CN116810627A - 圆晶加工装置 - Google Patents

Abstract

提供一种圆晶加工装置，其形成下述的结构：通过抑制对卡盘和卡盘基座进行固定的固定螺钉的热膨胀，能够减少轴向力变化而高精度地进行加工。该圆晶加工装置包括：恒温冷却水源(23)，该恒温冷却水源(23)对卡盘台(12)供给恒温冷却水而将卡盘(15)保持为大致恒温；以及环状的罩(27)，该环状的罩(27)以至少覆盖卡盘(15)的外周侧面整体的方式设置，将从卡盘台(12)的外周侧面排出的恒温冷却水储存在该环状的罩(27)与卡盘台(12)的外周侧面之间，供给至固定螺钉(17)侧。

Description

圆晶加工装置

技术领域

本发明涉及一种圆晶加工装置，本发明特别涉及下述圆晶加工装置，其中，可对旋转的卡盘台所保持的圆板状的圆晶高精度地实施磨削和研磨等的加工。

背景技术

在过去，作为将半导体圆晶(以下简称为“圆晶”)的表面平坦地磨削加工的加工装置，已知有如下装置：其包括对圆板状的圆晶进行吸引保持的卡盘台、和具有对该圆晶实施磨削的磨削用砂轮的旋转加工轮，通过磨削用砂轮进行圆晶的表面磨削。

在这样的磨削装置中，在进行磨削加工的情况下，蓄贮于磨削用砂轮等中的加工热经由圆晶蓄贮于卡盘台。其结果是，具有卡盘台热膨胀，对以微米单位的精度进行加工的圆晶的加工造成障碍。

因此，在过去提出了具有冷却功能的卡盘台。该卡盘台具有载置圆晶的圆板状的卡盘(吸引板)和位于卡盘的背面侧的冷却机构。并且，提出了通过使温度调整后的水流过卡盘内部的流路来降低卡盘的热膨胀的技术(例如，参照专利文献1、专利文献2)。

另外，还提出了如下技术：在与卡盘一体旋转的卡盘基座上设置流路，使温度调节后的水流过卡盘基座上的流路，从而降低卡盘的热膨胀(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2014-237200号公报

专利文献2：JP特开2018-27588号公报

专利文献3：JP特开2017-69429号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1、专利文献2、专利文献3所记载的技术虽然能够降低卡盘的热膨胀，但对于将卡盘与卡盘基座之间固定的固定螺钉等的紧固部件而言，通常卡盘以及卡盘基座等由不同的材料形成。因此，来自卡盘和卡盘基座的热传递到固定螺钉，该固定螺钉达到与卡盘和卡盘基座大致相同的温度为止花费时间，在此期间固定螺钉等发生热膨胀。该固定螺钉的热膨胀导致固定卡盘的轴向力发生变化，其结果是，卡盘的形状发生变化。因此，存在着在从第1个的加工至第N个的加工期间，容易产生精度差的问题。

因此，为了提供一种圆晶加工装置而产生了应解决的技术课题，本发明的目的在于解决该课题，该圆晶加工装置形成为能够通过抑制将卡盘和卡盘基座固定的固定螺钉的热膨胀来降低轴向力变化从而高精度地进行加工的构造。

用于解决课题的技术方案

本发明是为了实现上述目的而提出的，技术方案1所述的发明提供一种圆晶加工装置，该圆晶加工装置包括卡盘台，该卡盘台利用多个固定螺钉将卡盘和卡盘基座之间进行固定，该卡盘对圆晶进行吸引保持，该卡盘基座与上述卡盘一体地旋转，该圆晶加工装置包括恒温冷却水供给机构和环状的罩，该恒温冷却水供给机构对上述卡盘台供给恒温冷却水，将上述卡盘保持为大致恒温，该环状的罩以至少覆盖上述卡盘的外周侧面的大致整体的方式设置，将从上述卡盘台的上述外周侧面排出的上述恒温冷却水储存在该环状的罩与上述卡盘台的上述外周侧面之间，供给至上述固定螺钉侧。

