JP2017185590A - Constant pressure processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定圧加工装置に関する。 The present invention relates to a constant pressure processing apparatus.
従来より、被加工体に対して一定の圧力ないし荷重を加えつつ加工を行う定圧加工装置の1つに、例えば半導体材料からなるウェハの表面等を研磨する研磨装置が知られている。このような研磨装置としては、例えば国際公開2013/038573号(特許文献1)に記載されているような、回転駆動される研磨パッドを用いるタイプのものが知られている。一般に、研磨パッドは、回転軸の先端に設けられており、回転機構及び回転軸を含む研磨パッドが弾性機構を介してヘッドに支持されている。ヘッドは、駆動機構を介して装置本体に支持されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a polishing apparatus that polishes, for example, a wafer surface made of a semiconductor material is known as one of constant pressure processing apparatuses that perform processing while applying a constant pressure or load to a workpiece. As such a polishing apparatus, for example, a type using a rotationally driven polishing pad as described in International Publication No. 2013/038573 (Patent Document 1) is known. In general, the polishing pad is provided at the tip of a rotating shaft, and the polishing pad including the rotating mechanism and the rotating shaft is supported by the head via an elastic mechanism. The head is supported by the apparatus main body via a drive mechanism.
駆動機構の制御方法としては、例えば特開昭59−219152号公報(特許文献2)に記載されているような、位置制御と荷重制御とを組み合わせた方法が採用され得る。この制御方法は、研磨パッドがウェハに接触して研磨時の目標荷重が達成されるまでは、当該研磨パッドの位置(座標)に基づいて駆動機構を制御(位置制御)し、前記目標荷重が達成された後は、研磨パッドとウェハとの接触面に生じる圧力に基づいて駆動機構を制御(荷重制御)する、という方法である。研磨時の目標荷重が達成される時のヘッドの位置(Z座標)は、研磨パッドの研磨面の面積と弾性機構のバネ定数とに基づいて決定される。 As a method for controlling the drive mechanism, for example, a method combining position control and load control as described in JP-A-59-219152 (Patent Document 2) can be employed. In this control method, the drive mechanism is controlled (position control) based on the position (coordinates) of the polishing pad until the polishing pad contacts the wafer and the target load during polishing is achieved. After being achieved, the driving mechanism is controlled (load control) based on the pressure generated on the contact surface between the polishing pad and the wafer. The position of the head (Z coordinate) when the target load at the time of polishing is achieved is determined based on the area of the polishing surface of the polishing pad and the spring constant of the elastic mechanism.
研磨パッドに加わる荷重は、例えば、研磨パッドの回転軸の上方に設けられた荷重測定部(例えばロードセル)によって測定され得る。測定の手順は次の通りである。すなわち、Z座標軸(鉛直方向軸)に沿ってヘッドが下降(ウェハに近接する方向に移動)され、研磨パッドの研磨面がウェハに押し当てられる。これに伴って、弾性機構(コイルバネ)が変形し、ヘッドに対して研磨パッド及び回転軸が上方に相対移動される。これにより、回転軸の上端部が荷重測定部に押し付けられ、回転軸が当該荷重測定部を押す力が測定される。そして、荷重測定部によって測定される力が目標荷重となるように、ヘッドのZ座標値が調整される。 The load applied to the polishing pad can be measured by, for example, a load measuring unit (for example, a load cell) provided above the rotation axis of the polishing pad. The measurement procedure is as follows. That is, the head is lowered (moved in a direction approaching the wafer) along the Z coordinate axis (vertical direction axis), and the polishing surface of the polishing pad is pressed against the wafer. Along with this, the elastic mechanism (coil spring) is deformed, and the polishing pad and the rotating shaft are relatively moved upward with respect to the head. Thereby, the upper end part of the rotating shaft is pressed against the load measuring unit, and the force with which the rotating shaft presses the load measuring unit is measured. Then, the Z coordinate value of the head is adjusted so that the force measured by the load measuring unit becomes the target load.
