JP2020142334A - Holding means and processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物を加工する際に被加工物を保持する保持手段に関する。 The present invention relates to a holding means for holding a work piece when the work piece is machined.
ウェーハの製造においては、ウェーハを研削砥石で研削して薄化したあと、研磨パッドを用いて研磨してウェーハに形成されている研削痕を除去し均一な厚みにしてウェーハの抗折強度を強化している。被加工物の材質が通常のものと異なるものであったり、複数の被加工物を連続して研磨加工したりしていると、研磨パッドが激しく摩耗して、研磨後の被加工物が平坦にならない。そのため、特許文献1に開示の発明のように、研磨パッドの研磨面の形状を調整している。 In the manufacture of wafers, the wafer is ground with a grinding wheel to make it thinner, and then polished with a polishing pad to remove the grinding marks formed on the wafer and make it uniform in thickness to enhance the bending strength of the wafer. are doing. If the material of the work piece is different from the usual one, or if multiple work pieces are continuously polished, the polishing pad will be severely worn and the work piece will be flat after polishing. do not become. Therefore, as in the invention disclosed in Patent Document 1, the shape of the polished surface of the polishing pad is adjusted.
また、例えば、保持手段に保持される被加工物の上面を覆うように研磨パッドを接触させて研磨するCMP研磨や乾式研磨等においては、特に、被加工物の中心が研磨されやすい。そのため、研磨パッドの下面の形状を平坦状から凹状に変形したり、保持手段の回転軸心と研磨パッドの回転軸心との傾き関係を変えたりして被加工物の平坦化を行っている。 Further, for example, in CMP polishing or dry polishing in which a polishing pad is brought into contact with the polishing pad so as to cover the upper surface of the workpiece held by the holding means, the center of the workpiece is easily polished. Therefore, the shape of the lower surface of the polishing pad is deformed from a flat shape to a concave shape, and the inclination relationship between the rotation axis of the holding means and the rotation axis of the polishing pad is changed to flatten the workpiece. ..
しかし、研磨面の形状調整は研磨面を削って行うため、研磨パッドが消耗し不経済であり、また、形状調整には時間がかかるという問題もある。
さらに、加工具を装着してテーブルに保持された被加工物を加工する加工装置においては、テーブルの上面と加工具との距離によって研磨装置を用いて研磨した際の加工結果が変わるという問題もある。
このように、研磨装置においては、経済的かつ効率的な手法によって研磨後のウェーハを均一な厚みにするという解決すべき課題がある。
However, since the shape of the polished surface is adjusted by scraping the polished surface, the polishing pad is consumed and uneconomical, and there is also a problem that the shape adjustment takes time.
Further, in a processing apparatus for processing an workpiece held on a table with a processing tool attached, there is also a problem that the processing result when polishing using the polishing device changes depending on the distance between the upper surface of the table and the processing tool. is there.
As described above, in the polishing apparatus, there is a problem to be solved that the wafer after polishing has a uniform thickness by an economical and efficient method.
本発明は、被加工物を保持する保持面を有する保持ユニットであって、上面に該保持面を有するテーブルと、該保持面を吸引源に連通させる連通手段と、該テーブルを下から支持し該保持面を変形させる保持面変形手段と、を備え、該保持面変形手段は、該保持面中心を通る軸に中心を位置付けた円柱状の中央部と、該中央部を囲繞する第1のリング部と、該第1のリング部を囲繞する第2のリング部と、該第2のリング部を囲繞する筒部と、該筒部の下端を塞ぐ基台と、該基台の上面と該中央部の下面との間、該基台の上面と第1のリング部の下面との間、および、該基台の上面と該第2のリング部の下面との間、にそれぞれ配設される圧電アクチュエータと、該中央部、該第1のリング部、該第2のリング部、のそれぞれを、該保持面に対して垂直方向に昇降可能とするガイド部と、を備えた保持ユニットである。 The present invention is a holding unit having a holding surface for holding a work piece, and supports a table having the holding surface on the upper surface, a communication means for communicating the holding surface with a suction source, and the table from below. The holding surface deforming means includes a holding surface deforming means for deforming the holding surface, and the holding surface deforming means includes a columnar central portion whose center is positioned on an axis passing through the center of the holding surface, and a first surrounding the central portion. A ring portion, a second ring portion that surrounds the first ring portion, a cylinder portion that surrounds the second ring portion, a base that closes the lower end of the cylinder portion, and an upper surface of the base. Arranged between the lower surface of the central portion, between the upper surface of the base and the lower surface of the first ring portion, and between the upper surface of the base and the lower surface of the second ring portion. A holding unit including a piezoelectric actuator and a guide portion that allows each of the central portion, the first ring portion, and the second ring portion to be raised and lowered in a direction perpendicular to the holding surface. Is.
また、上記のガイド部においては、該保持面中心を中心とし等角度で少なくとも3ヵ所に配設され、該中央部と該第1のリング部、該第1のリング部と該第2のリング部、該第2のリング部と該筒部、の向かい合うそれぞれの側面に向かい合わせで形成される溝と、該溝に収容され上下方向に移動可能な球またはローラと、が備えられていることが望ましい。 Further, in the guide portion, the guide portion is arranged at at least three positions at an equal angle with the center of the holding surface as the center, and the central portion and the first ring portion, the first ring portion and the second ring are provided. A portion, a groove formed so as to face each of the opposite side surfaces of the second ring portion and the tubular portion, and a ball or roller housed in the groove and movable in the vertical direction are provided. Is desirable.
