JP6196898B2 - Charging device - Google Patents

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Description

本発明は、ラップ定盤の表面に砥粒を埋め込むチャージング装置に関する。   The present invention relates to a charging apparatus that embeds abrasive grains on the surface of a lapping surface plate.

半導体デバイスの製造工程においては、略円板形状のウエーハの表面がラップ装置で研磨され、研磨されたウエーハの表面にIC、LSI等のデバイスが形成されている。ラップ装置の定盤の表面には砥粒が埋設されており、定盤の表面にウエーハ等の被加工物が回転接触されることで研磨加工が実施される。このようなラップ装置では、研磨加工によって定盤の表面の砥粒が徐々に摩耗して研磨機能が低下するため、定盤の表面に対して定期的に砥粒を埋設する必要がある。従来、定盤に対して砥粒を埋設する装置として、超音波式のチャージング装置が知られている(特許文献1参照)。   In the manufacturing process of a semiconductor device, the surface of a substantially disk-shaped wafer is polished by a lapping apparatus, and devices such as IC and LSI are formed on the polished wafer surface. Abrasive grains are embedded on the surface of the surface plate of the lapping apparatus, and polishing is performed by rotating a workpiece such as a wafer on the surface of the surface plate. In such a lapping apparatus, the abrasive grains on the surface of the surface plate are gradually worn by the polishing process and the polishing function is lowered. Therefore, it is necessary to periodically bury the abrasive grains on the surface of the surface plate. Conventionally, an ultrasonic charging apparatus is known as an apparatus for embedding abrasive grains on a surface plate (see Patent Document 1).

特許文献1に記載のチャージング装置は、砥粒を含む砥液を定盤の表面に供給しつつ、砥粒埋設用の治具を超音波振動させて、定盤の表面に砥粒を打ち込むように構成されている。砥粒埋設用の治具には、超音波振動する複数の押圧部材が設けられており、各押圧部材には定盤の表面に対する圧力を高める錘が取り付けられている。そして、超音波振動する押圧部材の下面と定盤の表面との隙間に砥液が侵入して、錘付きの押圧部材によって砥液中の砥粒が定盤の表面に打ち込まれることで、無数の砥粒が定盤の表面に対して効率良く埋設される。   The charging apparatus described in Patent Document 1 drives abrasive grains on the surface of the surface plate by ultrasonically vibrating an abrasive embedding jig while supplying abrasive liquid containing abrasive particles to the surface of the surface plate. It is configured as follows. A plurality of pressing members that vibrate ultrasonically are provided in the jig for embedding abrasive grains, and weights that increase pressure on the surface of the surface plate are attached to the pressing members. And, the abrasive liquid enters the gap between the lower surface of the pressing member that vibrates ultrasonically and the surface of the surface plate, and the abrasive grains in the abrasive liquid are driven into the surface of the surface plate by the pressing member with a weight, so that Are effectively embedded in the surface of the surface plate.

特許第5209378号公報Japanese Patent No. 5209378

しかしながら、特許文献1に記載のチャージング装置は、定盤の表面に対する押圧条件を変更する場合には、その都度装置の稼働を停止させて砥粒埋設用の治具の錘を交換しなければならない。このため、オペレータの作業が煩雑であると共に生産性が悪いという問題があった。   However, in the charging device described in Patent Document 1, when changing the pressing condition for the surface of the surface plate, the operation of the device must be stopped and the weight of the jig for embedding the abrasive grains must be replaced each time. Don't be. Therefore, there are problems that the operator's work is complicated and productivity is poor.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、定盤の表面に対する押圧条件を容易に調整可能なチャージング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a charging device capable of easily adjusting the pressing condition against the surface of the surface plate.

本発明のチャージング装置は、被加工物を研磨加工するラップ定盤の表面に砥粒を埋め込み固定するチャージング装置であって、回転可能に支持された定盤と、該定盤を回転せしめる定盤回転手段と、該定盤の表面に砥粒を含む砥液を供給する砥液供給手段と、該砥液供給手段によって供給された砥液に含まれる砥粒を該定盤の表面に埋設する砥粒埋設手段と、該砥粒埋設手段を下端に装着して鉛直方向の回転軸を中心に該砥粒埋設手段を回転させる回転手段と、該回転手段を該定盤の表面に対して上下動させる上下可動手段とを具備し、該砥粒埋設手段は、該定盤の表面と対向する押圧面を有する押圧部及び該押圧部を上方から支持し立設した支持軸部を有する押圧部材と、該押圧部材の該支持軸部に配設され該押圧面に超音波を付与する超音波振動子と、該回転手段の下端に装着され複数の該押圧部材を保持したケース部材と、該超音波振動子に交流電力を印加する電力供給部とを具備し、該ケース部材は、円盤形状で内部に中空領域を有し且つ回転中心となる中心に該回転手段の下端に装着されるシャフトが上方に立設し、1以上の該押圧部材が該押圧部を下方に突出させ該支持軸部及び該超音波振動子を該中空領域に収容した状態で配設され、該電力供給部は、該ケース部材の上面に配設され回転するリング状電極と、外部電源に連通し上側から該リング状電極と接触して配設された給電ブラシを備えた固定部材とからなり、回転する該リング状電極と固定された該給電ブラシとの接触により、回転する該ケース部材の内部に収容された該超音波振動子に電力を供給すること、を特徴とする。   The charging device of the present invention is a charging device for embedding and fixing abrasive grains on the surface of a lapping surface plate for polishing a workpiece. The surface plate is rotatably supported, and the surface plate is rotated. A surface plate rotating means, an abrasive liquid supply means for supplying an abrasive liquid containing abrasive grains to the surface of the surface plate, and abrasive grains contained in the abrasive liquid supplied by the abrasive liquid supply means on the surface of the surface plate Abrasive embedding means for embedding, a rotating means for mounting the abrasive grain embedding means at the lower end and rotating the abrasive grain embedding means about a vertical rotation axis, and the rotating means relative to the surface of the surface plate The abrasive grain burying means has a pressing portion having a pressing surface facing the surface of the surface plate and a support shaft portion that supports the pressing portion from above and stands upright. A pressing member and disposed on the support shaft portion of the pressing member to apply ultrasonic waves to the pressing surface An ultrasonic vibrator, a case member attached to the lower end of the rotating means and holding the plurality of pressing members, and a power supply unit for applying AC power to the ultrasonic vibrator, the case member comprising a disk A shaft that is shaped and has a hollow area inside, and that is mounted at the lower end of the rotating means at the center that is the center of rotation, stands upward, and one or more pressing members project the pressing portion downward to support the shaft. The shaft portion and the ultrasonic transducer are disposed in a state of being accommodated in the hollow region, and the power supply portion communicates with a rotating ring electrode disposed on the upper surface of the case member and an external power source from above. A fixing member having a power supply brush disposed in contact with the ring-shaped electrode, and accommodated in the rotating case member by contact between the rotating ring-shaped electrode and the fixed power supply brush. To supply power to the ultrasonic transducer , Characterized by.