以上のような研磨装置では、研磨パッドの回転軸が例えばリニアガイドを介して支持されている。このため、研磨パッドがヘッドに対して上下方向に移動する際に摺動抵抗が発生し、荷重測定部によって測定される力に誤差が生じてしまう。このような誤差は、ワークに対して高精度の定圧加工を行うに際して問題である。 In the above polishing apparatus, the rotating shaft of the polishing pad is supported via, for example, a linear guide. For this reason, sliding resistance is generated when the polishing pad moves in the vertical direction with respect to the head, and an error occurs in the force measured by the load measuring unit. Such an error is a problem when performing high-precision constant pressure processing on a workpiece.
本発明は、以上の問題に鑑みて創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、研磨パッドに加わる荷重を正確に評価することができ、ワークに対して高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a constant pressure processing apparatus that can accurately evaluate a load applied to a polishing pad and can perform high-precision constant pressure processing on a workpiece.
本発明の定圧加工装置は、被加工体を加工する加工部と、
前記加工部を支持する支持体と、
前記加工部に加わる荷重を、前記支持体を介して測定する荷重測定部と、
前記支持体を回転自在に支持する回転軸部材と、
前記回転軸部材に連結され、当該回転軸部材を上下方向に移動させる駆動機構と、を備えている。
The constant pressure processing apparatus of the present invention includes a processing unit for processing a workpiece,
A support for supporting the processed portion;
A load measuring unit that measures the load applied to the processed part via the support;
A rotating shaft member that rotatably supports the support;
A drive mechanism coupled to the rotary shaft member and configured to move the rotary shaft member in the vertical direction.
本発明によれば、加工部を支持する支持体が回転軸部材によって回転自在に支持されているため、リニアガイドが不要となる。このことにより、荷重測定部によって測定される力に誤差を生じさせていた摺動抵抗が発生しなくなるため、研磨パッドに加わる荷重を正確に評価することができ、ワークに対して高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することができる。 According to the present invention, since the support body that supports the processing portion is rotatably supported by the rotary shaft member, a linear guide is not necessary. This eliminates the occurrence of sliding resistance that caused an error in the force measured by the load measuring unit, so that the load applied to the polishing pad can be accurately evaluated, and a high-precision constant pressure is applied to the workpiece. A constant pressure processing apparatus capable of performing processing can be provided.
好ましくは、前記回転軸部材は、静圧気体軸受である。この場合、支持体が回転軸部材まわりに回動する際に生じる抵抗が実質的にゼロであるため、研磨パッドに加わる荷重を一層正確に評価することができ、ワークに対して一層高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することができる。 Preferably, the rotating shaft member is a static pressure gas bearing. In this case, since the resistance generated when the support is rotated around the rotating shaft member is substantially zero, the load applied to the polishing pad can be more accurately evaluated, and the workpiece can be more highly accurate. A constant pressure processing apparatus capable of performing constant pressure processing can be provided.
また、前記回転軸部材は、回転軸と当該回転軸を支持する支持部とを有し、前記支持部には、前記支持体を前記回転軸まわりに付勢する弾性機構が設けられていることが好ましい。 The rotation shaft member includes a rotation shaft and a support portion that supports the rotation shaft, and the support portion is provided with an elastic mechanism that biases the support body around the rotation shaft. Is preferred.
