JP2016092281A - Surface machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハの表面に対してバイトによる旋削加工及び研磨加工を施す機能を有する表面加工装置に関する。 The present invention relates to a surface processing apparatus having a function of performing turning and polishing with a cutting tool on a surface of a wafer.
ICなどのデバイスは、ウェーハの表面上に作りこまれるため、ウェーハ表面に凹凸があると、ウェーハ表面に薄膜を形成する工程での被覆性が悪化し、配線の断線により歩留まりが低下したり、配線膜に段差が発生して信頼性が低下したりするといった問題が生じる。また、ウェーハ表面に凹凸があると、リソグラフィ工程において、フォトレジスト膜厚差が生じたり、露光時に焦点距離が変動したりするため、微細パターンの解像が困難となる。特に、ロジック系ICでは、多層配線が必要となるため、表面の段差の平坦化精度が求められる。そこで、デバイスが作りこまれる前のウェーハは、その表面が研磨されて平坦化される。 Since devices such as ICs are built on the surface of the wafer, if there are irregularities on the wafer surface, the coverage in the process of forming a thin film on the wafer surface will deteriorate, and the yield will decrease due to the disconnection of wiring, There arises a problem that a step is generated in the wiring film and reliability is lowered. In addition, if the wafer surface is uneven, a difference in photoresist film thickness occurs in the lithography process, and the focal length varies during exposure, which makes it difficult to resolve a fine pattern. In particular, since logic ICs require multilayer wiring, the leveling accuracy of the surface step is required. Therefore, the surface of the wafer before the device is built is polished and flattened.
貫通電極であるTSV(Through Silicon Via)を有するTSVウェーハでは、裏面を研削及びCMP(化学機械研磨)により平坦化し、表面側に露出した貫通電極をCMPにより平坦化しているが、近年は、貫通電極がアルミ配線から銅配線に切り替えられていることから、バイトによる旋削とCMPとによって貫通電極を平坦化している。CMPによりウェーハの表面を研磨する技術については、例えば特許文献1に記載されている。バイトによる旋削を行う装置は、例えば特許文献2,3に記載されている。
In a TSV wafer having TSV (Through Silicon Via) as a through electrode, the back surface is flattened by grinding and CMP (chemical mechanical polishing), and the through electrode exposed on the front side is flattened by CMP. Since the electrode is switched from the aluminum wiring to the copper wiring, the through electrode is flattened by turning with a cutting tool and CMP. A technique for polishing the surface of a wafer by CMP is described in
また、抵抗、サイリスタ、インダクタのような、金属と樹脂とが含まれるものについては、研削による平坦化では研削砥石に目詰まりが生じやすいため、バイトによる旋削を行った後、ドライポリッシュ(薬剤を使用しない乾式の研磨)により鏡面仕上げをしている。 Also, for those containing metals and resins, such as resistors, thyristors, and inductors, crushing of the grinding wheel tends to be clogged with flattening by grinding. Mirror finish by dry polishing (not used).
しかし、バイトによる旋削とCMP又はドライポリッシュとは、別々の装置において行われているため、装置間でウェーハを搬送しなければならず、生産性が低いという問題がある。 However, since turning with a tool and CMP or dry polishing are performed in different apparatuses, there is a problem in that the wafers must be transferred between the apparatuses and productivity is low.
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ウェーハに対してバイトによる旋削とCMP又はドライポリッシュとを施す場合において、生産性を向上させることを課題とする。 The present invention has been considered in view of such problems, and it is an object of the present invention to improve productivity when turning a wafer with a cutting tool and CMP or dry polishing.
本発明は、ウェーハの裏面を保持する保持面を有する保持手段と、保持手段によって保持されるウェーハの表面に対するバイトによる旋削加工と研磨パッドによる研磨加工とを可能とする加工手段と、保持手段を加工手段による加工位置に少なくとも位置付ける加工移動手段と、を備える表面加工装置であって、加工手段は、保持面に対して垂直方向に延在する回転軸を軸として該バイトを周回させるバイト加工手段と、バイト加工手段が周回させるバイトの周回軌道よりも小さい外径を有する研磨パッドを、回転軸を軸として回転させる研磨手段と、バイトと研磨パッドとを保持面に対して接近及び離間させる方向に相対的に移動させる進退手段と、バイトを用いた旋削加工時は、研磨パッドをバイトよりも保持面から離間する方向に移動させ、研磨パッドを用いた研磨加工時は、バイトを研磨パッドよりも保持面から離間する方向に移動させるように、進退手段を制御する切換制御部と、を備える。 The present invention includes a holding unit having a holding surface for holding the back surface of a wafer, a processing unit that enables turning with a cutting tool and polishing with a polishing pad on the surface of the wafer held by the holding unit, and a holding unit. A machining device comprising: machining moving means positioned at least at a machining position by the machining means, wherein the machining means rotates the cutting tool around a rotation axis extending in a direction perpendicular to the holding surface. And a polishing means for rotating a polishing pad having an outer diameter smaller than the circular orbit of the cutting tool rotated by the cutting tool, and a direction in which the cutting tool approaches and separates the cutting tool from the holding surface. Move the polishing pad in a direction away from the holding surface rather than the cutting tool when turning using the cutting tool and the tool that moves relative to the tool. It was, during the polishing process using a polishing pad so as to move in a direction away from the holding surface than the polishing pad bytes, and a switching control unit for controlling the moving means.