この構成によれば、上下可動手段によって回転手段の下端に装着された砥粒埋設手段が定盤の表面に対して上下動されることで、定盤の表面に対する砥粒埋設手段の圧力が調整される。そして、砥粒埋設手段の押圧部材の押圧面と定盤の表面との隙間に砥液が侵入して、押圧部材に超音波振動が付与されることで、押圧部材の押圧面によって砥液内の砥粒が定盤の表面に打ち込まれる。このように、定盤の表面に効率良く砥粒を埋設することができると共に、押圧条件を変更する際にはオペレータに煩雑な作業が生じることがない。また、砥粒埋設手段のケース部材の上面に配設されたリング状電極と、外部電源に接続された固定部材の給電ブラシとによってスリップリング機構が構成されている。スリップリング機構により給電系統が形成されているため、ケース部材のシャフトを給電系統に干渉させることなく回転手段に接続することができる。よって、回転手段によってシャフトを介して砥粒埋設手段を回転させた状態で超音波振動子を通電することができ、さらに上下可動手段によってシャフトを介して砥粒埋設手段を上下方向に可動させることができる。また、ケース部材の上面にリング状電極を設けたので、既存のスリップリング機構を使用する構成と比較して、砥粒埋設手段を薄く形成することができる。   According to this configuration, the abrasive embedding means mounted on the lower end of the rotating means is moved up and down by the vertically movable means to adjust the pressure of the abrasive embedding means against the surface of the surface plate. Is done. Then, the abrasive liquid enters the gap between the pressing surface of the pressing member of the abrasive grain embedding means and the surface of the surface plate, and ultrasonic vibration is applied to the pressing member, so that the pressing surface of the pressing member causes the inside of the abrasive liquid to enter. Abrasive grains are driven into the surface of the surface plate. As described above, the abrasive grains can be efficiently embedded in the surface of the surface plate, and the operator does not have a troublesome work when changing the pressing condition. Further, a slip ring mechanism is constituted by a ring-like electrode disposed on the upper surface of the case member of the abrasive grain embedding means and a power supply brush of a fixing member connected to an external power source. Since the power feeding system is formed by the slip ring mechanism, the shaft of the case member can be connected to the rotating means without interfering with the power feeding system. Therefore, it is possible to energize the ultrasonic vibrator while rotating the abrasive grain embedding means via the shaft by the rotating means, and further moving the abrasive grain embedding means vertically via the shaft by the vertically movable means. Can do. Moreover, since the ring-shaped electrode is provided on the upper surface of the case member, the abrasive grain embedding means can be formed thinner than the configuration using the existing slip ring mechanism.

本発明によれば、上下可動手段によって定盤の表面に対する砥粒埋設手段の圧力を調整することで、定盤の表面に対する押圧条件を容易に調整することができる。   According to the present invention, the pressing condition for the surface of the surface plate can be easily adjusted by adjusting the pressure of the abrasive grain embedding unit with respect to the surface of the surface plate by the vertically movable means.

本実施の形態に係るチャージング装置の斜視図である。It is a perspective view of the charging device which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る砥粒埋設手段の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the abrasive grain embedding means concerning this Embodiment. 本実施の形態に係る砥粒埋設手段から上蓋部を省略した斜視図である。It is the perspective view which abbreviate | omitted the upper cover part from the abrasive grain embedding means which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る砥粒埋設手段の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the abrasive grain burying means which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係るチャージング装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the charging device which concerns on this Embodiment.

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るチャージング装置について説明する。図1は、本実施の形態に係るチャージング装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係るチャージング装置は、図1に示す構成に限定されない。チャージング装置は、定盤の表面に対する押圧条件を砥粒埋設手段の上下動により調整可能な構成であれば、どのように構成されていてもよい。   Hereinafter, a charging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of the charging apparatus according to the present embodiment. Note that the charging apparatus according to the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. The charging device may be configured in any manner as long as the pressing condition against the surface of the surface plate can be adjusted by the vertical movement of the abrasive embedding means.

図1に示すように、チャージング装置1は、被加工物の研磨加工に使用される定盤11の表面21に砥粒を埋め込み固定するように構成されている。チャージング装置1の定盤11は、錫等の金属材料で中央が開口された円盤状に形成されており、基台12上に回転可能に支持されている。基台12内には定盤11を回転せしめる定盤回転手段13が設けられており、定盤回転手段13は回転軸23を通じて定盤11の開口に連結されている。また、基台12上には、砥粒を含む砥液を定盤11の表面21に供給する砥液供給手段14が設けられている。砥液には、例えば、0.05μm〜1μmの粒径のダイヤモンド砥粒が含まれている。   As shown in FIG. 1, the charging apparatus 1 is configured to embed and fix abrasive grains on a surface 21 of a surface plate 11 used for polishing a workpiece. The surface plate 11 of the charging device 1 is formed in a disk shape having a center opened with a metal material such as tin, and is rotatably supported on the base 12. A surface plate rotating means 13 for rotating the surface plate 11 is provided in the base 12, and the surface plate rotating means 13 is connected to an opening of the surface plate 11 through a rotation shaft 23. On the base 12, an abrasive liquid supply means 14 for supplying an abrasive liquid containing abrasive grains to the surface 21 of the surface plate 11 is provided. The abrasive liquid contains, for example, diamond abrasive grains having a particle diameter of 0.05 μm to 1 μm.

