来，参照附图1～3说明本发明的加工装置1的实施例1。
本实施例的加工装置1对晶圆的被研磨面进行研磨加工，以使被研磨面高精度地平坦化。
晶圆为加工装置1的加工对象。在本实施例中，晶圆可以是以硅、蓝宝石、镓等为母材的半导体晶圆。
图1是示出了本发明的加工装置1的结构的立体图，图2是示出了本发明的加工装置1的加工轴12的剖面图。
如图1、2所示，加工装置1具有卡盘11，其用于保持晶圆(未图示)；以及3个加工轴12；各加工轴12包括：研磨垫20，其对晶圆进行研磨加工；主轴22，其使所述研磨垫20旋转；主轴马达23，其驱动所述主轴22，主轴壳体 21，其容纳所述主轴22及所述主轴马达23；以及升降机构28，其使所述主轴壳体21升降。在主轴壳体21的外周形成有罩部25，其包围主轴壳体21的周围，且安装于升降机构28。在罩部25的下方安装有环状的环部26，环部26安装于升降机构28，且承受来自主轴壳体21的载荷。
如图2所示，主轴壳体21支承于环部26，主轴马达23以旋转轴231沿上下方向方式配置在主轴壳体21内固定于主轴壳体21。在旋转轴231的下端固定有主轴22，主轴22基于主轴马达23的旋转驱动而旋转。主轴壳体21在下端形成有开口，主轴22的下端经由该开口伸出到主轴壳体21的下方，并且在主轴 22的下端面安装有研磨垫20。主轴22与主轴壳体21之间形成有间隙而不接触。
并且，在主轴壳体21中形成有冷却流体工作通路31，冷却流体工作通路 31沿着形成主轴壳体21的壁部延伸，具体为，冷却流体工作通路31在壁部的上端侧形成有与冷却流体供给通路32连通的流入端口311以及与冷却流体排出通路33连通的流出端口312(图1仅示出了1个加工轴12的冷却流体工作通路31、冷却流体供给通路32及流入端口311、流出端口312，但其他2个加工轴12也具有相同的结构)，并且，冷却流体工作通路31自流入端口311向下延伸至主轴22附近，然后，在主轴22的外周侧围绕该主轴22形成有环状部分，进一步地，自该环状部分向上方延伸至上端侧并水平地延伸至流出端口312。由此，自冷却流体供给通路32供给来的冷却流体(在本实施例中为冷却水) 流过冷却流体工作通路31并向冷却流体排出通路33排出，从而对主轴壳体21 进行冷却。冷却流体工作通路31与冷却流体供给通路32以及冷却流体排出通路33一起形成冷却流体通路。如后所述，在冷却流体排出通路33形成有流量检测器FM，其用于检测冷却流体的流量。
图3是示出了本发明的加工装置1的冷却流体的流动的示意图。
在本实施例中，3个加工轴12均形成有冷却流体通路，为了便于说明，图3中仅示出了加工轴12A的具体结构，加工轴12B、12C具有相同的结构而省略说明。
在各加工轴12的外部形成有用于冷却冷却流体的冷却器40和与该冷却器40连通的供给总管41，在供给总管41的中途形成有用于控制冷却流体的流量的控制器R以及阀V，供给总管41在供给分支部411处与各加工轴12A、12B、 12C的冷却流体供给通路32连通，被冷却器40冷却的冷却流体在供给总管41 的供给分支部411分支而流向各加工轴12A、12B、12C的冷却流体供给通路 32。
另一方面，冷却器40还连通有回收总管42，回收总管42在回收分支部421 处与各加工轴12A、12B、12C的冷却流体排出通路33连通，自各加工轴12A、 12B、12C的冷却流体排出通路33排出的冷却流体经由回收总管42返回至冷却器40。另外，加工装置1还具有冷却流体补充部50，该冷却流体补充部50 与冷却器40连通，用于向冷却器40补充冷却流体。
加工装置1还具有控制部(未图示)，控制部基于自流量检测器FM输入的流量信号控制主轴马达23的旋转动作，在利用流量检测器FM检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，使主轴马达23的旋转停止，从而使主轴22的旋转停止。具体而言，自流量检测器FM输入的流量数据被输入到控制部，在控制部中，将该流量数据与预先存储的规定值(在本实施例中是2L/min) 相比较，判定自流量检测器FM检测到的流量数据是否为规定值以下。在流量数据为规定值以下时，向用于控制主轴马达23的主轴马达控制部(未图示) 发送停止主轴马达23旋转的信号，由此，主轴马达控制部使主轴马达23的旋转停止，从而使主轴22的旋转停止。
采用实施例1的加工装置1，在向主轴壳体21供给的冷却流体因为某种原因而导致冷却流体的供给发生异常时，能够通过使主轴马达23的旋转停止，从而使主轴22的旋转停止。由此，能够可靠地避免主轴壳体21的温度升高，从而避免主轴22与主轴壳体21相接触而导致产生不良，确保加工精度。
实施例2
实施例2的加工装置与实施例1相比仅在控制部方面有所不同，对于其他构件，省略说明。
在实施例1中，控制部基于自流量检测器FM输入的流量信号控制主轴马达23的旋转动作。但在实施例2中，控制部除了控制主轴马达23的旋转动作之外，还基于自流量检测器FM输入的流量信号控制升降机构28的升降动作。在利用流量检测器FM检测到的冷却流体的流量在规定值(在本实施例中是 2L/min)以下时，控制部还向用于控制升降机构28的升降驱动控制部(未图示)发送使升降机构28上升的信号，由此，升降驱动控制部使升降机构28上升，从而使研磨垫20远离基板。