バイト加工手段と研磨手段とは、バイトを回転させるバイト回転手段と研磨パッドを回転させるパッド回転手段とを個別に備え、バイト回転手段の回転軸と、パッド回転手段の回転軸とを、同一軸線上に有する構成としてもよい。 The tool processing means and the polishing means are individually provided with a tool rotating means for rotating the tool and a pad rotating means for rotating the polishing pad, and the rotating shaft of the tool rotating means and the rotating shaft of the pad rotating means are on the same axis. It is good also as a structure which has on a line.
本発明に係る表面加工装置は、切換制御部による制御の下で、進退手段がバイトと研磨パッドとを保持面に対して接近及び離間させる方向に相対的に移動させることができるため、バイトと研磨パッドとのいずれか一方を選択的にウェーハの表面に作用させて加工することができる。したがって、1つの装置でバイトによる切削加工と研磨パッドによる研磨加工とが可能となり、装置間でウェーハを搬送する必要もなく、生産性が向上する。 In the surface processing apparatus according to the present invention, the advancing / retreating means can relatively move the cutting tool and the polishing pad in the direction of approaching and separating from the holding surface under the control of the switching control unit. Any one of the polishing pads can be selectively applied to the surface of the wafer for processing. Accordingly, cutting with a cutting tool and polishing with a polishing pad can be performed with one apparatus, and it is not necessary to transfer a wafer between apparatuses, thereby improving productivity.
また、バイト加工手段と研磨手段とが、バイトを回転させるバイト回転手段と研磨パッドを回転させるパッド回転手段とを個別に備え、バイト回転手段の回転軸とパッド回転手段の回転軸とを同一軸線上に有する構成とすると、バイトによる旋削加工中は研磨パッドを回転させずに済み、研磨パッドによる研磨加工中はバイトを回転させずに済むため、回転中の工具(バイト又は研磨パッド)が、他方の工具の回転による振動の影響を受けることがない。 Further, the cutting tool processing means and the polishing means are individually provided with a cutting tool rotating means for rotating the cutting tool and a pad rotating means for rotating the polishing pad, and the rotating shaft of the cutting tool rotating means and the rotating shaft of the pad rotating means are the same axis. If it is configured to be on the line, it is not necessary to rotate the polishing pad during turning with the cutting tool, and it is not necessary to rotate the cutting tool during polishing with the polishing pad, so the rotating tool (biting tool or polishing pad) It is not affected by the vibration caused by the rotation of the other tool.
1 第1実施形態
図1に示す表面加工装置1は、ウェーハの裏面W2を保持する保持面21を有する保持手段20と、保持手段20によって保持されるウェーハWの表面W1に対してバイト44による旋削加工と研磨パッド53による研磨加工とを可能とする加工手段30と、保持手段20を加工手段30による加工位置27に少なくとも位置付ける加工移動手段22とを備えている。
1 First Embodiment A
保持手段20は、加工移動手段22によって駆動されて表面研磨装置1の前後方向(Y軸方向)に移動可能となっている。加工移動手段22は、Y軸方向の軸心を有するボールネジ23と、ボールネジ23を回動させるモータ24と、ボールネジ24と平行に配設された一対のガイドレール25と、ボールネジ24に螺合するナットを内部に有するとともに下部がガイドレール25に摺接する移動基台26とを備えており、モータ24がボールネジ23を回動させることにより移動基台26がガイドレール25にガイドされてY軸方向に移動する構成となっている。移動基台26には保持手段20が固定されており、移動基台26がY軸方向に移動すると、保持手段20も同方向に移動する。加工移動手段22は、保持手段20をY軸方向に移動させて加工位置27に位置付けることができる。