さらに、本発明は、上記の保持ユニットを備えた加工装置であって、該圧電アクチュエータに直流電圧を供給する電源部と、該中央部を支持する該圧電アクチュエータ、該第1のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、該第2のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、のそれぞれに供給する電圧を制御する制御手段と、を備え、該制御手段により電圧を制御し、該圧電アクチュエータの長さを変え、該中央部と該第1のリング部と該第2のリング部との高さをそれぞれ調整し該保持面の形状を変形させ該保持面が保持する被加工物を加工手段の加工具で加工する加工装置である。 Further, the present invention is a processing apparatus provided with the above-mentioned holding unit, which supports a power supply unit that supplies a DC voltage to the piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator that supports the central portion, and the first ring portion. A control means for controlling the voltage supplied to each of the piezoelectric actuator and the piezoelectric actuator that supports the second ring portion is provided, the voltage is controlled by the control means, and the length of the piezoelectric actuator is determined. By changing the height of the central portion, the first ring portion, and the second ring portion, the shape of the holding surface is deformed, and the workpiece held by the holding surface is processed by the processing tool of the processing means. It is a processing device that processes with.
本発明に係る保持ユニットでは、中央部、第1のリング部及び第2のリング部を個別に昇降させて保持面の形状を変化させることができるため、保持面において保持されて加工される被加工物の上面の形状を調整することができる。 In the holding unit according to the present invention, since the central portion, the first ring portion and the second ring portion can be individually raised and lowered to change the shape of the holding surface, the object to be held and processed on the holding surface. The shape of the upper surface of the work piece can be adjusted.
中央部と第1のリング部、第1のリング部と第2のリング部、第2のリング部と筒部とが向かい合う側面に、向かい合わせで形成される溝と、溝に収容され上下方向に移動可能な球またはローラとを備えていると、三つの球又はローラが溝に摺接しながら回転することによって、中央部750、第1のリング部及び第2のリング部の昇降を円滑にすることができる。
On the side surface where the central part and the first ring part, the first ring part and the second ring part, and the second ring part and the cylinder part face each other, a groove formed facing each other and a groove housed in the groove in the vertical direction When equipped with a movable ball or roller, the three balls or rollers rotate while sliding in contact with the groove, so that the
上記保持ユニットを備えた加工装置では、保持面の形状を調整することによって被加工物の上面の形状を調整して加工することができるため、調整を短時間で行うことができ、加工具を調整する必要もなくなる。また、一枚の被加工物を加工する場合について、あらかじめ設定された時間が経過する前に、被加工物の厚みを測定して保持面形状を変化させ、残りの時間で加工を行うことにより、被加工物を所望の形状に形成することも可能になる。 In the processing apparatus provided with the holding unit, the shape of the upper surface of the workpiece can be adjusted and processed by adjusting the shape of the holding surface, so that the adjustment can be performed in a short time and the machining tool can be used. There is no need to adjust. In addition, when processing a single workpiece, the thickness of the workpiece is measured to change the shape of the holding surface before the preset time elapses, and the machining is performed in the remaining time. It is also possible to form the workpiece into a desired shape.
1 加工装置の構成
図1に示す加工装置1は、テーブル70に保持された被加工物Wの表面Waを、研磨手段4を用いて研磨する加工装置である。以下、加工装置1の構成について説明する。
1 Configuration of Processing Device The processing device 1 shown in FIG. 1 is a processing device that polishes the surface Wa of the workpiece W held on the table 70 by using the
図1に示すように、加工装置1にはベース10がY軸方向に延設されており、ベース10の上における+Y方向側にはコラム12が立設されている。
As shown in FIG. 1, a
加工装置1には、制御手段2が備えられている。制御手段2を用いて研磨加工のための諸手段を駆動することによって、被加工物Wを研磨加工することができる。 The processing apparatus 1 is provided with a control means 2. The workpiece W can be polished by driving various means for polishing using the control means 2.