定盤11の後方の支柱部15には、砥液に含まれる砥粒を定盤11の表面21に埋設する砥粒埋設手段16が支持されている。砥粒埋設手段16は、超音波振動式の砥粒埋設用治具であり、定盤11の表面21に近づけられた状態で、砥液中の砥粒を打ち込むことで定盤11の表面21に埋設している。また、砥粒埋設手段16は、回転手段17の下端に装着されており、回転手段17によって鉛直方向(Z軸方向)の回転軸回りに回転される。この回転手段17は支柱部15に設けられた上下可動手段18にハウジング25を介して支持されており、上下可動手段18によって回転手段17が定盤11の表面21に対して上下動される。   Abrasive grain embedding means 16 for embedding abrasive grains contained in the abrasive liquid on the surface 21 of the surface plate 11 is supported on the column part 15 behind the surface plate 11. The abrasive grain embedding means 16 is an ultrasonic vibration type abrasive grain embedding jig, and is driven into the surface 21 of the surface plate 11 by driving abrasive grains in the abrasive liquid while being brought close to the surface 21 of the surface plate 11. Buried in Further, the abrasive grain embedding means 16 is attached to the lower end of the rotating means 17 and is rotated around the rotation axis in the vertical direction (Z-axis direction) by the rotating means 17. The rotating means 17 is supported on a vertically movable means 18 provided on the support column 15 via a housing 25, and the rotating means 17 is moved up and down with respect to the surface 21 of the surface plate 11 by the vertically movable means 18.

上下可動手段18は、支柱部15の前面に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール26と、一対のガイドレール26にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル27とを有している。Z軸テーブル27の前面には、ハウジング25を介して回転手段17及び砥粒埋設手段16が支持されている。Z軸テーブル27の背面側には、図示しないナット部が形成され、ナット部にボールネジ28が螺合されている。ボールネジ28の一端部に連結された駆動モータ29によりボールネジ28が回転駆動されることで、回転手段17の下端に装着された砥粒埋設手段16がガイドレール26に沿ってZ軸方向に移動される。   The vertically movable means 18 has a pair of guide rails 26 arranged in front of the support column 15 and parallel to the Z-axis direction, and a motor-driven Z-axis table 27 slidably installed on the pair of guide rails 26. doing. The rotating means 17 and the abrasive grain embedding means 16 are supported on the front surface of the Z-axis table 27 via the housing 25. A nut portion (not shown) is formed on the back side of the Z-axis table 27, and a ball screw 28 is screwed into the nut portion. When the ball screw 28 is rotationally driven by a drive motor 29 connected to one end of the ball screw 28, the abrasive grain embedding means 16 attached to the lower end of the rotating means 17 is moved along the guide rail 26 in the Z-axis direction. The

このように、チャージング装置1では、砥液供給手段14から砥粒を含む砥液が定盤11の表面21に供給され、定盤11の回転方向の下流に位置する砥粒埋設手段16によって砥粒が定盤11の表面21に埋設される。このとき、上下可動手段18によって定盤11の表面21に対する砥粒埋設手段16の圧力(上下位置)が調整されている。よって、砥粒埋設手段16の押圧条件を変更する場合にも、オペレータに煩雑な作業が発生することがなく、作業時間を短出することができる。   As described above, in the charging apparatus 1, the abrasive liquid containing abrasive grains is supplied from the abrasive liquid supply means 14 to the surface 21 of the surface plate 11, and the abrasive embedding means 16 located downstream in the rotation direction of the surface plate 11. Abrasive grains are embedded in the surface 21 of the surface plate 11. At this time, the pressure (up and down position) of the abrasive grain embedding means 16 against the surface 21 of the surface plate 11 is adjusted by the up and down movable means 18. Therefore, even when the pressing condition of the abrasive grain embedding means 16 is changed, a troublesome operation is not generated for the operator, and the operation time can be shortened.

ところで、上下可動手段18で砥粒埋設手段16の押圧条件を変更する構成では、回転手段17の下端に砥粒埋設手段16が回転可能に装着されている。このため、砥粒埋設手段16の回転を許容しつつ、砥粒埋設手段16に電力を供給する必要があり、砥粒埋設手段16に対する給電系統が問題になる。また、回転手段17と共に砥粒埋設手段16が上下動されるため、装置全体の小型化を図るためには、砥粒埋設手段16の高さ寸法を抑えなければならない。そこで、砥粒埋設手段16ではスリップリング機構を内部に組み込むことで、回転手段17に装着された砥粒埋設手段16の給電系統を確保するのと同時に高さ寸法を抑えている。   Incidentally, in the configuration in which the pressing condition of the abrasive grain embedding means 16 is changed by the vertically movable means 18, the abrasive grain embedding means 16 is rotatably attached to the lower end of the rotating means 17. For this reason, it is necessary to supply electric power to the abrasive grain embedding means 16 while allowing the abrasive grain embedding means 16 to rotate, and a power supply system for the abrasive grain embedding means 16 becomes a problem. Further, since the abrasive burying means 16 is moved up and down together with the rotating means 17, the height dimension of the abrasive burying means 16 must be suppressed in order to reduce the size of the entire apparatus. In view of this, the abrasive burying means 16 incorporates a slip ring mechanism inside, thereby ensuring a power supply system for the abrasive burying means 16 attached to the rotating means 17 and simultaneously suppressing the height dimension.