The
加工手段30は、バイト加工手段40と、研磨手段50と、バイト44と研磨パッド53とを保持面21に対して接近及び離反する方向に相対的に進退させる進退手段60とを備えている。
The processing means 30 includes a cutting tool means 40, a polishing means 50, and an advancing / retracting means 60 that relatively moves the
バイト加工手段40は、Z軸方向の軸心を有する第1スピンドル41と、第1スピンドル41の下部に連結されたマウント42と、マウント42に取り付けられた基台43と、基台43の下部に取り付けられたバイト44と、基台43を回転させてバイト44を周回させるバイト回転手段45とを備えている。
The cutting tool means 40 includes a
バイト回転手段45は、モータ46と、モータ46によって駆動されてZ軸方向の回転軸を中心に回転する軸部47と、軸部47と第1スピンドル41とに巻回された駆動ベルト48とを備えている。バイト回転手段45では、モータ46が軸部47を回転させると、駆動ベルト48によってその回転力が第1スピンドル41に伝達され、保持手段20の保持面21に対して垂直な方向に延在する回転軸49を軸としてバイト44を周回させることができる。
The bite rotation means 45 includes a
研磨手段50は、Z軸方向の軸心を有する第2スピンドル51と、第2スピンドル51に連結されたマウント52と、マウント52に取り付けられた研磨パッド53と、第2スピンドル51を回転させるモータからなるパッド回転手段54と、第2スピンドル51にスラリーを流入させるスラリー供給口55とから構成されている。研磨パッド53は、バイト44の周回軌道よりも小さい外径を有している。研磨パッド53としては、例えば、樹脂、不織布、ウレタンフォームなどが用いられる。研磨パッド53の下面は、研磨対象のウェーハWの表面W1の面積よりも大きな面積を有することが好ましい。
The polishing means 50 includes a
パッド回転手段54は、バイト回転手段45が周回させるバイト44の周回経路の内側において、バイト回転手段45と共通の回転軸49を軸として研磨パッド53を回転させることができる。
The pad rotating means 54 can rotate the
進退手段60は、Z軸方向の軸心を有するボールネジ61と、ボールネジ61と平行に配設された一対のガイドレール62と、ボールネジ61を回動させるモータ63と、ボールネジ61に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール62に摺接する昇降部64とを備え、モータ63がボールネジ61を回動させることにより、昇降部64をガイドレール62に沿って昇降させることができる。昇降部64は、パッド回転手段54を保持しており、昇降部64が昇降することによりパッド回転手段54を昇降させることができる。すなわち、進退手段60は、パッド回転手段54を昇降させることにより、バイト回転45とパッド回転手段54とを保持手段20の保持面21に対して接近及び離間させる方向に相対的に移動させる。モータ63には切換制御部65が接続されており、進退手段60は、切換制御部65による制御によって、パッド回転手段54を昇降させることができる。
The advancing / retracting means 60 includes a
加工手段30は、加工送り手段70によって駆動されてZ軸方向に昇降可能となっている、加工送り手段70は、Z軸方向の軸心を有するボールネジ71と、ボールねじ71と平行に配設された一対のガイドレール72と、ボールネジ71を回動させるモータ73と、ボールネジ71に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール72に摺接する昇降部74とを備え、モータ73がボールネジ71を回動させることにより、昇降部74をガイドレール72に沿って昇降させることができる。昇降部74は、加工手段30全体、すなわちバイト加工手段40と研磨手段50と進退手段60とを保持しており、昇降部74が昇降することにより、バイト加工手段40と研磨手段50と進退手段60とを昇降させることができる。
The machining means 30 is driven by the machining feed means 70 and can be moved up and down in the Z-axis direction. The machining feed means 70 is disposed in parallel with the
図2に示すように、モータ46に連結された軸部47には、駆動プーリ49aが固定されている。一方、第1スピンドル41の外周には従動プーリ49bが固定されており、駆動プーリ49aと従動プーリ49bとにわたり駆動ベルト48が巻回されている。第1スピンドル41は、その外周側に配設された軸受41aによって回転可能に支持されており、モータ46が軸部47を回転させることにより、駆動プーリ49a、駆動ベルト48及び従動プーリ49bを介して第1スピンドル41を回転させることができる。
As shown in FIG. 2, a
バイト44は、研磨パッド53の外周側に配置されている。第1スピンドル41が回転すると、バイト44は、研磨パッド53の外周側において、研磨パッド53の外周円よりも大きな円を描いて周回する。
The cutting