加工装置1のコラム12の−Y側の側面には、研磨手段4及び研磨手段4を昇降移動させるZ軸方向移動手段5が備えられている。研磨手段4には、スピンドル40と、スピンドル40を囲繞するスピンドルハウジング41と、スピンドル40をZ軸方向の回転軸45を軸に回動させるモータ42とが配設されている。スピンドル40の下端にはマウント43が連結されており、マウント43の下面側には研磨パッド44が固定されている。研磨パッド44は、マウント43の下面に連結された円板440と、円板440の下端に配設された研磨部材441とから構成されている。研磨加工時には、研磨パッド44の研磨部材441が被加工物Wの表面Waに当接して、被加工物Wの表面Waが研磨される。モータ42を用いてスピンドル40を駆動させることにより、スピンドル40が回転すると、これに伴ってスピンドル40に連結されているマウント43及び研磨パッド44が同じく回転軸45を軸に回転する構成となっている。
On the side surface of the
研磨部材441は、例えば、フェルト等の不織布からなり、その中央部分にはスラリ(遊離砥粒を含む研磨液)が通液される図示しない貫通孔が形成されている。また、スピンドル40の内部には、入口30aがスピンドル40の上方に設けられたスラリ供給手段3に接続され、且つ、出口30bが研磨パッド44に接続されたスラリ流路30が、Z軸方向に延びるように形成されている。研磨加工中に、スラリ供給手段3によって入口30aからスラリ流路30に供給されたスラリは、スラリ流路30の出口30bから研磨パッド44に流れ出て、研磨部材441の貫通孔を通り、研磨部材441と被加工物Wとの接触部分に到達することとなる。
The polishing
なお、上記のような、スラリ供給手段3等を用いた研磨部材441と被加工物Wとの接触部分に対するスラリの供給は、例えば、実施する研磨加工がCMP研磨である場合には行われ、一方、乾式研磨である場合には行われない。
The slurry is supplied to the contact portion between the
Z軸方向移動手段5には、Z軸方向の回転軸55を有するボールネジ50と、ボールネジ50に平行に配設された一対のガイドレール51と、ボールネジ50の上端に連結されボールネジ50を回転軸55を軸に回動させるモータ52と、内部のナットがボールネジ50に螺合し側部がガイドレール51に摺接する昇降板53と、昇降板53に連結されたホルダ54とが備えられており、また、ホルダ54によって研磨手段4が支持されている。モータ52を用いてボールネジ50を駆動させることによって、ボールネジ50が回転軸55を軸に回転すると、これに伴って昇降板53がガイドレール51に案内されてZ軸方向に昇降移動する。そして、昇降板53に連結されたホルダ54、及びホルダ54に保持された研磨手段4がZ軸方向に昇降移動する構成となっている。
The Z-axis direction moving means 5 includes a
図1に示すように、加工装置1のベース10の中央付近には、被加工物Wを保持する保持ユニット7が配設されている。保持ユニット7には、ポーラス部材等により形成された吸引部71及び吸引部71を囲繞する枠体72を備えたテーブル70が配設されており、吸引部71の上面は被加工物Wが載置される保持面71aとなっている。
As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、保持ユニット7には、吸引源73と連通手段74とが配設されている。連通手段74は、その一端が吸引源73と接続され、ロータリージョイント760の内部を通り、さらに、テーブル70を下から支持する支持部材741の内部を通る導管であり、支持部材741の内部において複数に分岐した連通手段74の他端が、それぞれ吸引部71に接続されている。テーブル70の保持面71aの上に被加工物Wが載置された状態で、吸引源73を用いて吸引力を生み出して、吸引源73によって生み出された吸引力を、連通手段74を通じて吸引部71の保持面71aに伝達することによって、被加工物Wをテーブル70の上に吸引保持することができる。
As shown in FIG. 2, the holding
図2及び図3(a)〜図3(d)に示すように、保持ユニット7には、保持面変形手段75が、支持部材741を介してテーブル70を下から支持するように配設されている。保持面変形手段75には、保持面71aの中心を通る軸765(後述するテーブル70の回転軸765に同じ)に中心を位置付けた円柱状の中央部750と、中央部750を囲繞する第1のリング部751と、第1のリング部751を囲繞する第2のリング部752と、第2のリング部752を囲繞する筒部753と、筒部753の下端を塞ぐ基台754とが配設されている。第1のリング部751、第2のリング部752、及び筒部753の形状は、それぞれ中空円筒形状である。
As shown in FIGS. 2 and 3 (a) to 3 (d), the holding
中央部750と第1のリング部751との間、第1のリング部751と第2のリング部752との間、及び第2のリング部752と筒部753との間には、それぞれ間隔D1、D2、D3が設けられている。
Spacing between the
なお、図2に示すように、中央部750の上面750a、第1のリング部751の上面751a、及び第2のリング部752の上面752aは、それぞれ支持部材741の下面741bと接しており、中央部750、第1のリング部751、及び第2のリング部752は、支持部材741を下から支持している。
As shown in FIG. 2, the
保持面変形手段75は上記の構成に限定されず、例えば、保持面変形手段75には、第2のリング部752を囲繞する第3のリング部、第3のリング部を囲繞する第4のリング部・・・、といったようにさらに複数のリングが備えられていてもよい。
The holding surface deforming means 75 is not limited to the above configuration. For example, the holding surface deforming means 75 includes a third ring portion that surrounds the
図2及び図4に示すように、保持面変形手段75における、基台754の上面754aと中央部750の下面750bとの間、基台754の上面754aと第1のリング部751の下面751bとの間、及び基台754の上面754aと第2のリング部752の下面752bとの間には、それぞれ複数の第1の圧電アクチュエータ755A、第2の圧電アクチュエータ755B、及び第3の圧電アクチュエータ755Cが備えられている。以下、これらを総称して圧電アクチュエータ755とする。圧電アクチュエータ755の上面は、保持面変形手段75の中央部750の下面750b、第1のリング部751の下面751b、及び第2のリング部752部の下面751bにそれぞれ接触してそれらを下から押し上げる丸みを帯びた接触面755aとなっている。
As shown in FIGS. 2 and 4, in the holding surface deforming means 75, between the