以下、図2から図4を参照して、砥粒埋設手段について説明する。図2は、本実施の形態に係る砥粒埋設手段の外観斜視図である。図3は、本実施の形態に係る砥粒埋設手段から上蓋部を省略した斜視図である。図4は、本実施の形態に係る砥粒埋設手段の断面模式図である。   Hereinafter, the abrasive grain embedding means will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an external perspective view of the abrasive grain embedding means according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view in which the upper lid portion is omitted from the abrasive grain embedding means according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of abrasive grain embedding means according to the present embodiment.

図2及び図3に示すように、砥粒埋設手段16のケース部材31は、円形の下蓋部32及び上蓋部33の間に環状の側壁部34を挟み込んで、中空領域を有する円盤形状に形成されている。ケース部材31の回転中心には、上蓋部33を上下に貫通するシャフト35が立設されており、ケース部材31はシャフト35を通じて回転手段17(図1参照)の下端に装着される。ケース部材31の中空領域には、シャフト35の周囲に120度間隔で3つの押圧部材36が保持されている。各押圧部材36には、超音波振動子37が装着されており、各超音波振動子37に交流電力(交流電圧)が印加されることで各押圧部材36が上下方向に超音波振動される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the case member 31 of the abrasive grain embedding means 16 has a disc shape having a hollow region with an annular side wall portion 34 sandwiched between a circular lower lid portion 32 and an upper lid portion 33. Is formed. A shaft 35 penetrating the upper lid 33 vertically is provided at the center of rotation of the case member 31, and the case member 31 is attached to the lower end of the rotating means 17 (see FIG. 1) through the shaft 35. Three pressing members 36 are held around the shaft 35 at intervals of 120 degrees in the hollow region of the case member 31. Each pressing member 36 is equipped with an ultrasonic transducer 37, and by applying AC power (AC voltage) to each ultrasonic transducer 37, each pressing member 36 is ultrasonically vibrated in the vertical direction. .

また、上蓋部33の上部には、ケース部材31の内部の超音波振動子37に電力を供給する電力供給部38が設けられている。電力供給部38は、ケース部材31の上面39に埋設された大小2つのリング状電極41、42(図4参照)と、リング状電極41、42の上方で支持された固定部材43とで構成される。大小2つのリング状電極41、42は、上蓋部33の上面39に同心円状に埋設されており、外側のリング状電極41がプラス電極、内側のリング状電極42がマイナス電極になっている。各リング状電極41、42は、超音波振動子37の電極71、72、73に接続されている。   In addition, a power supply unit 38 that supplies power to the ultrasonic transducer 37 inside the case member 31 is provided on the upper lid portion 33. The power supply unit 38 includes two large and small ring-shaped electrodes 41 and 42 (see FIG. 4) embedded in the upper surface 39 of the case member 31 and a fixing member 43 supported above the ring-shaped electrodes 41 and 42. Is done. The two large and small ring-shaped electrodes 41 and 42 are concentrically embedded in the upper surface 39 of the upper lid portion 33, and the outer ring-shaped electrode 41 is a plus electrode and the inner ring-shaped electrode 42 is a minus electrode. Each ring-shaped electrode 41, 42 is connected to electrodes 71, 72, 73 of the ultrasonic transducer 37.

固定部材43は、ベアリング51、52を介してケース部材31の回転から遮断された状態で、リング状電極41、42に対して上下に対向するように支持されている(図4参照)。固定部材43には、チャージング装置1の外部電源(不図示)から延びる配線53(図1参照)が接続されるソケット54が支持されている。固定部材43の下面には、各リング状電極41、42の浅溝44、45を摺動する複数の給電ブラシ46、47が設けられている。各給電ブラシ46、47は、それぞれ大小2つのリング状電極41、42に接触することで、外部電源から超音波振動子37に電力を供給している。   The fixing member 43 is supported so as to face the ring-shaped electrodes 41 and 42 in the vertical direction while being blocked from the rotation of the case member 31 via the bearings 51 and 52 (see FIG. 4). The fixing member 43 supports a socket 54 to which a wiring 53 (see FIG. 1) extending from an external power source (not shown) of the charging device 1 is connected. A plurality of power supply brushes 46 and 47 that slide in the shallow grooves 44 and 45 of the ring-shaped electrodes 41 and 42 are provided on the lower surface of the fixing member 43. Each of the power supply brushes 46 and 47 is in contact with the two large and small ring electrodes 41 and 42 to supply power to the ultrasonic transducer 37 from an external power source.

図4に示すように、押圧部材36は、下蓋部32から押圧面66を突出させた状態でケース部材31の内部に収容されている。押圧部材36は、円形の基台部分61からネジ部分62を上方に突出させた支持軸部63を有している。支持軸部63のネジ部分62には、環状の超音波振動子37が2段重ねで装着され、上段の超音波振動子37から突出したネジ部分62に固定ナット64が締め付けられている。超音波振動子37は上側電極71、中間電極72、下側電極73の3つの電極間に挟まれており、上側電極71及び下側電極73はプラス電極、中間電極72はマイナス電極になっている。   As shown in FIG. 4, the pressing member 36 is housed inside the case member 31 with the pressing surface 66 protruding from the lower lid portion 32. The pressing member 36 has a support shaft portion 63 in which a screw portion 62 protrudes upward from a circular base portion 61. An annular ultrasonic transducer 37 is mounted in two stages on the screw portion 62 of the support shaft 63, and a fixing nut 64 is fastened to the screw portion 62 protruding from the upper ultrasonic transducer 37. The ultrasonic transducer 37 is sandwiched between three electrodes, an upper electrode 71, an intermediate electrode 72, and a lower electrode 73. The upper electrode 71 and the lower electrode 73 are positive electrodes, and the intermediate electrode 72 is a negative electrode. Yes.