第1スピンドル41と第2スピンドル51との間には軸受51aが介在しており、軸受51aは、第2スピンドル51を回転可能に支持している。第2スピンドル51の内部には、上端がスラリー供給口55において開口し下端がスラリー吐出口56において開口するスラリー流通路57が形成されている。スラリー吐出口56は、リング状に形成された研磨パッド53の内周側において開口している。
A
図1に示すように、加工対象のウェーハWは、加工される表面W1が上方に露出した状態で、裏面W2側が保持手段20の保持面21に保持される。そして、加工移動手段22が保持手段20をY軸方向に移動させ、ウェーハWを加工位置27に位置付ける。ウェーハWは、例えば、TSV(Through Silicon Via)を有するTSVウェーハなどがある。
As shown in FIG. 1, the wafer W to be processed is held on the holding
次に、図3及び図4に示すように、切換制御部65による制御の下で、進退手段60が研磨パッド53を上昇させ、研磨パッド53をバイト44よりも保持面21から離れる位置に離間させ、研磨パッド53の下面よりもバイト44の下端の方が下方に位置する状態とする。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, under the control of the switching
そして、加工送り手段70が加工手段30全体を下降させ、バイト44の下端を、ウェーハWの表面W1側の所定高さに位置付ける。その後、バイト回転手段45がバイト44を周回させるとともに、加工移動手段22が保持手段20をY軸方向に送っていく。そうすると、バイト44の下端がウェーハWの表面W1を削りとっていき、表面W1が旋削される。表面W1全体が旋削されると、加工送り手段70が加工手段30全体を上昇させ、バイト44をウェーハWの表面W1から上方に離間させて旋削加工を終了する。かかる旋削加工により、ウェーハWが例えばTSVウェーハである場合は、TSVの先端の高さを揃えることができる。なお、バイト44による旋削加工中、パッド回転手段54は、研磨パッド53を回転させない。
Then, the processing feed means 70 lowers the entire processing means 30 and positions the lower end of the
次に、加工移動手段22が保持手段20をY軸方向に移動させ、ウェーハWを研磨パッド53の下方に位置付ける。そして、切換制御部65による制御の下で進退手段60が研磨パッド53を下降させることにより、図1及び図2に示すように、バイト44を研磨パ
ッド53よりも保持面21から離れる位置に離間させ、研磨パッド53の下面がバイト44の下端よりも下方に位置する状態とする。
Next, the processing moving means 22 moves the holding means 20 in the Y-axis direction, and positions the wafer W below the
そして、その状態で、パッド回転手段54が研磨パッド53を回転させながら、加工送り手段70が加工手段30を下降させることで研磨パッド53を下降させ、回転する研磨パッド53をウェーハWの表面W1に接触させて押圧し、表面W1を研磨する。研磨中は、スラリー供給口55からスラリーを流入させ、図2に示したスラリー吐出口56からスラリーを吐出させることにより、研磨パッド53とウェーハWの表面W1との間にスラリーを供給し、化学機械研磨(CMP)を行う。スラリーとしては、例えば、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、セリア(CeO2)、酸化マンガン(Mn2O3)などが用いられる。
In this state, while the
研磨中は、加工移動手段22が保持手段20をY軸方向に前後運動させることが好ましい。なお、表面加工装置1に、スラリー供給口55、スラリー吐出口56及びスラリー流通路57を備えず、スラリーを供給せずに行う研磨であるドライポリッシュにより表面W1を加工することも可能である。
During polishing, it is preferable that the processing moving means 22 moves the holding means 20 back and forth in the Y-axis direction. The
このようにして表面W1が研磨された後は、加工送り手段70が加工手段30を上昇させて研磨パッド53及びバイト44をウェーハWから離間させ、加工を終了する。かかる研磨加工により、ウェーハWが例えばTSVウェーハである場合は、TSVの先端を平坦化することができる。なお、研磨パッド53による旋削加工中、バイト回転手段45は、バイト44を回転させない。
After the surface W1 is thus polished, the processing feed means 70 raises the processing means 30 to separate the
以上のように、表面加工装置1には、バイト加工手段30と研磨手段40とを備え、進退手段60がバイト44と研磨パッド53とを保持面21に対して接近及び離間させる方向に相対的に移動させることができるため、バイト44と研磨パッド53とのいずれか一方を選択的にウェーハWの表面W1に作用させて加工することができる。したがって、1つの装置でバイト44による旋削加工と研磨パッド53による研磨加工とが可能となり、装置間でウェーハを搬送する必要もなく、生産性が向上する。また、バイト回転手段45及びパッド回転手段54は、バイト44と研磨パッド53とを共通の回転軸49を軸として回転させるため、装置構成をコンパクトにすることができる。さらに、バイト加工手段40と研磨手段50とが、バイト44を回転させるバイト回転手段45と研磨パッド53を回転させるパッド回転手段54とを個別に備え、バイト回転手段45の回転軸とパッド回転手段54の回転軸とを同一軸線上に有する構成としているため、バイト44による旋削加工中は研磨パッド53を回転させずに済み、研磨パッド53による研磨加工中はバイト44を回転させずに済むため、回転中の工具(バイト44又は研磨パッド53)が、他方の工具の回転による振動の影響を受けることがない。