この場合、弾性機構が、加工部の自重によって支持体に加えられる回転軸まわりのモーメントを打ち消す方向に当該支持体を付勢することにより、研磨パッドがワークに押し当てられているか否かに拘わらず、支持体が加工部の自重によって不所望に回転してしまうことを防止することができる。更に、荷重測定装置が例えばロードセルである場合、当該ロードセルによって正確に荷重を測定するためには、研磨パッドがワークに押し当てられているか否かに拘わらずロードセルに支持体が押し当てられていることが望ましいのであるが、このことが弾性機構の採用により、容易に維持される。 In this case, regardless of whether the polishing pad is pressed against the workpiece, the elastic mechanism biases the support in a direction that cancels the moment around the rotation axis applied to the support by the dead weight of the processing portion. Therefore, it is possible to prevent the support from rotating undesirably due to its own weight. Further, when the load measuring device is, for example, a load cell, in order to accurately measure the load by the load cell, the support is pressed against the load cell regardless of whether the polishing pad is pressed against the workpiece. Desirably, this is easily maintained by employing an elastic mechanism.
前記弾性機構は、コイルバネを有することが好ましい。この場合、低コストで弾性機構を実現することができる。 The elastic mechanism preferably has a coil spring. In this case, the elastic mechanism can be realized at low cost.
また、前記荷重測定部は、ロードセルを有することが好ましい。この場合、荷重の測定が容易である。 Moreover, it is preferable that the said load measurement part has a load cell. In this case, the load can be easily measured.
あるいは、前記荷重測定部は、スケールを有することが好ましい。この場合、支持体の位置(位相)と弾性機構のバネ定数とに基づいて、容易に荷重を測定することができる。 Alternatively, the load measuring unit preferably has a scale. In this case, the load can be easily measured based on the position (phase) of the support and the spring constant of the elastic mechanism.
更に、前記荷重測定部と前記回転軸部材の回転軸線との離間距離が調整可能であることが好ましい。この場合、荷重測定装置の測定感度を所望に調整することができる。すなわち、荷重測定装置を回転軸部材の回転軸線に近接させれば、測定感度が高まり、同一の荷重検出装置によってより小さな力を高精度で測定することができる。他方、荷重測定装置を回転軸部材の回転軸線から離間させれば、測定感度が低下(許容される入力荷重が増大)し、同一の荷重検出装置によってより大きな力を測定することができる。 Furthermore, it is preferable that the separation distance between the load measuring unit and the rotation axis of the rotation shaft member is adjustable. In this case, the measurement sensitivity of the load measuring device can be adjusted as desired. That is, if the load measuring device is brought close to the rotation axis of the rotating shaft member, the measurement sensitivity is increased, and a smaller force can be measured with high accuracy by the same load detecting device. On the other hand, if the load measuring device is separated from the rotation axis of the rotating shaft member, the measurement sensitivity decreases (allowable input load increases), and a larger force can be measured by the same load detecting device.
好ましくは、前記支持体は、前記回転軸部材の回転軸線を通る水平面に対して傾斜した本体部を有している。この場合、研磨時にヘッドを大きく下降させる必要が無いため、例えば前記回転軸部材の支持部がワークに干渉することが防止され得る。 Preferably, the support body has a main body portion inclined with respect to a horizontal plane passing through the rotation axis of the rotation shaft member. In this case, since it is not necessary to lower the head greatly during polishing, for example, the support portion of the rotary shaft member can be prevented from interfering with the workpiece.
本発明によれば、荷重測定部によって測定される力に誤差を生じさせていた摺動抵抗が発生しなくなるため、研磨パッドに加わる荷重を正確に評価することができ、ワークに対して高精度の定圧加工を行うことが可能な定圧加工装置を提供することができる。 According to the present invention, since the sliding resistance that causes an error in the force measured by the load measuring unit is not generated, the load applied to the polishing pad can be accurately evaluated, and the workpiece is highly accurate. A constant pressure processing apparatus capable of performing the constant pressure processing can be provided.