このため、上側電極71及び下側電極73は外側のリング状電極41に接続され、中間電極72は内側のリング状電極42に接続されている。このように、支持軸部63の基台部分61の上面には、2段重ねの超音波振動子37が上側電極71、中間電極72、下側電極73に挟まれた状態でネジ止めされている。一方、支持軸部63の基台部分61の下面には、定盤11の表面21(図1参照)に砥粒を打ち込む押圧部65が支持されている。押圧部65は、例えば、セラミックスによって円形に形成されており、定盤11の表面21に対向する押圧面66には砥液を保持する溝67が形成されている。   For this reason, the upper electrode 71 and the lower electrode 73 are connected to the outer ring-shaped electrode 41, and the intermediate electrode 72 is connected to the inner ring-shaped electrode 42. As described above, the two-layered ultrasonic transducer 37 is screwed to the upper surface of the base portion 61 of the support shaft portion 63 while being sandwiched between the upper electrode 71, the intermediate electrode 72, and the lower electrode 73. Yes. On the other hand, on the lower surface of the base portion 61 of the support shaft portion 63, a pressing portion 65 for driving abrasive grains onto the surface 21 (see FIG. 1) of the surface plate 11 is supported. The pressing portion 65 is formed, for example, in a circular shape with ceramics, and a groove 67 that holds the abrasive liquid is formed on the pressing surface 66 that faces the surface 21 of the surface plate 11.

また、支持軸部63の基台部分61にはフランジ部68が形成されており、フランジ部68により下蓋部32に抜け止め状態で保持されている。このように構成された押圧部材36は、上側電極71、中間電極72、下側電極73に交流電力が印加されることで、押圧面66に超音波振動が付与される。これにより、押圧部材36の押圧面66によって砥粒が打ち込まれて、定盤11の表面21に砥粒が埋設される。なお、超音波振動子37は、例えばチタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)、リチウムナイオベート(LiNbO3)、リチウムタンタレート(LiTaO3)等の圧電セラミックスで形成される。   In addition, a flange portion 68 is formed on the base portion 61 of the support shaft portion 63, and is held by the flange portion 68 in a state of being prevented from being detached from the lower lid portion 32. The pressing member 36 configured in this manner imparts ultrasonic vibration to the pressing surface 66 when AC power is applied to the upper electrode 71, the intermediate electrode 72, and the lower electrode 73. Thereby, abrasive grains are driven by the pressing surface 66 of the pressing member 36, and the abrasive grains are embedded in the surface 21 of the surface plate 11. The ultrasonic vibrator 37 is made of piezoelectric ceramics such as barium titanate (BaTiO3), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O3), lithium niobate (LiNbO3), and lithium tantalate (LiTaO3). It is formed.

ここで、図4を参照して砥粒埋設手段の給電系統について、より詳細に説明する。上蓋部33の上面39には、中央のシャフト35の外周面に沿って環状の内周凸部55が突出しており、さらに内周凸部55の径方向外側には環状の外周凸部56が取り付けられている。この内周凸部55と外周凸部56とにより、上蓋部33の上面39に環状溝57が形成される。環状溝57の底面には、大小2つのリング状電極41、42が上面から露出した状態で埋設されている。また、上蓋部33の上面39には、環状溝57を覆うように固定部材43が配設されている。固定部材43の外周部分58は上蓋部33の環状溝57に入り込むように形成され、固定部材43の中央部分59はシャフト35を通すように開口されている。   Here, the power supply system of the abrasive grain embedding means will be described in more detail with reference to FIG. On the upper surface 39 of the upper lid portion 33, an annular inner peripheral convex portion 55 protrudes along the outer peripheral surface of the central shaft 35, and an annular outer peripheral convex portion 56 is attached to the radially outer side of the inner peripheral convex portion 55. . An annular groove 57 is formed on the upper surface 39 of the upper lid portion 33 by the inner peripheral convex portion 55 and the outer peripheral convex portion 56. On the bottom surface of the annular groove 57, two large and small ring-shaped electrodes 41, 42 are embedded in a state of being exposed from the top surface. A fixing member 43 is disposed on the upper surface 39 of the upper lid portion 33 so as to cover the annular groove 57. The outer peripheral portion 58 of the fixing member 43 is formed so as to enter the annular groove 57 of the upper lid portion 33, and the central portion 59 of the fixing member 43 is opened so as to allow the shaft 35 to pass therethrough.

固定部材43の外周部分58は、ベアリング51を介して内周凸部55の外周面に内側から支持され、ベアリング52を介して外周凸部56に外側から支持されている。このため、固定部材43に対してケース部材31が自由に回転して、ケース部材31の回転力が固定部材43に伝わることがない。固定部材43の下面には、リング状電極41、42に接触する給電ブラシ46、47が設けられている。この場合、ケース部材31と共にリング状電極41、42が回転されても、給電ブラシ46、47がリング状電極41、42の上面を摺動するため、給電ブラシ46、47とリング状電極41、42の接続が維持される。   The outer peripheral portion 58 of the fixing member 43 is supported from the inner side on the outer peripheral surface of the inner peripheral convex portion 55 via the bearing 51, and is supported from the outer side to the outer peripheral convex portion 56 via the bearing 52. For this reason, the case member 31 rotates freely with respect to the fixing member 43, and the rotational force of the case member 31 is not transmitted to the fixing member 43. On the lower surface of the fixing member 43, power supply brushes 46 and 47 that are in contact with the ring-shaped electrodes 41 and 42 are provided. In this case, even if the ring-shaped electrodes 41 and 42 are rotated together with the case member 31, the power supply brushes 46 and 47 slide on the upper surfaces of the ring-shaped electrodes 41 and 42. 42 connections are maintained.