As described above, the
なお、上記第1実施形態では、進退手段60がパッド回転手段54を昇降させる構成としたが、進退手段60は、バイト回転手段45を昇降させる構成としてもよいし、バイト回転手段45とパッド回転手段54との双方を昇降させる構成としてもよい。また、加工対象のウェーハは、TSVウェーハには限られない。
In the first embodiment, the advancing / retreating
2 第2実施形態
図5に示す表面加工装置10は、図1〜4に示した表面加工装置1と同様に、ウェーハの表面に対してバイトによる旋削加工と研磨パッドによる研磨加工とを行う装置である。表面加工装置10において、表面加工装置1と同様に構成される部位については共通の符号を付し、その詳細な説明は省略することとする。
2 Second Embodiment A
表面加工装置10は、ウェーハの裏面W2を保持する保持面21を有する保持手段20と、保持手段20によって保持されるウェーハWの表面W1に対してバイト161による旋削加工と研磨パッド171による研磨加工とを可能とする加工手段8とを備えている。なお、保持手段20は、図1に示した加工移動手段22と同様の機構により、加工手段8による加工位置に位置付けされる。
The
加工手段8は、保持面21に対して垂直方向に延在する方向の回転軸を有するスピンドル11と、スピンドル11を回転可能に支持するスピンドルハウジング12と、スピンドル11の上端に接続されたモータ13と、スピンドル11の下端にマウント14を介して同心円状に装着された旋削工具16と研磨工具17とを備えている。
The processing means 8 includes a
旋削工具16は、環状の第1の基台160と、第1の基台160の下部に取り付けられたバイト161とにより構成されている。一方、研磨工具17は、第1の基台160の内径よりも小さい外径を有する円板状の第2の基台170と、第2の基台170の下面に固着された研磨パッド171とから構成されている。
The
マウント14は、第1の基台160を装着するための第1の装着部140と、第2の基台170を装着するための第2の装着部141と、第1の装着部140と第2の装着部141とを相対的に保持手段20の保持面21に対して接近及び離間する方向に移動させる進退手段15と備えている。
The
進退手段15は、第1の装着部140の下方に配設されており、チャックテーブル4に対して接近及び離間する方向に移動するピストン150と、ピストン150を囲繞しピストン150の上下方向の移動を案内するシリンダ151とを備えている。このピストン150には、第2の装着部141が接続されている。
The advancing / retracting means 15 is disposed below the first mounting
第2の装着部141は、その外周縁に略直角に折り曲げられた当接部141aが形成されており、当接部141aには、スピンドル11の回転にともない回転可能な回転伝達部142が連接されている。回転伝達部142は、例えばピンによって構成されている。
The
第1の装着部140の下方側には、第2の装着部141及び研磨工具17を収容できるスペースが形成されており、そのスペースの最外周部分に当接部141aが上下方向に摺動できる溝18が形成されている。
A space that can accommodate the second mounting
溝18の一端(上端)には、第1の位置決め部19aが形成されており、当接部141aが第1の位置決め部19aに当接することで研磨パッド171よりもバイト161を下方に突出させて旋削工具16を所望の位置に位置決めすることができる。一方、溝18の他端(下端)には、第2の位置決め部19bが形成されており、当接部141aが第2の位置決め部19bに当接することでバイト161よりも研磨パッド171を下方に突出させて研磨工具17を所望の位置に位置決めすることができる。
A first positioning portion 19a is formed at one end (upper end) of the
スピンドル11及びマウント14の内部には、エアー供給源85とシリンダ151とを連通させる第1の流路81と第2の流路83とが形成されている。第1の流路81の一端には、シリンダ151の側方側からエアーを供給する第1の供給口82が形成されている。また、第2の流路83の一端には、シリンダ151の上方側からエアーを供給する第2の供給口84が形成されている。
A
第1の流路81及び第2の流路83とエアー供給源80との間には、シリンダ151内におけるピストン150の進行方向を切り換える切換制御部86が配設されている。切換制御部86は、第1の供給口82または第2の供給口84のいずれか一方をエアーの供給先に切り換える切換バルブ860と、回転するスピンドル11の内部にエアーを供給するためのロータリージョイント861とを備えている。そして、切換制御部86の制御によって第1の供給口82にエアーを供給すると、シリンダ151内でピストン150を保持手段20に対して離間する方向に移動させることができる。また、切換制御部86の制御によって第2の供給口84にエアーを供給すると、シリンダ151内でピストン150を保持手段20に対して接近する方向に移動させることができる。
Between the