以下に、添付の図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施の形態による定圧加工装置を示す概略斜視図であり、図2は、図1の定圧加工装置を示す概略正面図であり、図3は、図1の定圧加工装置を示す概略側面図である。本実施の形態において、図1乃至図3の定圧加工装置は、研磨装置100であり、ベッド70と、ベッド70上に設けられ、被加工体(ウェハW)を保持する保持部としてのテーブル60と、テーブル60に保持された被研磨材を研磨する研磨体10と、研磨体10を支持するヘッド30と、アーム22を介してヘッド30を装置本体20に対してZ座標方向(図1乃至図3における上下方向)に移動させる駆動機構24と、駆動機構24に接続され当該駆動機構24を制御する制御部50(図1参照)と、を備えている。
1 is a schematic perspective view showing a constant pressure machining apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic front view showing the constant pressure machining apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a constant pressure machining of FIG. It is a schematic side view which shows an apparatus. In the present embodiment, the constant pressure processing apparatus of FIGS. 1 to 3 is a
このうちテーブル(保持部)60は、被研磨材としての円盤状のウェハWを保持するものである。テーブル60は、ベッド70上に配置された直方体状の支持ブロック61により支持されている。
Among these, the table (holding unit) 60 holds a disk-shaped wafer W as a material to be polished. The table 60 is supported by a rectangular
また、研磨体10は、テーブル60に保持されたウェハWを研磨するものである。この研磨体10は、図1乃至図3に示すように、スピンドル11と、当該スピンドル11の一端部(図1乃至図3における下端部)に取り付けられた研磨パッド12と、を有している。本実施の形態の研磨パッド12には、直径が10mmの円盤状のものが採用されている。
The polishing
本実施の形態の装置本体20は、ヘッド30をウェハWに対して相対移動させる駆動機構24を介して当該ヘッド30を支持するものである。装置本体20は、図1乃至図3に示すように、直方体状のコラム21と、コラム21の一側面21a上に駆動機構24を介して一端が支持された円柱状のアーム22と、コラム21を上面23aにおいて支持する直方体状のベース23と、を有している。後に詳述されるが、アーム22は、静圧気体軸受31のハウジングを兼ねている。アーム22の他端にはヘッド30が取り付けられており、駆動機構24によってアーム22がコラム21の前記一側面21a上を鉛直方向(図1乃至図3のZ座標方向)に移動されるようになっている。これにより、ヘッド30のZ座標方向の位置決めが行われるようになっている。
The apparatus
また、本実施の形態のコラム21は、既知の駆動機構によって、ベース23上をアーム22の長さ方向(図1乃至図3のX座標方向)に移動されるようになっており、これにより、ヘッド30のX座標方向の位置決めが行われるようになっている。
Further, the
また、図1に示すように、ベッド70は、テーブル60の支持ブロック61及び装置本体20を支持するものである。テーブル60及び支持ブロック61は、ベッド70の上面において、研磨体10に対応する位置に配置されている。本実施の形態では、支持ブロック61の下面には、ベッド70上に図1乃至図3のY座標方向に沿って刻まれた2本の平行溝71に係合する突条62が設けられており、当該支持ブロック61は当該2本の平行溝71に沿って移動され得るようになっている。これにより、テーブル60のY座標方向の位置決め、すなわち、テーブル60に対するヘッド30のY座標方向の位置決めが行われるようになっている。本実施の形態のテーブル60は、例えば直径が200mmの載置面60aを有している。