基台754の上面754aと中央部750の下面750bとの間には、例えば、3つの第1の圧電アクチュエータ755Aが備えられている。例えば、図4に示すように、3つの第1の圧電アクチュエータ755Aは、上方からみた際に、それぞれの第1の圧電アクチュエータ755Aの接触面755aを3つの頂点とする正三角形が形成されるように配設されている。
For example, three first
基台754の上面754aと第1のリング部751の下面751bとの間には、例えば、3つの第2の圧電アクチュエータ755Bが備えられている。例えば、3つの第2の圧電アクチュエータ755Bは、同じく上方からみた際に、上記の3つの第1の圧電アクチュエータ755Aの接触面755aがなす小さな正三角形の外側に、3つの第2の圧電アクチュエータ755Bの接触面755aを頂点として大きな正三角形が形成されるように配設されている。
For example, three second
基台754の上面754aと第2のリング部752の下面752bとの間には、例えば、5つの第3の圧電アクチュエータ755Cが備えられている。例えば、5つの第3の圧電アクチュエータ755Cは、同じく上方からみた際に、上記の第2の圧電アクチュエータ755Bの接触面755aがなす正三角形の外側に、5つの第3の圧電アクチュエータ755Cの接触面755aを頂点とする正五角形が形成されるように配設されている。なお、第3の圧電アクチュエータは、5つでなくてもよい。少なくとも3つ配設され、正三角形が形成されるように配設されていてもよい。
For example, five third
なお、基台754の上面754aと中央部750の下面750bとの間、基台754の上面754aと第1のリング部751の下面751bとの間、及び基台754の上面754aと第2のリング部752の下面752bとの間に備えられる圧電アクチュエータ755の数及びその配置は、図2及び図4に示すものに限定されない。
Between the
圧電アクチュエータ755を、基台754の上に、同一の円周上において等しい間隔になるように配設することにより、中央部750の下面750b、第1のリング部751の下面751b、及び第2のリング部752の下面752bを、水平に保ちながら昇降移動させることが容易になる。
By arranging the
図2、図3(a)〜図3(d)に示すように、保持ユニット7には、中央部750、第1のリング部751、及び第2のリング部752をそれぞれ保持面71aに対して垂直な方向に昇降可能にするガイド部756が少なくとも3か所備えられている。ガイド部756には、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751d、第1のリング部751の外側の側面751cと第2のリング部752の内側の側面752d、第2のリング部752の外側の側面752cと筒部753の内側の側面753dに、それぞれ向かい合う形で溝756aが形成されており、また、溝756aには上下方向に移動可能な球756bが収容されている。
As shown in FIGS. 2 and 3 (a) to 3 (d), the holding
図3(a)〜図3(b)に示すように、例えば、中央部750の側面750cには、略半円筒状の溝756aが形成されており、第1のリング部751の内側の側面751dには、その溝756aと同じ形状の溝756aが形成されている。
As shown in FIGS. 3A to 3B, for example, a substantially
球756bは、例えば、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとの間に間隔D1が設けられている状態で、中央部750の側面750c及び第1のリング部751の内側の側面751dに向かい合わせで形成された溝756aの側面756cに内接するように収容される。かかる場合には、球756bが、溝756aの側面756cに拘束されており、保持面71aに平行な方向へと移動できないため、中央部750と第1のリング部751とが、球756bに阻まれて、互いに近づくことができない。従って、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとの間隔D1は一定の値をとり、中央部750と第1のリング部751との保持面71aに平行な方向における相対的な位置関係は固定される。
The
球756bは、上記と同様に中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとの間に間隔D1がある状態で、球756bと溝756aとの間に間隔D1よりも小さな隙間が設けられて溝756aに収容されていてもよい。かかる場合には、球756bが、溝756aの内部の空間を該隙間の分だけ保持面71aに平行な方向に移動する余地があり、球756bの移動に伴って、中央部750と第1のリング部751とが該隙間の分だけ相対的に移動できるため、中央部750と第1のリング部751とは、上記の球756bと溝756aとの間の該隙間の分だけ互いに近づき得る。ただし、該隙間が中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとの間の間隔D1よりも小さく設定されているため、例えば、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとが最大限互いに近づいたとしても、互いに接触することなく、当初の間隔D1から予め設けられていた隙間の分だけ差し引いた間隔を保つこととなる。
つまり、保持面71aに対して垂直方向に中央部750または第1のリング部751が移動する際に、向かいあった溝756a内で球756bが移動できる程度に隙間をそなえているとよい。
The
That is, when the
上記の球756bと溝756aとの位置関係については、第1のリング部751の外側の側面751cと第2のリング部752の内側の側面752d、及び第2のリング部752の外側の側面752cと筒部753の内側の側面753dに配設される溝756a及び球756bについても同様の構成とする。
Regarding the positional relationship between the
また、圧電アクチュエータ755の接触面755aに押し上げられることによって、中央部750、第1のリング部751、及び第2のリング部752のそれぞれの間に生じる段差は、最大2μm程度であり、そのため、溝756aの深さは、中央部750、または第1のリング部751、または第2のリング部752が押し上げられた際に球756bが溝756aから出ないように2μmを超えるものとする。なお、ガイド部756は、球756bにかえてローラ等を備えていてもよい。
Further, the step generated between the
図1及び図2に示すように、保持面変形手段75の基台754の下には、ロータリージョイント760とモータ761とから構成された回転手段76が配設されている。モータ761によって回転駆動されて、ロータリージョイント760に接続されている保持面変形手段75と、保持面変形手段75に支持部材741を介して支持されているテーブル70とが、保持面71aの中心を通りZ軸に平行な回転軸765を軸に一体的に回転する構成となっている。なお、回転手段76は、筒状のケーシング792によって側方から囲繞されて保護されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a rotating