次に、表面加工装置10によって、ウェーハWの表面W1に対し、バイト161による旋削加工及び研磨パッド171による研磨加工を施す動作例について説明する。
Next, an operation example in which the
図5に示すように、加工対象のウェーハWは、加工される表面W1が上方に露出した状態で、裏面W2側が保持手段20の保持面21に保持される。続いて、保持手段20を回転させながら、保持手段20をY軸方向に移動させる。
As shown in FIG. 5, the wafer W to be processed is held by the holding
次いで、切換バルブ860においてエアー供給源85と第1の供給口82とを連通させる。これにより、第1の流路81にエアーが流入して第1の供給口82からシリンダ151の内部にエアーを供給し、シリンダ151内に供給されたエアーによってピストン150を保持手段20に対して離間する方向に移動させる。ピストン150の移動にともない、当接部141aが第1の位置決め部19aに当接するまで第2の装着部141が上昇し、研磨パッド171の下面よりもバイト161の下端を下方に突出させ、ウェーハWに対して旋削加工可能な旋削工具16を位置決めする。
Next, the
そして、図1に示した加工送り手段70が加工手段8全体を下降させ、バイト161の下端を、ウェーハWの表面W1側の所定高さに位置付ける。その後、モータ131がスピンドル11を回転させてバイト161を周回させるとともに、図1に示した加工移動手段22が保持手段20をY軸方向に送っていく。そうすると、バイト161の下端がウェーハWの表面W1を削りとっていき、表面W1が旋削される。表面W1全体が旋削されると、加工送り手段70が加工手段8全体を上昇させ、バイト161をウェーハWの表面W1から上方に離間させて旋削加工を終了する。かかる旋削加工により、ウェーハWが例えばTSVウェーハである場合は、TSVの先端の高さを揃えることができる。
1 lowers the
旋削加工を実施した後、図6に示すように、切換制御部86によって切換バルブ860を動作させてエアー供給源85と第2の供給口84とを連通させる。これにより、第2の流路83にエアーが流入して第2の供給口84からシリンダ151の内部にエアーを供給し、シリンダ151内に供給されたエアーによってピストン150を保持手段20に対して接近する方向に移動させる。ピストン150の移動にともない、第2の装着部141を下降させて第2の装着部141の当接部141aが第2の位置決め部19bに当接することにより、バイト161の下端よりも研磨パッド171の下面を下方に突出させ、ウェーハWに対して研磨加工可能な位置に研磨工具17を位置決めする。
After turning, as shown in FIG. 6, the switching
次いで、保持手段20を回転させるとともに、スピンドル11を所定の回転速度で回転させることにより、回転伝達部142を通じて研磨工具17を回転させる。続いて、図1に示した加工送り手段70によって加工手段8をウェーハWに接近する方向に下降させ、回転する研磨パッド171をウェーハWの表面Waに接触させて押圧し、研磨加工を行う。
Next, while rotating the holding means 20 and rotating the
このようにして表面W1が研磨された後は、加工送り手段70が加工手段8を上昇させて研磨パッド171及びバイト161をウェーハWから離間させ、加工を終了する。かかる研磨加工により、ウェーハWが例えばTSVウェーハである場合は、TSVの先端を平坦化することができる。
After the surface W1 is thus polished, the processing feed means 70 raises the processing means 8 to separate the
3 第3実施形態
図7に示す表面加工装置10aは、図1〜4に示した表面加工装置1及び図5,6に示した表面加工装置10と同様に、ウェーハの表面に対してバイトによる旋削加工と研磨パッドによる研磨加工とを行う装置である。表面加工装置10aにおいて、表面加工装置1,10と同様に構成される部位については共通の符号を付し、その詳細な説明は省略することとする。
3 Third Embodiment A
表面加工装置10aは、ウェーハの裏面W2を保持する保持面21を有する保持手段20と、保持手段20によって保持されるウェーハWの表面W1に対してバイト161による旋削加工と研磨パッド171による研磨加工とを可能とする加工手段9とを備えている。なお、保持手段20は、図1に示した加工移動手段22と同様の機構により、加工手段9による加工位置に位置付けされる。
The
加工手段9は、保持面21に対して垂直方向に延在する方向の回転軸を有するスピンドル11と、スピンドル11を回転可能に支持するスピンドルハウジング12と、スピンドル11の上端に接続されたモータ13と、スピンドル11の下端にマウント90を介して同心円状に装着された旋削工具16と研磨工具17とを備えている。
The processing means 9 includes a
旋削工具16は、環状の第1の基台160と、第1の基台160の下部に取り付けられたバイト161とにより構成されている。一方、研磨工具17は、第1の基台160の内径よりも小さい外径を有する円板状の第2の基台170と、第2の基台170の下面に固着された研磨パッド171とから構成されている。
The
マウント90は、第1の基台160を装着するための第1の装着部900と、第2の基台170を装着するための第2の装着部901と、第1の装着部900と第2の装着部901とを相対的に保持手段20の保持面21に対して接近及び離間する方向に移動させる進退手段91と備えている。
The