給電ブラシ46、47には、固定部材43内の配線を通じて外部電源が接続(連通)され、リング状電極41、42にはケース部材31内の配線を通じて超音波振動子37が接続されている。よって、ケース部材31が回転する場合であっても、超音波振動子37に外部電極から交流電力を印加して押圧部材36を超音波振動させることができる。このように、砥粒埋設手段16には、リング状電極41、42と給電ブラシ46、47によりスリップリング機構が形成されている。このスリップリング機構は、上蓋部33の環状溝57に固定部材43を被せることで形成されるため、砥粒埋設手段16の高さ寸法を最小限に抑えて装置全体の小型化を図ることが可能になっている。   An external power source is connected (communication) to the power supply brushes 46 and 47 through the wiring in the fixing member 43, and the ultrasonic transducer 37 is connected to the ring-shaped electrodes 41 and 42 through the wiring in the case member 31. Therefore, even when the case member 31 rotates, the pressing member 36 can be ultrasonically vibrated by applying AC power to the ultrasonic transducer 37 from the external electrode. As described above, the abrasive burying means 16 is formed with the slip ring mechanism by the ring-shaped electrodes 41 and 42 and the power supply brushes 46 and 47. Since this slip ring mechanism is formed by covering the annular groove 57 of the upper lid part 33 with the fixing member 43, the height of the abrasive grain embedding means 16 can be minimized and the entire apparatus can be miniaturized. It is possible.

また、スリップリング機構は、ケース部材31に立設したシャフト35を避けるように形成されている。すなわち、シャフト35は、リング状電極41、42の内側、かつ固定部材43の開口の内側で上下方向に延びているため、シャフト35がリング状電極41、42や固定部材43に干渉することがない。このため、砥粒埋設手段16の給電系統にシャフト35を干渉させることなく、シャフト35を回転手段17(図1参照)の下端に装着させることが可能になっている。   The slip ring mechanism is formed so as to avoid the shaft 35 standing on the case member 31. That is, since the shaft 35 extends in the vertical direction inside the ring-shaped electrodes 41 and 42 and inside the opening of the fixing member 43, the shaft 35 may interfere with the ring-shaped electrodes 41 and 42 and the fixing member 43. Absent. For this reason, the shaft 35 can be attached to the lower end of the rotating means 17 (see FIG. 1) without causing the shaft 35 to interfere with the power feeding system of the abrasive grain embedding means 16.

図5を参照して、チャージング装置の埋設動作について説明する。図5は、本実施の形態に係るチャージング装置の動作説明図である。   The burying operation of the charging device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the charging device according to the present embodiment.

図5Aに示すように、チャージング装置1では、支柱部15の上下可動手段18に回転手段17が支持されており、回転手段17の下端に砥粒埋設手段16が装着される。そして、上下可動手段18によって砥粒埋設手段16が定盤11の表面21に近づけられ、定盤11の表面21に各押圧部材36の押圧面66が接触される。このとき、砥粒埋設手段16の高さ位置が微調整されており、定盤11の表面21に対する各押圧部材36の押圧面66の圧力が調整される。また、定盤11の回転中心を挟んで砥粒埋設手段16の反対側には、砥液供給手段14の供給口75が位置付けられている。   As shown in FIG. 5A, in the charging device 1, the rotating means 17 is supported by the vertically movable means 18 of the support column 15, and the abrasive grain embedding means 16 is attached to the lower end of the rotating means 17. The abrasive burying means 16 is brought close to the surface 21 of the surface plate 11 by the vertically movable means 18, and the pressing surfaces 66 of the pressing members 36 are brought into contact with the surface 21 of the surface plate 11. At this time, the height position of the abrasive grain embedding means 16 is finely adjusted, and the pressure of the pressing surface 66 of each pressing member 36 against the surface 21 of the surface plate 11 is adjusted. Further, a supply port 75 of the abrasive liquid supply means 14 is positioned on the opposite side of the abrasive grain embedding means 16 across the rotation center of the surface plate 11.

図5Bに示すように、定盤11がZ軸回りに回転され、回転方向の上流側から定盤11の表面21に砥粒を含む砥液が供給される。また、回転手段17によって砥粒埋設手段16のケース部材31が回転され、ケース部材31に保持された各押圧部材36がシャフト35の回転軸を中心に周回(公転)される。このとき、砥粒埋設手段16の固定部材43にはケース部材31の回転が伝達されておらず、固定部材43は配線53を通じてチャージング装置1の外部電源に接続された状態で静止している。そして、固定部材43とケース部材31との間に形成されたスリップリング機構を介して、外部電源から押圧部材36の超音波振動子37(図4参照)に交流電力が印加される。   As shown in FIG. 5B, the surface plate 11 is rotated around the Z axis, and an abrasive liquid containing abrasive grains is supplied to the surface 21 of the surface plate 11 from the upstream side in the rotation direction. In addition, the case member 31 of the abrasive grain embedding unit 16 is rotated by the rotating unit 17, and each pressing member 36 held by the case member 31 is revolved (revolved) around the rotation axis of the shaft 35. At this time, the rotation of the case member 31 is not transmitted to the fixing member 43 of the abrasive grain embedding means 16, and the fixing member 43 is stationary while being connected to the external power source of the charging device 1 through the wiring 53. . Then, AC power is applied from an external power source to the ultrasonic vibrator 37 (see FIG. 4) of the pressing member 36 via a slip ring mechanism formed between the fixing member 43 and the case member 31.