按照该结构，通过使恒温冷却水从恒温冷却水供给机构流向卡盘台而将卡盘和卡盘基座保持为恒温。另外，同时使供给至卡盘台的恒温冷却水从卡盘台的外周侧面排出，利用形成于环状的罩与卡盘台之间的间隙来承接该排出的恒温冷却水，该环状的罩以覆盖卡盘台的外周侧面的大致整体的方式设置。并且，当在间隙内贮存规定量的恒温冷却水并将贮存于间隙的恒温冷却水积极地供给至固定螺钉侧时，能够缩短直至固定螺钉成为与卡盘和卡盘台相同的温度为止的时间。由此，能够将加工时的固定螺钉的热膨胀变化抑制为最小限度。因此，能够抑制固定卡盘的轴向力的变化，消除从圆晶的第1个加工到第N个加工之间的加工精度差，能够进行圆晶的高精度加工。

技术方案2所述的发明提供一种圆晶加工装置，其涉及技术方案1所记载的结构，其中，上述罩延伸至与上述固定螺钉的头部大致相同的高度，能够将上述恒温冷却水贮存至：上述固定螺钉的头部浸入上述恒温冷却水中的位置。

按照该结构，罩延伸至固定螺钉的高度，因此在环状的罩与卡盘台之间的间隙中接收到的恒温冷却水贮存至固定螺钉的头部浸入的位置。因此，接收在环状的罩与卡盘台之间的间隙中的恒温冷却水穿过固定螺钉的头部而与固定螺钉直接接触，可积极地进行固定螺钉的温度调节。

技术方案3所述的发明提供一种圆晶加工装置，其涉及技术方案1或2所述的结构，其中，上述卡盘具有狭缝，该狭缝从上述卡盘的外周侧面切口至安装有上述固定螺钉的安装孔的内周侧面。

按照该结构，接收在环状的罩与卡盘台之间的间隙中的恒温冷却水一边通过狭缝而与固定螺钉的外周侧面直接接触，一边贮存至固定螺钉的头顶部。因此，接收在环状的罩与卡盘台之间的间隙中的恒温冷却水在从穿过狭缝而螺纹固定于螺纹孔内的固定螺钉的外周侧面至头部的范围内直接接触，能够积极地进行固定螺钉的温度调节。

发明的效果

按照本发明，使恒温冷却水从恒温冷却水供给机构流至卡盘台，能够将卡盘保持为恒温，同时使提供至卡盘台的恒温冷却水从卡盘台的外周侧面排出，利用以覆盖卡盘台的外周侧面的大致整体的方式设置的环状的罩与卡盘台之间的间隙承接该排出的恒温冷却水，将利用该间隙承接的恒温冷却水提供至固定螺钉侧，积极地进行调整以使固定螺钉的温度成为与恒温冷却水大致相同的温度，因此能够缩短固定螺钉成为与卡盘和卡盘台相同的温度为止的时间。另外，能够将加工时的固定螺钉的热膨胀变化抑制为最小限度。由此，能够抑制固定卡盘的轴向力的变化，将卡盘的形状保持为大致恒定，因此能够消除从第1个圆晶的加工到第N个圆晶的加工之间的精度差，进行圆晶的高精度的加工。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式的圆晶加工装置的旋转机构部的主要部分结构的图，图1的(A)为该旋转机构部的立体图，图1的(B)为沿图1的(A)中的A—A线方向的剖面视图；