第2の装着部901の上部には、第1の位置決め部93が形成されており、第1の装着部900の下面900aが第1の位置決め部93に接触することにより、研磨パッド171の下面よりもバイト161の下端を下方に突出させて位置決めすることが可能となっている。一方、スピンドル11の下端には、第2の位置決め部94が形成されており、第1の装着部900の上面900bが第2の位置決め部94に接触することにより、バイト161の下端よりも研磨パッド171の下面を突出させて位置決めすることが可能となっている。
A
進退手段91は、第2の装着部901の内部に配設されており、エアー供給源85aから送られるエアーによって保持手段20に対して接近及び離間する方向に移動するピストン910と、ピストン910を囲繞しピストン910の上下方向の移動を案内するシリンダ911とを備えている。ピストン910には、スピンドル11の回転にともなって回転可能であるとともに第1の装着部900を支持する回転伝達部92が連結されている。シリンダ911内でピストン910が上下方向に移動することにより、回転伝達部92が第2の装着部901に形成された貫通孔902を貫通して旋削工具16を昇降させることができる。
The advancing / retreating
スピンドル11及びマウント90の内部には、エアー供給源25aとシリンダ911とを連通させる第1の流路81aと第2の流路83aとが形成されている。第1の流路81aの一端には、シリンダ911の下方側からエアーを供給する第1の供給口82aが形成されている。また、第2の流路83aの一端には、シリンダ911の上方側からエアーを供給する第2の供給口84aが形成されている。第1の流路81a及び第2の流路83aとエアー供給源85aとの間には、加工手段10と同様に、シリンダ911内でピストン910の進行方向を切り換える切換制御部86aが配設されている。切換制御部86aは、第1の供給口82aまたは第2の供給口84aのいずれか一方をエアーの供給先に切り換える切換バルブ860aと、回転するスピンドル11の内部にエアーを供給するためのロータリージョイント861aとを備えている。
Inside the
旋削工具16を用いてウェーハWに対して旋削加工を行う際には、図7に示すように、切換制御部86aが切換バルブ860を動作させてエアー供給源85aと第2の供給口84aとを連通させる。これにより、第2の流路83aにエアーが流入して第2の供給口84aからシリンダ911の内部にエアーを供給し、シリンダ911内に供給されたエアーによってピストン910を保持手段20に対して接近する方向に移動させる。ピストン910の移動にともない、第1の装着部900の下面900aが第1の位置決め部93に接触するまで回転伝達部92とともに第1の装着部900を降下させることにより、研磨パッド171の下面よりもバイト161の下端を下方に突出させ、ウェーハWに対して旋削加工可能な位置に旋削工具16を位置決めする。その後、加工手段9aは、上記した加工手段8と同様の動作によってウェーハWに対してバイトによる旋削を行う。
When turning the wafer W using the
研磨工具17を用いて、旋削加工されたウェーハWに対して研磨加工を行う際には、図8に示すように、切換制御部86aが切換バルブ260を動作させてエアー供給源85aと第1の供給口82aとを連通させる。これにより、第1の流路81aにエアーが流入して第1の供給口82aからシリンダ911の内部にエアーを供給し、シリンダ911内に供給されたエアーによってピストン910を保持手段20に対して離間する方向に移動させる。ピストン910の移動にともない、第1の装着部900の上面900bが第2の位置決め部94に接触するまで回転伝達部92とともに第1の装着部900を上昇させることにより、バイト161の下端よりも研磨パッド171の下面を下方に突出させ、ウェーハWに対して研磨加工可能な位置に研磨工具17を位置決めする。その後、加工手段9は、上記した加工手段8と同様の動作によってウェーハWを研磨する。
When performing polishing on the wafer W that has been turned by using the
上記いずれの実施形態においても、バイトと研磨パッドとは、加工手段においてそれぞれ個別に装着されているため、バイトまたは研磨パッドを個別に交換することが可能となっている。 In any of the above embodiments, since the cutting tool and the polishing pad are individually mounted in the processing means, it is possible to replace the cutting tool or the polishing pad individually.
なお、バイトの周回軌道と研磨パッドの外側面との間に、円筒状のカバーを配設すれば、バイトによる旋削加工によって生じた屑が研磨パッドに付着するのを防止することができるとともに、研磨パッドによる研磨加工によって生じた屑がバイトに付着するのを防止することができる。 In addition, if a cylindrical cover is disposed between the circular orbit of the cutting tool and the outer surface of the polishing pad, it is possible to prevent debris generated by turning by the cutting tool from adhering to the polishing pad, It is possible to prevent debris generated by the polishing process using the polishing pad from adhering to the cutting tool.