采用实施例2的加工装置，在向主轴壳体21供给的冷却流体因为某种原因而导致冷却流体的供给发生异常时，能够通过使主轴马达23的旋转停止，从而使主轴22的旋转停止，并且，使升降机构28上升，从而使研磨垫20远离基板。由此，能够更可靠地避免主轴壳体21的温度会升高，从而避免主轴22 与主轴壳体21相接触而导致产生不良，确保加工精度。
实施例3
实施例3的加工装置与实施例1相比仅在流量检测器FM的位置方面有所不同，对于其他构件，省略说明。
在实施例3中，流量检测器FM设于供给总管41，即流量检测器FM位于供给分支部411与冷却器40之间。在利用流量检测器FM检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，停止所有的所述主轴马达23的旋转，从而使所有的所述主轴22的旋转停止。
采用实施例3的加工装置，能够利用1个流量检测器FM来检测流量，因此，能够降低成本。
其他例
另外，在上述各实施例中，采用了研磨垫20作为加工部，但也可以根据需要采用其他构件，例如磨削砂轮。
另外，在上述各实施例中，加工装置具有3个加工轴12，但根据需要具有1个以上的加工轴12。
另外，流量检测器FM的设置位置、数量均可以根据需要发生变化。例如，可以针对每个加工轴12将流量检测器FM设于冷却流体供给通路32，或者，可以针对多个加工轴12将流量检测器FM设于回收总管42。
另外，在上述各实施例中，在利用流量检测器FM检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，可以不停止主轴马达23的旋转而是直接使研磨垫20远离所述基板。
另外，在上述各实施例中，也可以在主轴22停止旋转且加研磨垫20离开了晶圆后，通过停止使卡盘11旋转的卡盘旋转驱动部(未图示)的旋转，从而停止卡盘11的旋转。
另外，在上述各实施例中，自冷却流体排出通路33排出的冷却流体返回至冷却器40，但也可以返回至罐等回收部或向加工装置1的外部排出。
上述实施方式只是用于说明本发明，除此之外，还有多种不同的实施方式，而这些实施方式都是本领域技术人员在领悟本发明的技术思想后能够想到的，故，在此不再一一列举。

Claims (10)

1.一种加工装置，其具有：多个卡盘，其用于保持基板；以及至少1个加工轴；所述加工轴包括：加工部，其对所述基板进行加工；主轴，其使所述加工部旋转；主轴马达，其驱动所述主轴，主轴壳体，其容纳所述主轴及所述主轴马达；以及升降机构，其使所述主轴壳体升降；所述加工装置的特征在于，还具有：
冷却流体通路，其包括：设于所述主轴壳体中的冷却流体工作通路、向所述冷却流体工作通路供给冷却流体的冷却流体供给通路以及自所述冷却流体工作通路排出冷却流体的冷却流体排出通路；以及
流量检测器，其设于所述冷却流体通路用于检测冷却流体的流量；在利用所述流量检测器检测到的所述冷却流体的流量在规定值以下时，所述主轴马达的旋转停止，从而使所述主轴的旋转停止。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
在利用所述流量检测器检测到的所述冷却流体的流量在规定值以下时，升降机构上升，从而使所述加工部远离所述基板。
3.根据权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：
所述加工轴形成有多个，所述流量检测器设于各所述加工轴的所述冷却流体供给通路或所述冷却流体排出通路。
4.根据权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：
所述加工轴形成有多个，所述加工装置还具有用于冷却所述冷却流体的冷却器和与该冷却器连通的供给总管，被冷却器冷却的所述冷却流体在所述供给总管的供给分支部分支而流向各所述加工轴的冷却流体供给通路。
5.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于：
所述加工装置还具有回收总管，自各所述加工轴的所述冷却流体排出通路排出的所述冷却流体在所述回收总管的回收分支部汇集并经由所述回收总管返回至所述冷却器。
6.根据权利要求5所述的加工装置，其特征在于：
所述流量检测器设于所述供给总管或所述回收总管。
7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于：
在利用所述流量检测器检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，停止所有的所述主轴马达的旋转，从而使所有的所述主轴的旋转停止。
8.根据权利要求7所述的加工装置，其特征在于：
在利用所述流量检测器检测到的冷却流体的流量在规定值以下时，使所有的所述升降机构上升，从而使所有的所述加工部远离所述基板。
9.根据权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于：
所述加工装置还具有控制部，所述控制部基于自所述流量检测器输入的流量信号控制所述主轴马达的旋转和/或所述升降机构的升降。
10.根据权利要求4所述的加工装置，其特征在于：
所述加工装置还具有冷却流体补充部，该冷却流体补充部向所述冷却器补充所述冷却流体。
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