图2为形成于上述旋转机构部的卡盘基座中的恒温控制通路的构造说明图；

图3为图1所示的旋转机构部的局部放大图，图3的(A)为其立体图，图3的(B)为沿图3的(A)中的B—B线方向的剖面视图；

图4为表示图3所示的上述旋转机构部的一个变形例子的局部放大图，图4的(A)为其立体图，图4的(B)为沿图4的(A)中的C—C线方向的剖面视图。

具体实施方式

本发明以实现提供一种形成下述结构的圆晶加工装置为目的，该结构能够通过抑制对卡盘和卡盘基座进行固定的固定螺钉的热膨胀来降低轴向力变化而高精度地进行加工，该圆晶加工装置包括卡盘台，该卡盘台利用多个固定螺钉将卡盘和卡盘基座之间固定，该卡盘对圆晶进行吸引保持，该卡盘基座与上述卡盘一体地旋转，该圆晶加工装置具有环状的罩，该环状的罩以至少覆盖上述卡盘的外周侧面的大致整体的方式设置，以将从上述卡盘台的上述外周侧面排出的上述恒温冷却水储存在该环状的罩与上述卡盘的上述外周侧面之间并向上述固定螺钉侧供给。

实施例

以下，基于附图对本发明的实施方式的一个实施例进行详细说明。此外，在以下的实施例中，在提及构成要素的数、数值、量、范围等的情况下，除了特别明示的情况以及原理上明显限定于特定的数量的情况之外，并不限定于该特定的数量，可以是特定的数量以上也可以是特定的数量以下。

另外，在提及构成要素等的形状、位置关系时，除非在特别明示的情况下、以及被认为原理上明显非该情况下，实质上包括与其形状等近似或类似的场合等。

还有，附图存在为了容易理解特征而将特征性的部分放大等而夸张的情况，构成要素的尺寸比率等不一定与实际相同。另外，在剖视图中，为了容易理解构成要素的剖面构造，有时省略一部分构成要素的剖面线。

此外，在以下的说明中，表示上下、左右等方向的表述不是绝对的，在描绘了本发明的圆晶加工装置的各部的姿势的情况下是适当的，但在该姿势发生了变化的情况下，应该根据姿势的变化进行变更来解释。另外，在整个实施例的说明中，对相同的要素标注相同的附图标号。

以下，以将本发明的实施方式的圆晶加工装置应用于将圆晶的表面加工为平坦的磨削装置的情况为例子，参照图1～图3对优选的实施例进行详细说明。

图1为大致地表示本发明的圆晶加工装置中的旋转机构部10的主要部分结构的图，图1的(A)为该旋转机构部10的立体图，图1的(B)为沿图1的(A)中的A—A线方向的剖面视图。圆晶加工装置具有安装于装置主体11的旋转机构部10。另外，圆晶加工装置的整体由控制装置50内的程序按照预先决定的顺序进行控制。

旋转机构部10具有对在图中未示出的圆晶进行保持而进行水平旋转的卡盘台12。卡盘台12对圆晶进行保持而配置于未图示的磨削部的下方，使圆晶与磨削部的旋转的磨削用砂轮抵接而对圆晶的表面进行磨削加工。

卡盘台12具有圆板状的卡盘基座14、同样为圆板状的卡盘15以及恒温控制部16等，该卡盘基座14经由旋转接头13以可旋转的方式安装，该卡盘15以可一体旋转的方式安装于卡盘基座14上，恒温控制部16位于卡盘15与卡盘基座14之间而设置于卡盘基座14上。卡盘15与卡盘基座14之间由作为紧固部件的固定螺钉17固定。

卡盘15包括形成为圆板状的吸引板18和卡盘侧支架19。卡盘侧支架19包围吸引板18的外周侧面以及下面，与吸引板18一体化。吸引板18由多孔质保持部件构成，其上面成为吸引保持圆晶的吸附面18A。而且，在本实施例中，卡盘15的卡盘侧支架19由氧化铝形成，卡盘基座14和固定螺钉17均由不锈钢(SUS)形成。

在卡盘侧支架19上，在吸引板18的外周外侧，沿着圆周方向大致等间隔地设置有多个(在本实施例中为8个)在上下方向上贯通的安装孔20。另一方面，在卡盘基座14侧，与卡盘侧支架19的安装孔20对应地形成有与安装孔20相同数量的螺纹孔33。然后，使安装孔20与螺纹孔33对应而将卡盘侧支架19重叠在卡盘基座14上，当从卡盘侧支架19的上侧穿过安装孔20而将固定螺钉17分别螺纹固定于螺纹孔33中时，卡盘15与卡盘基座14以卡盘台12的中心O为同心一体地固定。此外，在安装孔20的上部设置有锪孔20A。另外，锪孔20A的一部分在卡盘侧支架19的外周面开口，使固定螺钉17的侧部向卡盘侧支架19的外周面侧露出。