この結果、押圧部材36が超音波振動して、押圧部材36の押圧面66と定盤11の表面21との僅かな隙間に侵入した砥粒が定盤11の表面21に打ち込まれる。押圧面66の超音波振動によって定盤11の表面21に砥粒が効率よく埋設されるため、砥粒の作業時間や砥液の液量が低減される。なお、回転手段17の下端には、砥粒埋設手段16の代わりに被加工物を保持する保持手段を付け替え可能な構成でもよい。これにより、定盤11の表面21に対する砥粒の埋設後に、保持手段に保持された被加工物を定盤11の表面21に接触させてラップ研磨することが可能になる。   As a result, the pressing member 36 is ultrasonically vibrated, and abrasive grains that have entered a slight gap between the pressing surface 66 of the pressing member 36 and the surface 21 of the surface plate 11 are driven into the surface 21 of the surface plate 11. Since the abrasive grains are efficiently embedded in the surface 21 of the surface plate 11 by the ultrasonic vibration of the pressing surface 66, the working time of the abrasive grains and the amount of the abrasive liquid are reduced. In addition, the structure which can replace | exchange the holding means which hold | maintains a workpiece instead of the abrasive grain embedding means 16 at the lower end of the rotation means 17 may be sufficient. Thereby, after embedding abrasive grains on the surface 21 of the surface plate 11, the workpiece held by the holding means can be brought into contact with the surface 21 of the surface plate 11 and lapped.

以上のように、本実施の形態に係るチャージング装置1によれば、上下可動手段18によって回転手段17の下端に装着された砥粒埋設手段16が定盤11の表面21に対して上下動されることで、定盤11の表面21に対する砥粒埋設手段16の圧力が調整される。そして、砥粒埋設手段16の押圧部材36の押圧面66と定盤11の表面21との隙間に砥液が侵入して、押圧部材36に超音波振動が付与されることで、押圧部材36の押圧面66によって砥液内の砥粒が定盤11の表面21に打ち込まれる。このように、定盤11の表面21に効率良く砥粒を埋設することができると共に、押圧条件を変更する際にはオペレータに煩雑な作業が生じることがない。また、砥粒埋設手段16のケース部材31の上面39に配設されたリング状電極41、42と、外部電源に接続された固定部材43の給電ブラシ46、47とによってスリップリング機構が構成されている。スリップリング機構により給電系統が形成されているため、ケース部材31のシャフト35を給電系統に干渉させることなく回転手段17に連結することができる。よって、回転手段17によってシャフト35を介して砥粒埋設手段16を回転させた状態で超音波振動子37を通電することができ、さらに上下可動手段18によってシャフト35を介して砥粒埋設手段16を上下方向に可動させることができる。また、ケース部材31の上面39にリング状電極41、42を設けたので、既存のスリップリング機構を使用する構成と比較して、砥粒埋設手段16を薄く形成することができる。   As described above, according to the charging apparatus 1 according to the present embodiment, the abrasive burying means 16 mounted on the lower end of the rotating means 17 by the vertically movable means 18 moves up and down with respect to the surface 21 of the surface plate 11. As a result, the pressure of the abrasive grain embedding means 16 against the surface 21 of the surface plate 11 is adjusted. Then, the abrasive liquid enters the gap between the pressing surface 66 of the pressing member 36 of the abrasive grain embedding means 16 and the surface 21 of the surface plate 11, and ultrasonic vibration is applied to the pressing member 36. Abrasive grains in the abrasive liquid are driven into the surface 21 of the surface plate 11 by the pressing surface 66. As described above, the abrasive grains can be efficiently embedded in the surface 21 of the surface plate 11, and the operator does not have a troublesome work when changing the pressing condition. Further, a slip ring mechanism is constituted by the ring-shaped electrodes 41 and 42 disposed on the upper surface 39 of the case member 31 of the abrasive grain embedding means 16 and the power supply brushes 46 and 47 of the fixing member 43 connected to an external power source. ing. Since the power feeding system is formed by the slip ring mechanism, the shaft 35 of the case member 31 can be connected to the rotating means 17 without interfering with the power feeding system. Therefore, the ultrasonic vibrator 37 can be energized in a state in which the abrasive grain embedding means 16 is rotated via the shaft 35 by the rotating means 17, and the abrasive grain embedding means 16 via the shaft 35 by the vertically movable means 18. Can be moved vertically. Further, since the ring-shaped electrodes 41 and 42 are provided on the upper surface 39 of the case member 31, the abrasive embedding means 16 can be formed thinner than the configuration using the existing slip ring mechanism.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

例えば、本実施の形態に係る上下可動手段18は、ボールネジ式の移動機構で構成されたが、この構成に限定されない。上下可動手段18は、砥粒埋設手段16を上下動可能な構成であればよく、例えば、リニアモータ式の移動機構で構成されてもよい。   For example, the vertically movable means 18 according to the present embodiment is configured by a ball screw type moving mechanism, but is not limited to this configuration. The vertically movable means 18 only needs to be configured to be able to move the abrasive grain embedding means 16 up and down, and may be constituted by, for example, a linear motor type moving mechanism.

また、本実施の形態に係る上下可動手段18は、砥粒埋設手段16を定盤11の表面21に対して上下動させる構成としたが、この構成に限定されない。上下可動手段18は、定盤11の表面21に対して砥粒埋設手段16を相対的に上下動させる構成であれば、どのように構成されていてもよい。例えば、砥粒埋設手段16に対して定盤11を上下動させてもよいし、砥粒埋設手段16と定盤11の両方を上下動させてもよい。   Moreover, although the vertically movable means 18 which concerns on this Embodiment was set as the structure which moves the abrasive grain embedding means 16 up and down with respect to the surface 21 of the surface plate 11, it is not limited to this structure. The vertically movable means 18 may be configured in any manner as long as the abrasive grain burying means 16 is moved up and down relatively with respect to the surface 21 of the surface plate 11. For example, the surface plate 11 may be moved up and down with respect to the abrasive grain embedding means 16, or both the abrasive grain embedding means 16 and the surface plate 11 may be moved up and down.

また、本実施の形態に係る押圧部材36は、支持軸部63と押圧部65とが別体で構成されたが、この構成に限定されない。押圧部材36は、砥液中の砥粒を打ち込み可能に構成されていればよく、例えば、支持軸部63と押圧部65とが一体成形されていてもよい。   Moreover, although the support shaft part 63 and the press part 65 were comprised separately from the press member 36 which concerns on this Embodiment, it is not limited to this structure. The pressing member 36 only needs to be configured to be able to drive abrasive grains in the abrasive liquid. For example, the support shaft portion 63 and the pressing portion 65 may be integrally formed.