加工装置1には、上記の圧電アクチュエータ755に直流電圧を供給する電源部90が備えられている。
The processing apparatus 1 is provided with a
前述した制御手段2には、電源部90から圧電アクチュエータ755に供給される電圧を制御する機能を備えている。圧電アクチュエータ755A、755B、755Cに供給される電圧をそれぞれ調整することにより、それぞれの接触面755aの高さを変化させることができる。
The control means 2 described above has a function of controlling the voltage supplied from the
図1に示すように、加工装置1のベース10の内部に配設された内部ベース11の上には、被加工物Wを保持する保持ユニット7をY軸方向に移動させるY軸方向移動手段8が備えられている。Y軸方向移動手段8には、Y軸方向の回転軸85を有するボールネジ80と、ボールネジ80に平行に配設された一対のガイドレール81と、ボールネジ80を回転軸85の周りに回動させるモータ82と、内部のナットがボールネジ80に螺合して底部がガイドレール81に摺接しながらY軸方向に移動するY軸ベース83とが備えられている。モータ82により駆動されて、ボールネジ80が回転軸85を軸に回転すると、ガイドレール81に案内されてY軸ベース83がY軸方向に移動し、それに伴ってY軸ベース83に支持されているテーブル70がY軸方向に移動する構成となっている。
As shown in FIG. 1, a Y-axis direction moving means for moving the holding
テーブル70はカバー77に囲繞されており、カバー77は蛇腹78に連結されている。Y軸方向移動手段8により駆動されて、テーブル70がY軸方向に移動すると、テーブル70と一体的にカバー77がY軸方向に移動して、それに伴い蛇腹78が伸縮する構成となっている。
The table 70 is surrounded by a
図2に示すように、Y軸ベース83の上には、高さが固定された1本の支柱790と、長さを変えられる2本の傾き変更軸791(1本は中央奥側に存在、不図示)とが、円周上に120度間隔を空けて配設されており、支柱790及び傾き変更軸791の上部には基台754が連結されている。傾き変更軸791は油圧式、空気式、またはモータ式等の機構を備えたロッド状の軸であり、その長さを制御することができる。傾き変更軸791の長さを調節することによって、水平面に対する保持面変形手段75及びテーブル70の傾きを変えることができる。
As shown in FIG. 2, on the Y-
2 加工装置の動作
上記の構成の加工装置1を用いて被加工物Wを研磨加工する際の加工装置1の動作について、以下に詳述する。
2 Operation of the processing device The operation of the processing device 1 when polishing the workpiece W using the processing device 1 having the above configuration will be described in detail below.
まず、図5に示すように、テーブル70の保持面71aの上に被加工物Wを載置して、吸引源73を用いて吸引力を生み出し、生み出された吸引力を連通手段74に通じて保持面71aに伝達することによって、保持面71aの上に被加工物Wを吸引保持する。そして、回転手段76のモータ761を制御してテーブル70を回転軸765を軸に回転させる。
First, as shown in FIG. 5, the workpiece W is placed on the holding
次に、図1に示した研磨手段4のモータ42を用いてスピンドル40を駆動して、スピンドル40をZ軸方向の回転軸45を回転させる。これにより、スピンドル40の下端に接続されたマウント43及びマウント43の下面側に固定された研磨パッド44を回転させる。
Next, the
研磨パッド44が回転軸45を軸に回転している状態で、Y軸方向移動手段8のモータ82を駆動して、ボールネジ80を回転軸85を軸に回転させる。これにより、ガイドレール81に沿ってY軸ベース83をY軸方向に移動させて、研磨手段4の研磨パッド44がテーブル70の保持面71aの回転軸765を通るように、Y軸ベース83を研磨パッド44の下方に位置付ける。
In a state where the
このとき、傾き変更軸791を制御して、その長さを変えることにより、テーブル70及びテーブル70を下から支持する保持面変形手段75のZ軸方向に対する傾きを適宜、変更することができる。
At this time, by controlling the
そして、Z軸方向移動手段5のモータ52を用いてボールネジ50を回転軸55を軸に回転させることにより、昇降板53をガイドレール51に沿って−Z方向に降下させる。すると、昇降板53に連結されたホルダ54及びホルダ54に支持されている研磨手段4が−Z方向に降下して、回転する研磨パッド44の研磨部材441が回転する被加工物Wに当接する。これにより、被加工物Wの表面Waを研磨加工する。なお、研磨加工では、被加工物Wの表面Waを高さ方向に5μm程度研磨するものとする。
Then, the
研磨加工中、研磨手段4の研磨パッド44を被加工物Wの表面Waに当接させて、被加工物Wの研磨加工を行いながら、例えば、図示しない被加工物Wに測定光を照射させ厚みを測定する非接触厚み測定器を用いて被加工物Wの厚みを測定する。研磨加工中に被加工物Wの厚みが予め設定した仕上げ厚みに達する前に、一旦、Z軸方向移動手段5を制御して、研磨パッド44を+Z方向に上昇させることにより、研磨パッド44を被加工物Wから離間させる。
During the polishing process, the
研磨パッドが被加工物Wから離間された後、被加工物Wに測定光を照射させ被加工物Wの厚みを複数点測定する。被加工物の厚みを測定する測定位置は、被加工物の径方向において、被加工物の中心と、外周部分と、半径1/2の位置との少なくとも3点を測定する。 After the polishing pad is separated from the workpiece W, the workpiece W is irradiated with measurement light to measure the thickness of the workpiece W at a plurality of points. The measurement position for measuring the thickness of the work piece is at least three points in the radial direction of the work piece, the center of the work piece, the outer peripheral portion, and the position having a radius of 1/2.