恒温控制部16在卡盘基座14的上面与卡盘15对置地设置。恒温控制部16形成为挖掘成截面U字的槽，由利用卡盘15的下面(界面)而覆盖并堵塞该槽的上面的水路21构成。

如图3所示的那样，该水路21由以同心状形成的多个(在本实施例中，为21A、21B、21C、21D这4个)环状水路部21A、21B、21C、21D和将这些各环状水路部21A、21B、21C、21D彼此依次连通的连通水路部21E构成。

另外，在设置于卡盘基座14的中心侧的环状水路部21A设置有作为供水口21F的贯通孔，在设置于卡盘基座14的最外周侧的环状水路部21D设置有排水口21G。另外，供水口21F经由通过旋转接头13内而配设的供水配管22与恒温冷却器水源23连接。另一方面，排水口21G在卡盘基座14的外周部开放。并且，在卡盘基座14的中心处设置有卡盘用配管24。该卡盘用配管24的一端侧与吸引板18的下端部连结。

恒温冷却水源23将向水路21内供给的恒温冷却水调整为例如大致30℃的温度进行供给，能够将卡盘15的整体的温度调整为大致30℃。另一方面，真空源25经由卡盘用配管24对吸引板18进行抽真空来施加吸引力，能够将圆晶W吸附而保持于吸引板18的吸附面18A。

另外，在卡盘基座14的外周面上安装有呈环状的基座侧支架26。基座侧支架26的上面比卡盘基座14的上面稍低，以不堵塞水路21的排水口21G的前面的高度设置。另一方面，在基座侧支架26的下面，遍及整周地形成有从下面朝向上面切入的迷宫用的凹槽26A。在迷宫用的凹槽26A中配置有迷宫罩30的一部分，该迷宫罩30对欲侵入装置主体11内的处理水进行密封，并对具有马达29A、动力传动带29B、带轮29C、带轮29D等的动力部29、旋转接头13等进行保护。

此外，在卡盘侧支架19上设置有覆盖卡盘15的外周侧面的大致整体而呈环状的罩27。罩27由与卡盘侧支架19相同的氧化铝形成，主体部27A的内径形成得比卡盘15的外径大。而且，在卡盘侧支架19与卡盘15之间形成有间隙，该间隙形成有对从排水口21G排出的恒温冷却水进行贮存的恒温冷却水贮存室28。另外，在主体部27A的下端侧具有向外侧折弯的固定凸缘部27B，在上端侧设置有朝向卡盘15的外周侧面向内侧折弯的间隙调整凸缘部27C。另外，在固定凸缘部27B设置有从固定凸缘部27B的外周通到内周的排出口27D。排出口27D形成为凹陷成截面大致U字状的槽。

关于罩27，在基座侧支架26的上面使固定凸缘27B大致紧密接触，通过固定螺钉32固定到基座侧支架26上。另外，如图3的(B)所示那样，罩27固定于基座侧支架26的状态下的罩27的高度H与将卡盘15安装于卡盘基座14的固定螺钉17的头部17A的高度大致相等。即，罩27延伸至与固定螺钉17的头部17A大致相同的高度。并且，在主体部27A的内周面与卡盘基座14的外周面之间，以不堵塞水路21的排水口21G的方式遍及整周地设置有间隙δ1。另外，在罩27的间隙调整凸缘部27C的内周面与卡盘15的外周面之间也设置有规定的间隙δ2。间隙调整凸缘部27C的内周面与卡盘15的外周面之间的间隙δ2具有在贮存于恒温冷却水贮存室28内的恒温冷却水上升时使该恒温冷却水容易流入固定螺钉17的头部17A的侧面的功能、以及使从恒温冷却水贮存室28内未由排出口27D完全排出而溢出的恒温冷却水通过间隙δ2而向罩27的外侧逃逸的功能。