As shown in FIG. 1, the
次に、ヘッド30の構成について更に説明する。図1乃至図3に示すように、本実施の形態のヘッド30は、研磨体10を支持するものであり、駆動機構24に一端が固定された静圧気体軸受31と、当該静圧気体軸受31の他端に固定された矩形のプレート32と、静圧気体軸受31の回転軸(不図示)に支持された回転軸部材としてのブラケット33と、ブラケット33の一端部に固定された、研磨体10を回転駆動させるための回転駆動機構34と、を有している。
Next, the configuration of the
図1乃至図3に示すように、静圧気体軸受31は、Y軸方向に延びる円筒状のハウジングを有している。ハウジング内には、回転軸(スピンドル)が収容されていて、図示されていないが、この回転軸の駆動機構24の遠位側の端部がハウジングの外に露出している。静圧気体軸受31は、回転軸(スピンドル)を高圧気体の圧力によりハウジングの内面に非接触の状態で回転可能に支持するタイプの軸受であり、他の方式の軸受と比較して、摩擦損失が極めて少なく、回転精度が高い。
As shown in FIGS. 1 to 3, the static
プレート32は、後述されるロードセル37及び弾性機構を静圧気体軸受31に対して固定するためのものである。このプレート32は、Z軸に平行な1対の辺とX軸に平行な一対の辺とを有する矩形の平板から構成されており、中心(対角線の交点)の位置に貫通孔32hが形成されている。この貫通孔32hから、静圧気体軸受31の回転軸(スピンドル)の先端が突出している。当該回転軸の先端には、プレート32を挟んでブラケット33が固定されている。
The
図1乃至図3に示すように、ブラケット33は、板状の部材であり、本体部33aと一方の端部(図1及び図3における左下端部、図2における下端部)に形成された折り曲げ部33bとを有している。図3に示すように、本体部33aは、静圧気体軸受31の回転軸を通る水平面に対して45°の角度をなしている。折り曲げ部33bは、本体部33aに対して135°の角度をなしており、水平方向に延在している。なお、研磨パッド12がウェハWに押し当てられると、その際にウェハWから研磨パッド12に加えられる力によってブラケット33がロードセル37を押圧し、当該ロードセル37内のひずみゲージ(不図示)にひずみが生じる。このひずみに伴って研磨パッド12がわずかに鉛直上方に変位する。この変位は、厳密にはブラケット33の長さ方向(図1及び図2における左下から右上に向かう方向)に対して垂直な方向の変位であるため、研磨パッド12の変位には鉛直成分に加えて水平成分も含まれる。これは、前述の通り、本体部33aが前記水平面に対して45°の角度をなしているからである。しかしながら、前述のひずみは数μm程度であり、更に、研磨パッド12自体がクッション性を有するため、当該水平成分については事実上無視することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
研磨パッド12の変位の水平成分を無くすためには、折り曲げ部33bを無くし、ブラケット33を水平にして静圧気体軸受31の回転軸に支持させることが効果的ではあるが、この場合、研磨パッド12の位置が図示されている例よりも鉛直上方に移動してしまうため、研磨時にヘッド30を駆動機構24によって大きく下降させる必要がある。この場合、例えばプレート32の下端部がテーブル60やウェハWと干渉してしまい、所望の加工を行うことが困難になる。この問題を回避するためには、ブラケット33の長さを大幅に増大させれば良いが、この場合、静圧気体軸受31の回転軸に加わる荷重が大幅に増大し、静圧気体軸受31の適正な動作が不可能になる恐れがある。このため、本実施の形態のブラケット33は、前述の通り、本体部33aが静圧気体軸受31の回転軸を通る水平面に対して45°の角度を成し、折り曲げ部が水平となるように構成されているのである。
In order to eliminate the horizontal component of the displacement of the