その後、測定した3点の厚みに差があった場合には、被加工物Wの厚みの差をなくすために、保持面71aの形状を変化させる。保持面71aを変形する際には、まず、電源部90を制御して電源部90から圧電アクチュエータ755に電圧を供給する。そして、制御手段2にて圧電アクチュエータ755に供給する電圧を調整して圧電アクチュエータ755の長さを変えることによって、接触面755aの高さを変化させる。これにより、高さが変化した圧電アクチュエータ755の接触面755aが、中央部750の下面750b、第1のリング部751の下面751b、及び第2のリング部752の下面752bに当接しながらそれらを押し上げて、それぞれの高さを変化させて保持面71aを変形する。
After that, when there is a difference in the thickness of the three measured points, the shape of the holding
例えば、保持面71aの形状を、図5に示すような、保持面71aの中心付近が上に突出した中凸の形状に変形したい場合は、保持面変形手段75の中央部750を第1のリング部751よりも上方に移動させるとともに、第1のリング部751を第2のリング部752よりも上方に移動させることにより、中央部750が最も高い位置にあり、次に第1のリング751が高く、第2のリング752が最も低い位置に位置するようにする。そのためには、第1の圧電アクチュエータ755Aにかける電圧の値を変化させて、第1の圧電アクチュエータ755Aの接触面755aの高さを上昇させるとともに、第2の圧電アクチュエータ755Bにかける電圧の値を変化させて、第2の圧電アクチュエータ755Bの接触面755aの高さを上昇させる。接触面755aの高さがそれぞれ上昇することにより、第1の圧電アクチュエータ755Aの接触面755aが中央部750の下面750bと接触しながら中央部750を押し上げるとともに、第2の圧電アクチュエータ755Bの接触面755aが第1のリング部751の下面の下面751bと接触しながら第1のリング部751を押し上げる。これに伴い、押し上げられた中央部750の上面750aが支持部材741の下面741bの中央付近を押し上げるとともに、第1のリング部751の上面751aが支持部材741の下面741bの中央付近と周縁部との間を押し上げる。すると、支持部材741の上面741aの中央付近がテーブル70の中央付近を押し上げるとともに、支持部材741の上面741aの中央部と周縁部との間の領域を押し上げる。これによりテーブル70の保持面71aが、中凸の形状となる。
For example, when it is desired to transform the shape of the holding
このように、保持ユニット7では、中央部750、第1のリング部751及び第2のリング部752を個別に昇降させて保持面71aの形状を変化させることができるため、保持面71aにおいて保持されて加工される被加工物Wの表面Waの形状を調整することができる。
In this way, in the holding
特に、図6に示すような、傾き変更軸791を用いて保持面変形手段75及びテーブル70を+X方向に傾斜させた状態において、例えば、第1の圧電アクチュエータ755Aの接触面755aを中央部750の下面750bに当接させて中央部750を押し上げる場合を考える。
第1の圧電アクチュエータ755Aが中央部750を押し上げる力は、Z軸から+X方向に傾斜した軸765に平行な上向きの方向にかかっている。これに対して、中央部750の自重は−Z方向にかかっているため、中央部750には、軸765に平行な上向きにだけでなく、保持面71aに対して平行な方向(図6において+X方向と−Z方向との間の方向)にも力がかかっている。そのため、もし、保持面変形手段75に溝756aと球756bとを備えるガイド部756が配設されていないならば、中央部750が+X方向と−Z方向との間の方向へと移動して、その結果、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとが接触することになる。中央部750が上昇する際に、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとが接触していると、中央部750は両面の間に働く摩擦力による抵抗をうけて、その円滑な上昇が妨げられてしまう。また、中央部750の位置が保持面71aに対して平行な方向にずれていると、第1の圧電アクチュエータ755Aの接触面755aを中央部750の下面755bの適切な位置に接触させることができず、中央部750を保持面71aに垂直な方向に上昇させることができなくなる。
その点、本発明では、第1の圧電アクチュエータ755Aが中央部750を軸765に平行な方向に押し上げた際に、溝756a及び溝756aに収容された球756bが作用して、中央部750の+X方向と−Z方向との間の方向への移動が制限される。つまり、溝756aの側面756cに摺接する球756bによって阻まれて、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとが一定の距離よりも近づかないようになっている。これにより、中央部750の側面750cと第1のリング部751の内側の側面751dとが接触するのを防止でき、中央部750を保持面71aに対して垂直に上昇させることできる。また、三つの球756bが溝756aに摺接しながら回転することによって、中央部750の円滑な上昇が促される。第1のリング部751と第2のリング部752との関係についても同様であり、第1のリング部751の側面751cと第2のリング部752の内側の側面752dとが接触するのを防止し、第1のリング部751を保持面71aに対して垂直に上昇させることできる。
In particular, in a state where the holding surface deforming means 75 and the table 70 are tilted in the + X direction using the
The force of the first
In that respect, in the present invention, when the first
中央部750を、第1の圧電アクチュエータ755Aを用いて上昇させる際と同様に、第2の圧電アクチュエータ755Bや第3の圧電アクチュエータ755Cを作動させて、第1のリング部751や第2のリング部752を保持面71aに垂直な方向に上昇させることができる。
その際には、第1のリング部751と第2のリング部752との間、及び第2のリング部752と筒部753との間に配設された複数の溝756aと球756bとが、同様に作用することによって、第1のリング部751や第2のリング部752が+X方向と−Z方向の間の方向にずれるのを防ぎ、第1のリング部751の外側の側面751cと第2のリング部752の内側の側面752dとが、そして第2のリング部752の外側の側面752cと筒部753の内側の側面753dとが、接触するのを防ぐことができる。
The second
At that time, a plurality of
溝756a及び球756bによる上記のような作用効果は、中央部750、第1のリング部751、及び第2のリング部752が上昇するときだけでなく、それらが下降するときにも発揮されることは言うに及ばず、これより、中央部750、第1のリング部751、及び第2のリング部752をそれぞれテーブル70の保持面71aに垂直な方向に昇降させて、軸765を中心とする同一円周上において等しい高さを維持しながら、保持面71aを変形することができる。
The above-mentioned effects of the
上記のように、保持面変形手段75を用いてテーブル70の保持面71aを目的の形状に変形した後、再び、Z軸方向移動手段5を制御して研磨手段4を駆動させて、回転する研磨パッド44を被加工物Wの表面Waと当接する高さ位置まで下降させる。そして、研磨パッド44を被加工物Wの表面Waに当接させて研磨加工を再開する。このとき、同様に、研磨加工中に測定光を用いた非接触厚み測定器等を用いて被加工物Wの厚みを測定して、再び厚みが均一でなくなった際には研磨加工を中断して、保持面変形手段75を用いた保持面71aの変形を行う。研磨パッド44の当接と保持面71aの変形とを適宜行うことにより、被加工物Wを均一な厚みに仕上げることができる。