动力部29将通过控制装置50的控制而旋转的马达29A的旋转经由架设在设置于马达29A的输出轴的带轮29D与设置于旋转接头13的旋转部的带轮29C之间的动力传递带29B传递至卡盘台12侧，并且使卡盘台12以规定的速度恒速旋转。

接着，对像这样构成的加工装置的动作进行说明，首先，在进行磨削加工之前，使大致30℃的恒温冷却水从恒温冷却水源23通过供水配管22朝向恒温控制部16流动。该恒温冷却水从供水口21F进入水路21内，之后，从排水口21G流出而排出到恒温冷却水贮存室28内。该恒温冷却水的排出量由控制装置50调整为比从罩27的排出口27D排出的量稍多。并且，卡盘台12的卡盘基座14和卡盘15的整体分别调整为与恒温冷却水相同的接近大致30℃的温度。

另外，从排水口21G排出的恒温冷却水贮存在恒温冷却水贮存室28内，随着时间的推移而在恒温冷却水贮存室28内上升。此处的罩27的高度延伸至与固定螺钉17的头部17A大致相同的高度，因此排出至恒温冷却水贮存室28内的恒温冷却水上升至固定螺钉17的头部17A的大致顶部。并且，若恒温水上升至固定螺钉17的头部17A的侧面，则固定螺钉17的头部17A的侧面逐渐浸入该恒温水之中。由此，利用恒温冷却水的热，固定螺钉17也调整为与恒温冷却水大致相同的温度。即，卡盘台12整体调整为与恒温冷却水的温度(30℃)近似的温度。

另外，估计卡盘台12的整体、即卡盘基座14、卡盘15以及固定螺钉17等分别调整为与恒温冷却水大致相等的温度的时候，将圆晶W配置在卡盘15中的吸引板18的吸附面18A上。然后，通过控制装置50的控制，当真空源25对吸附面18A上进行负压时，圆晶W吸附而保持在吸附面18A上。然后，通过控制装置50的控制对马达29A进行旋转驱动，通过马达29A的驱动力使卡盘台12旋转。另外，同时驱动在图中未示出的磨削部，进行圆晶的表面的磨削加工。

还有，在磨削加工中，在卡盘基座14中，从恒温冷却水源23朝向恒温控制部16使大致30℃的恒温冷却水通过供水配管22流动，将卡盘基座14和卡盘15保持为恒定的温度，并且从排水口21G排出并贮存于恒温冷却水贮存室28内的恒温冷却水浸渍固定螺钉17的头部17A的侧面，利用该恒温冷却水的热将固定螺钉17也调整为与恒温冷却水大致相同的温度。由此，在磨削加工中，卡盘台12的整体、即卡盘基座14、卡盘15以及固定螺钉17分别保持为与恒温冷却水大致相同的温度。

因此，在本实施例的加工装置中，使恒温冷却水从作为恒温冷却水供给机构的恒温冷却水源23流至卡盘台12，从而将卡盘15和吸引板18保持为大致恒温。另外，使供给至卡盘台12的恒温冷却水从卡盘台12的外周侧面排出，利用覆盖卡盘台12的外周侧面整体而设置的环状的罩27与卡盘台12之间的间隙，即恒温冷却水贮存室28承接该排出的恒温冷却水，利用贮存于恒温冷却水贮存室28内的恒温冷却水积极地进行固定螺钉17的温度调整，因此能够缩短固定螺钉17成为与卡盘15和卡盘台12相同的温度为止的时间，并且能够将加工时的固定螺钉17的热膨胀变化抑制在最小限度。由此，能够抑制固定卡盘15的轴向力的变化而将卡盘15的形状保持为大致恒定。由此，能够消除从圆晶的第1个加工至第N个加工之间的加工精度差，能够进行圆晶的高精度的加工。另外，在环状的罩27与卡盘台12之间的间隙中剩余的恒温冷却水能够通过设置于罩27的排出口27D和设置于罩27与卡盘15之间的间隙δ1而排出至卡盘台12之外。