図1乃至図3に示すように、プレート32には弾性機構が取り付けられている。弾性機構は、回転駆動機構34の自重によってブラケット33が不所望に回転してしまうことを防止するためのものである。本実施の形態の弾性機構は、第1コイルバネ35と第2コイルバネ36とを有している。具体的には、プレート32には、静圧気体軸受31の回転軸線を通る水平面よりも下方に第1凸部32aが形成され、当該水平面よりも上方に第2凸部32bが形成されている。そして、第1コイルバネ35は、一端が第1凸部32aに固定され、他端が前記水平面よりも下方でブラケット33の下面に当接している。他方、第2コイルバネ36は、一端が第2凸部32bに固定され、他端が前記水平面よりも上方でブラケット33の上面に当接している。この状態で、第1及び第2コイルバネ35、36は、いずれも圧縮状態となっている。
As shown in FIGS. 1 to 3, an elastic mechanism is attached to the
前述したように、本体部33aは、静圧気体軸受31の回転軸を通る水平面に対して45°の角度を成しているが、これは、第1及び第2コイルバネ35、36が圧縮状態となっている時の本体部33aの姿勢である。すなわち、本実施の形態では、回転駆動機構34及び回転体10の自重に起因するモーメントによってブラケット33から第1及び第2コイルバネ35、36に加えられる力が予め評価され、この力と第1及び第2コイルバネ35、36のバネ定数とにより当該第1及び第2コイルバネ35、36の圧縮変形量が予測されることによって、第1及び第2コイルバネ35、36のバネ定数、自然長、第1及び第2凸部32a、32bの設置位置等が決定されている。なお、本実施の形態では2本のコイルバネ35、36が採用されているが、所望の付勢力が実現されれば、1本のみでも良いし、あるいは3本以上でも良い。
As described above, the
図1及び図3に示すように、プレート32には荷重測定部としてロードセル37が取り付けられている。ロードセル37は、研磨体10によってウェハWに加えられる荷重を評価するためのものである。ロードセル37は、例えば、ブラケット33の静圧気体軸受31の回転軸を通る水平面よりも上側に存在する領域の下面に当接して取り付けられている。前述の通り、ブラケット33は、第1及び第2コイルバネ35、36の付勢力によって、研磨体10がウェハWに押し当てられているか否かに拘わらずロードセル37に押し当てられている。ロードセル37の測定値は、後述される制御装置50に提供され、静圧気体軸受31の回転軸からロードセル37の測定位置までの距離に基づいて、研磨体10によってウェハWに加えられる荷重が評価されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, a
また、本実施の形態のロードセル37は、本体部33aの長さ方向に沿って、すなわち静圧気体軸受31の回転軸を通る水平面に対して正面から見て反時計回りに45°の角度をなす直線に沿って、プレート32に対する設置位置を調整可能である。図2においては、実線で示されているロードセル37の位置が静圧気体軸受31の回転軸から最も遠い位置Pdを示しており、破線で示されているロードセル37の位置が静圧気体軸受31の回転軸に最も近い位置Pnを示している。当業者にとって明らかなように、ロードセル37が位置Pdに配置されている場合と位置Pnに配置されている場合とを比較すると、ウェハWから研磨体10に加えられている力が同一であれば、ロードセル37が位置Pdに配置されている場合の方が、ブラケット33からロードセル37に加わる荷重が小さい。このため、ロードセル37が位置Pdに配置されている場合には、荷重の測定分解能(測定感度)は相対的に低いものの、測定可能な力(許容される入力荷重)の範囲が相対的に広い。一方、ロードセル37が位置Pnに配置されている場合には、測定可能な力(許容される入力荷重)の範囲は相対的に狭いものの、測定の分解能(測定感度)が相対的に高い。このような測定の特性に鑑み、本実施の形態のロードセル37は、ウェハWから研磨体10に加わる力に応じて、その設置位置が調整できるようになっている。
Further, the
図4は、図1に示す研磨装置100に接続されている制御装置50の概略的なブロック図である。本実施の形態の制御装置50は、図4に示すように、研磨体10のスピンドル11の軸心とテーブル60の回転の中心との相対位置関係を検出する検出部51と、ロードセル37の測定値とウェハWから研磨体10に加わる力との対応関係を記憶する記憶部52と、検出部51によって検出された相対位置関係に基づいて研磨パッド12とウェハWとの接触面積を評価し、当該接触面積及びロードセル37の測定値に基づいて、ウェハWから研磨体10に加わる力(圧力)すなわち、研磨体10からウェハWに加わる力(圧力)が適切であるか否かを評価する圧力評価部54と、を有している。