1,10,10a:表面加工装置
20:保持手段 21:保持面
22:加工移動手段 23:ボールネジ 24:モータ 25:ガイドレール
26:移動基台 27:加工位置
30:加工手段
40:バイト加工手段 41:第1スピンドル 42:マウント 43:基台
44:バイト
45:バイト回転手段 46:モータ 47:軸部 48:駆動ベルト 49:回転軸
49a:駆動プーリ 49b:従動プーリ
50:研磨手段 51:第2スピンドル 52:マウント 53:研磨パッド
54:パッド回転手段 55:スラリー供給口 56:スラリー吐出口
57:スラリー流通路
60:進退手段 61:ボールネジ 62:ガイドレール 63:モータ 64:昇降部
70:加工送り手段 71:ボールネジ 72:ガイドレール 73:モータ
74:昇降部
8,9:加工手段
11:スピンドル 12:スピンドルハウジング 13:モータ
14:マウント 140:第1の装着部 141:第2の装着部 141a:当接部
142:回転伝達部
15:進退手段 150:ピストン 151:シリンダ
16:旋削工具 160:第1の基台 161:バイト
17:研磨工具 170:第2の基台 171:研磨パッド
18:溝 19a:第1の位置決め部 19b:第2の位置決め部
81,81a:第1の流路 82,82a:第1の供給口
83,83a:第2の流路 84,84a:第2の供給口
85,85:エアー供給源
86,86a:切換制御部 860:切換バルブ 861:ロータリージョイント
90:マウント 900:第1の装着部 901:第2の装着部 902:貫通孔
91:進退手段 910:ピストン 911:シリンダ
92:回転伝達部 93:第1の位置決め部 94:第2の位置決め部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10, 10a: Surface processing apparatus 20: Holding means 21: Holding surface 22: Processing moving means 23: Ball screw 24: Motor 25: Guide rail 26: Moving base 27: Processing position 30: Processing means 40: Tool processing means 41: first spindle 42: mount 43: base 44: bite 45: bite rotating means 46: motor 47: shaft portion 48: driving belt 49: rotating shaft 49a: driving pulley 49b: driven pulley 50: polishing means 51: first 2 spindle 52: mount 53: polishing pad 54: pad rotating means 55: slurry supply port 56: slurry discharge port 57: slurry flow passage 60: advance / retreat means 61: ball screw 62: guide rail 63: motor 64: lifting part 70: processing Feeding means 71: Ball screw 72: Guide rail 73: Motor 74: Lifting unit 8, 9: Processing hand Stage 11: Spindle 12: Spindle housing 13: Motor 14: Mount 140: First mounting portion 141: Second mounting portion 141a: Abutment portion 142: Rotation transmission portion 15: Advance / retreat means 150: Piston 151: Cylinder 16: Turning tool 160: first base 161: bite 17: polishing tool 170: second base 171: polishing pad 18: groove 19a: first positioning portion 19b: second positioning portion 81, 81a: first , 82a: first supply port 83, 83a: second flow channel 84, 84a: second supply port 85, 85: air supply source 86, 86a: switching controller 860: switching valve 861: Rotary joint 90: mount 900: first mounting portion 901: second mounting portion 902: through hole 91: advance / retreat means 910: piston 911: cylinder 9 2: Rotation transmission unit 93: First positioning unit 94: Second positioning unit
Claims (2)
該加工手段は、
該保持面に対して垂直方向に延在する回転軸を軸として該バイトを周回させるバイト加工手段と、
該バイト加工手段が周回させる該バイトの周回軌道よりも小さい外径を有する研磨パッドを、該回転軸を軸として回転させる研磨手段と、
該バイトと該研磨パッドとを該保持面に対して接近及び離間させる方向に相対的に移動させる進退手段と、
該バイトを用いた旋削加工時は、該研磨パッドを該バイトよりも該保持面から離間する方向に移動させ、該研磨パッドを用いた研磨加工時は、該バイトを該研磨パッドよりも該保持面から離間する方向に移動させるように、該進退手段を制御する切換制御部と、
を備えた表面加工装置。 Holding means having a holding surface for holding the back surface of the wafer, processing means for enabling turning with a cutting tool and polishing with a polishing pad on the surface of the wafer held by the holding means, and processing the holding means with the processing A surface moving device comprising at least a processing moving means positioned at a processing position by the means,
The processing means includes
A bite machining means for rotating the bite around a rotation axis extending in a direction perpendicular to the holding surface;
A polishing means for rotating a polishing pad having an outer diameter smaller than a circular orbit of the cutting tool rotated by the cutting tool, about the rotation axis;
Advancing and retreating means for moving the cutting tool and the polishing pad relative to each other in a direction of approaching and separating from the holding surface;
When turning using the cutting tool, the polishing pad is moved in a direction away from the holding surface than the cutting tool. When polishing using the polishing pad, the cutting tool is held more than the polishing pad. A switching control unit for controlling the advance / retreat means so as to move in a direction away from the surface;
Surface processing equipment with
該バイト回転手段の回転軸と、該パッド回転手段の回転軸とを、同一軸線上に有する
請求項1に記載の表面加工装置。 The cutting tool processing means and the polishing means individually include a cutting tool rotating means for rotating the cutting tool and a pad rotating means for rotating the polishing pad,
The surface processing apparatus of Claim 1 which has the rotating shaft of this cutting tool rotating means, and the rotating shaft of this pad rotating means on the same axis line.
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