As described above, after the holding
なお、例えば、テーブル70に保持された被加工物Wの表面Waを覆うように研磨パッド44を接触させて被加工物Wを研磨加工するCMP研磨や乾式研磨等においては、被加工物Wの中心付近が研磨されやすい。かかる場合においては、例えば、ある程度研磨加工を行った後に、接触面755aの高さを調整して、中央部750の高さ位置を第1のリング部751の高さ位置より低くするとともに、第1のリング部751の高さ位置を第2のリング部752の高さ位置よりも低く位置付けることによって、テーブル70の保持面71aを中凹の形状に変形してから、再び研磨加工を行い、被加工物Wの表面Waを平坦にすることができる。
In addition, for example, in CMP polishing or dry polishing in which the
保持面変形手段75を用いることにより、保持面71aの形状を、上記のような中凸、中凹に限定されない様々な形状に変形できる。例えば、中央部750の高さ、第1のリング部751の高さ、及び第2のリング部752の高さを同じだけ上昇させることにより、テーブル70の保持面71aを平坦に保ちながら、テーブル70の高さを上昇させることもできる。
By using the holding surface deforming means 75, the shape of the holding
本発明によれば、被加工物Wの厚みを均一にするために、研磨パッド44の研磨部材441を削って研磨面を調整するのではなく、圧電アクチュエータ755の接触面775aの高さを調節してテーブル70を押し上げることにより、保持面71aの形状を可逆的に変形するため、研磨部材441の消耗を抑えることができ、長期的な加工品質の維持が可能になる。
また、研削砥石で被加工物を研削する研削装置に用いて、研削砥石の研削面に対して保持面を平行にしたり、僅かに傾けたりする制御を行ってもよい。
According to the present invention, in order to make the thickness of the workpiece W uniform, the height of the contact surface 775a of the
Further, the holding surface may be controlled to be parallel to or slightly tilted with respect to the grinding surface of the grinding wheel by using the grinding device for grinding the workpiece with the grinding wheel.
1:加工装置 2:制御手段 3:スラリ供給手段
30:スラリ流路 30a:入口 30b:出口
4:研磨手段 40:スピンドル
41:スピンドルハウジング 42:モータ 43:マウント 44:研磨パッド
440:円板 441:研磨部材 45:回転軸
5:Z軸方向移動手段 50:ボールネジ 51:ガイドレール 52:モータ
53:昇降板 54:ホルダ 55:回転軸
7:保持ユニット 70:テーブル 71:吸引部 71a:保持面 72:枠体
73:吸引源 74:連通手段 741:支持部材
75:保持面変形手段
750:中央部 750a:中央部の上面 750b:中央部の下面
750c:中央部の側面
751:第1のリング部 751a:第1のリング部の上面
751b:第1のリング部の下面 751c:第1のリングの外側の側面
751d:第1のリングの内側の側面
752:第2のリング部 752a:第2のリング部の上面
752b:第2のリング部の下面 752c:第2のリング部の外側の側面
752d:第2のリング部の内側の側面
753:筒部 753d:筒部の内側の側面
754:基台 754a:基台の上面
755A、755B、755C:圧電アクチュエータ 755a:接触面
756:ガイド部 756a:溝 756b:球 756c:溝の側面
76:回転手段 760:ロータリージョイント 761:モータ
762:ケーシング 765:回転軸
77:カバー 78:蛇腹 790:支柱 791:傾き変更軸
8:Y軸方向移動手段 80:ボールネジ 81:ガイドレール 82:モータ
83:Y軸ベース 85:回転軸
90:電源部
W:被加工物 Wa:被加工物の上面
D1:中央部と第1のリング部との間隔
D2:第1のリング部と第2のリング部との間隔
D3:第2のリング部と筒部との間隔
1: Processing equipment 2: Control means 3: Slurry supply means 30: Slurry flow path 30a: Inlet 30b: Outlet 4: Polishing means 40: Spindle 41: Spindle housing 42: Motor 43: Mount 44: Polishing pad 440: Disc 441 : Polishing member 45: Rotating shaft 5: Z-axis direction moving means 50: Ball screw 51: Guide rail 52: Motor 53: Lifting plate 54: Holder 55: Rotating shaft 7: Holding unit 70: Table 71: Suction part 71a: Holding surface 72: Frame 73: Suction source 74: Communication means 741: Support member 75: Holding surface deformation means 750: Central part 750a: Central part upper surface 750b: Central part lower surface 750c: Central part side surface 751: First ring Part 751a: Upper surface of the first ring portion 751b: Lower surface of the first ring portion 751c: Outer side surface of the first ring 751d: Inner side surface of the first ring 752: Second ring portion 752a: Second 752b: Lower surface of the second ring portion 752c: Outer side surface of the second ring portion 752d: Inner side surface of the second ring portion 753: Cylindrical portion 753d: Inner side surface of the tubular portion 754: Base 754a: Top surface of base 755A, 755B, 755C: piezoelectric actuator 755a: Contact surface 756: Guide part 756a: Groove 756b: Sphere 756c: Groove side surface 76: Rotating means 760: Rotary joint 761: Motor 762: Casing 765 : Rotating shaft 77: Cover 78: Bellows 790: Strut 791: Tilt changing shaft 8: Y-axis direction moving means 80: Ball screw 81: Guide rail 82: Motor 83: Y-axis base 85: Rotating shaft 90: Power supply unit W: Cover Workpiece Wa: Upper surface of the work piece D1: Distance between the central part and the first ring part D2: Distance between the first ring part and the second ring part D3: Between the second ring part and the cylinder part interval