また、本実施の形態に係る電力供給部38は、大小2つのリング状電極41、42と、これに対応する給電ブラシ46、47とでスリップリング機構を形成したが、この構成に限定されない。回転するケース部材31の内部の超音波振動子37に電力を供給可能な構成であれば、どのように構成されてもよく、例えば、3つ以上のリング状電極とこれに対応する給電ブラシによってスリップリング機構が形成されてもよい。   In the power supply unit 38 according to the present embodiment, the slip ring mechanism is formed by the two large and small ring-shaped electrodes 41 and 42 and the power supply brushes 46 and 47 corresponding thereto, but the configuration is not limited to this. Any configuration can be used as long as power can be supplied to the ultrasonic transducer 37 inside the rotating case member 31. For example, three or more ring-shaped electrodes and corresponding power supply brushes can be used. A slip ring mechanism may be formed.

以上説明したように、本発明は、定盤の表面に対する押圧条件を容易に調整することができるという効果を有し、特に半導体デバイスの製造工程で使用されるラップ定盤の表面に砥粒を埋め込むチャージング装置に有用である。   As described above, the present invention has an effect that the pressing condition against the surface of the surface plate can be easily adjusted, and in particular, abrasive grains are applied to the surface of the lap surface plate used in the semiconductor device manufacturing process. Useful for embedded charging devices.

1 チャージング装置
11 定盤
13 定盤回転手段
14 砥液供給手段
16 砥粒埋設手段
17 回転手段
18 上下可動手段
21 定盤の表面
31 ケース部材
35 シャフト
36 押圧部材
37 超音波振動子
38 電力供給部
39 ケース部材の上面
41、42 リング状電極
43 固定部材
46、47 給電ブラシ
63 支持軸部
65 押圧部
66 押圧面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charging apparatus 11 Surface plate 13 Surface plate rotation means 14 Abrasive liquid supply means 16 Abrasive grain embedding means 17 Rotation means 18 Vertically movable means 21 Surface of surface plate 31 Case member 35 Shaft 36 Press member 37 Ultrasonic vibrator 38 Power supply Part 39 Upper surface of case member 41, 42 Ring-shaped electrode 43 Fixing member 46, 47 Power supply brush 63 Support shaft part 65 Press part 66 Press surface

Claims (1)

被加工物を研磨加工するラップ定盤の表面に砥粒を埋め込み固定するチャージング装置であって、
回転可能に支持された定盤と、該定盤を回転せしめる定盤回転手段と、該定盤の表面に砥粒を含む砥液を供給する砥液供給手段と、該砥液供給手段によって供給された砥液に含まれる砥粒を該定盤の表面に埋設する砥粒埋設手段と、該砥粒埋設手段を下端に装着して鉛直方向の回転軸を中心に該砥粒埋設手段を回転させる回転手段と、該回転手段を該定盤の表面に対して上下動させる上下可動手段とを具備し、
該砥粒埋設手段は、該定盤の表面と対向する押圧面を有する押圧部及び該押圧部を上方から支持し立設した支持軸部を有する押圧部材と、
該押圧部材の該支持軸部に配設され該押圧面に超音波を付与する超音波振動子と、
該回転手段の下端に装着され複数の該押圧部材を保持したケース部材と、該超音波振動子に交流電力を印加する電力供給部とを具備し、
該ケース部材は、円盤形状で内部に中空領域を有し且つ回転中心となる中心に該回転手段の下端に装着されるシャフトが上方に立設し、1以上の該押圧部材が該押圧部を下方に突出させ該支持軸部及び該超音波振動子を該中空領域に収容した状態で配設され、
該電力供給部は、該ケース部材の上面に配設され回転するリング状電極と、外部電源に連通し上側から該リング状電極と接触して配設された給電ブラシを備えた固定部材とからなり、
回転する該リング状電極と固定された該給電ブラシとの接触により、回転する該ケース部材の内部に収容された該超音波振動子に電力を供給すること、を特徴とするチャージング装置。
A charging device for embedding and fixing abrasive grains on the surface of a lapping surface plate for polishing a workpiece,
A surface plate supported in a rotatable manner, a surface plate rotating means for rotating the surface plate, an abrasive liquid supplying means for supplying an abrasive liquid containing abrasive grains to the surface of the surface plate, and supplied by the abrasive liquid supplying means Abrasive embedding means for embedding abrasive grains contained in the polishing liquid on the surface of the surface plate, and the abrasive grain embedding means mounted on the lower end and rotating the abrasive grain embedding means about a vertical rotation axis. And rotating means for moving the rotating means up and down relative to the surface of the surface plate,
The abrasive grain burying means includes a pressing portion having a pressing surface facing the surface of the surface plate, and a pressing member having a support shaft portion that supports and presses the pressing portion from above,
An ultrasonic transducer disposed on the support shaft portion of the pressing member to apply ultrasonic waves to the pressing surface;
A case member that is attached to the lower end of the rotating means and holds the plurality of pressing members; and a power supply unit that applies AC power to the ultrasonic transducer,
The case member has a disk shape and has a hollow region inside, and a shaft mounted on the lower end of the rotating means is erected upward in the center of the rotation center, and one or more pressing members include the pressing portion. Protruding downward and disposed in a state where the support shaft and the ultrasonic transducer are accommodated in the hollow region,
The power supply unit includes a ring-shaped electrode that is disposed on the upper surface of the case member and rotates, and a fixing member that includes an electric power supply brush disposed in contact with the ring-shaped electrode from above to communicate with an external power source. Become
A charging device, characterized in that electric power is supplied to the ultrasonic transducer housed in the rotating case member by contact between the rotating ring-shaped electrode and the fixed power supply brush.
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