图4为表示图3所示的旋转机构部10的一个变形例子的局部放大图，图4的(A)为其立体图，图4的(B)为沿图4的(A)中的C—C线方向的剖面视图。此外，在图4所示的变形例子中，在卡盘15中设置有狭缝31，该狭缝31在供固定卡盘15和卡盘基座14的固定螺钉17穿过的、卡盘15侧的安装孔20的部位，以从卡盘15的外周侧面连通至安装孔20的内周侧面内的状态切除，并在安装孔20内开口。另外，图4中的其它结构与图1至图3的结构相同，因此对与图1至图3相同的结构构件标注相同的附图标号并省略说明，仅对不同构造的部分进行说明。需要说明的是，狭缝31的开口宽度比固定螺钉17的螺纹直径小，考虑固定螺钉17不会从狭缝31脱出。

在图4所示的旋转机构部10的构造中，从恒温冷却水源23向恒温控制部16供给，进行卡盘15以及卡盘基座14的温度调整，之后，从卡盘基座14的排水口21G排出而贮存于恒温冷却水贮存室28内的恒温冷却水通过狭缝31进入安装孔20内，更多地浸渍固定螺钉17的外周侧面。由此，固定螺钉17也通过恒温冷却水的热积极地调整为与恒温冷却水大致相同的温度。在该情况下，固定螺钉17浸渍于恒温冷却水的面积比图3所示的构造的情况多，因此到固定螺钉17与恒温冷却水的温度大致相等为止的时间提前。因此，使卡盘台12的卡盘基座14、卡盘15以及固定螺钉17整体分别接近与恒温冷却水相同的大致30℃的温度进一步加快。

需要说明的是，本发明只要不脱离本发明的精神就可以进行各种改变，而且，本发明当然包含该改变后的方案。

标号的说明：

标号10表示旋转机构部；

标号11表示装置主体；

标号12表示卡盘台；

标号14表示卡盘基座；

标号15表示卡盘；

标号16表示恒温控制部；

标号17表示固定螺钉；

标号17A表示头部；

标号18表示吸引板；

标号18A表示吸附面；

标号20表示安装孔；

标号20A表示锪孔；

标号21表示水路；

标号21F表示供水口；

标号21G表示排水口；

标号22表示供水配管；

标号23表示恒温冷却水源(恒温冷却水供给机构)；

标号24表示卡盘用配管；

标号25表示真空源；

标号26表示基座侧支架；

标号26A表示凹槽；

标号27表示罩；

标号27D表示排出口；

标号28表示恒温冷却水贮存室；

标号31表示狭缝；

标号33表示螺纹孔；

标号50表示控制装置；

符号W表示圆晶；

符号δ1、δ2表示间隙。

Claims (3)

1.一种圆晶加工装置，该圆晶加工装置包括卡盘台，该卡盘台利用多个固定螺钉将卡盘和卡盘基座之间固定，其中，该卡盘对圆晶进行吸引保持，该卡盘基座与上述卡盘一体地旋转，其特征在于，该圆晶加工装置包括：

恒温冷却水供给机构，该恒温冷却水供给机构对上述卡盘台供给恒温冷却水而将上述卡盘保持为大致恒温；以及

环状的罩，该罩以至少覆盖上述卡盘的外周侧面的大致整体的方式设置，将从上述卡盘台的外周侧面排出的上述恒温冷却水储存在该罩与上述卡盘台的上述外周侧面之间，供给至上述固定螺钉侧。

2.根据权利要求1所述的圆晶加工装置，其特征在于，上述罩延伸至与上述固定螺钉的头部大致相同的高度，能够将上述恒温冷却水储存至：上述固定螺钉的头部浸入到上述恒温冷却水中的位置。

3.根据权利要求1或2所述的圆晶加工装置，其特征在于，上述卡盘具有狭缝，上述狭缝从上述卡盘的外周侧面切口至安装有上述固定螺钉的安装孔的内周侧面。