Claims (3)
上面に該保持面を有するテーブルと、該保持面を吸引源に連通させる連通手段と、
該テーブルを下から支持し該保持面を変形させる保持面変形手段と、を備え、
該保持面変形手段は、該保持面中心を通る軸に中心を位置付けた円柱状の中央部と、
該中央部を囲繞する第1のリング部と、
該第1のリング部を囲繞する第2のリング部と、
該第2のリング部を囲繞する筒部と、
該筒部の下端を塞ぐ基台と、
該基台の上面と該中央部の下面との間、該基台の上面と第1のリング部の下面との間、および、該基台の上面と該第2のリング部の下面との間、にそれぞれ配設される圧電アクチュエータと、
該中央部、該第1のリング部、該第2のリング部、のそれぞれを、該保持面に対して垂直方向に昇降可能とするガイド部と、を備えた保持ユニット。 A holding unit having a holding surface for holding a work piece.
A table having the holding surface on the upper surface, and a communicating means for communicating the holding surface with the suction source.
A holding surface deforming means for supporting the table from below and deforming the holding surface is provided.
The holding surface deforming means includes a columnar central portion whose center is positioned on an axis passing through the center of the holding surface.
A first ring portion surrounding the central portion and
A second ring portion surrounding the first ring portion and
A tubular portion that surrounds the second ring portion and
A base that closes the lower end of the cylinder and
Between the upper surface of the base and the lower surface of the central portion, between the upper surface of the base and the lower surface of the first ring portion, and between the upper surface of the base and the lower surface of the second ring portion. Piezoelectric actuators arranged in between,
A holding unit including a guide portion that allows each of the central portion, the first ring portion, and the second ring portion to be raised and lowered in a direction perpendicular to the holding surface.
該保持面中心を中心とし等角度で少なくとも3ヵ所に配設され、
該中央部と該第1のリング部、該第1のリング部と該第2のリング部、該第2のリング部と該筒部、の向かい合うそれぞれの側面に向かい合わせで形成される溝と、
該溝に収容され上下方向に移動可能な球またはローラと、を備えた請求項1記載の保持ユニット。 The guide part
It is arranged at at least three places at an equal angle around the center of the holding surface.
A groove formed so as to face the respective side surfaces of the central portion and the first ring portion, the first ring portion and the second ring portion, and the second ring portion and the tubular portion. ,
The holding unit according to claim 1, further comprising a ball or roller housed in the groove and movable in the vertical direction.
該圧電アクチュエータに直流電圧を供給する電源部と、
該中央部を支持する該圧電アクチュエータ、該第1のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、該第2のリング部を支持する該圧電アクチュエータ、のそれぞれに供給する電圧を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段により電圧を制御し、該圧電アクチュエータの長さを変え、該中央部と該第1のリング部と該第2のリング部との高さをそれぞれ調整し該保持面形状を変形させ該保持面が保持する被加工物を加工手段の加工具で加工する加工装置。 A processing apparatus including the holding unit according to claim 1.
A power supply unit that supplies a DC voltage to the piezoelectric actuator,
A control means for controlling the voltage supplied to each of the piezoelectric actuator that supports the central portion, the piezoelectric actuator that supports the first ring portion, and the piezoelectric actuator that supports the second ring portion. Prepare,
The voltage is controlled by the control means, the length of the piezoelectric actuator is changed, the heights of the central portion, the first ring portion, and the second ring portion are adjusted, and the shape of the holding surface is deformed. A processing device that processes an workpiece held by the holding surface with a processing tool of a processing means.
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