FIG. 4 is a schematic block diagram of the
次に、本実施の形態による研磨装置100の作用について説明する。
Next, the operation of the
まず、研磨加工に先立ち、図1に示すように、テーブル60の回転の中心と研磨体10のスピンドル11における軸心とがY軸方向において一致するように、ベッド70上に刻まれた2本の平行溝71に沿ってテーブル60が位置決めされる。当該テーブル60には、被加工体としてのウェハWが、研磨対象の面を上方にして載置される。そして、ユーザにより研磨装置100が起動されると、テーブル60の回転の中心と研磨体10のスピンドル11の軸心とが図1のX軸方向において一致するまで、コラム21がベース23上を移動させられる。なお、この時に研磨体10の研磨パッド12がテーブル60の縁部と干渉しないよう、初期状態において、ヘッド30は十分な高さに退避されている。この時、前述の通り、ブラケット33の本体部33aは、静圧気体軸受31の回転軸を通る水平面に対して正面から見て反時計回りに45°の角度を維持し、折り曲げ部33bは、正面から見て水平を維持する。
First, prior to polishing, as shown in FIG. 1, two pieces carved on the
そして、ユーザの指示に基づいて、研磨体10のスピンドル11及びテーブル60の駆動機構がそれぞれ起動され、研磨体10及びテーブル60が所望の速度で回転される。すなわち、研磨パッド12とウェハWとが、それぞれ所望の速度で回転される。この状態で、ヘッド30が、コラム21に設けられた駆動機構24によって、アーム22(静圧気体軸受31)と共に下方に移動され、ウェハWに研磨パッド12が押し当てられる。本実施の形態では、円滑な研磨加工を行うため、ウェハWに研磨パッド12が押し当てられる前に、ウェハWの研磨対象の面に研磨液が供給される。
Then, based on the user's instruction, the
ウェハWに研磨パッド12が押し当てられると、ウェハWから研磨パッド12に鉛直上向きの力が加わる。この力により、ブラケット33には、静圧気体軸受31の回転軸を中心とした時計回りのモーメントが発生する。このモーメントにより、ブラケット33がロードセル37を押圧する。この押圧の際、前述の通り、研磨パッド12には、鉛直方向の変位のみならず水平方向の変位もわずかに生じるが、研磨パッド12自体がクッション性を有しているため、水平方向の変位については事実上無視し得る。
When the
また、ブラケット33を回転自在に支持している静圧気体軸受31は、気体の圧力によって回転軸(スピンドル)がハウジングに非接触で支持されているため、摩擦抵抗が極めて小さい(事実上ゼロである)。このため、ウェハWから研磨パッド12に加わる力によってブラケット33に生じる前述のモーメントは、事実上損失無くロードセル37に伝達される。
Further, the
本実施の形態の研磨装置100は、前述の通り、ロードセル37の位置を調整することにより、当該ロードセル37の測定感度を調整可能である。具体的には、ロードセル37が静圧気体軸受31の回転軸に最も遠い位置Pdに配置されている場合、ブラケット33は、ロードセル37が他の位置に配置されている場合よりも小さい力で、当該ロードセル37を押圧する。これは、ブラケット33に生じるモーメントを回転軸の軸心からロードセル37までの距離で除した値が当該ロードセル37に作用する力に相当するからである。このため、研磨パッド12がウェハWに大きな力で押し当てられて研磨加工が行われる場合には、ロードセル37は、予め、位置Pdまたは位置Pdの近傍に配置されることが好ましい。換言すれば、ロードセル37が位置Pdまたは位置Pdの近傍に配置されていれば、ウェハWから研磨パッド12に加わる荷重を最も小さくしてロードセル37に測定させることができ、許容されるロードセル37の入力荷重の上限が事実上高められる。
As described above, the polishing
一方、ロードセル37が静圧気体軸受31の回転軸に最も近い位置Pnに配置されている場合、ブラケット33は、ロードセル37が他の位置に配置されている場合よりも大きい力で、当該ロードセル37を押圧する。このため、研磨パッド12がウェハWに小さな力で押し当てられて研磨加工が行われる場合には、ロードセル37は、予め、位置Pdまたは位置Pdの近傍に配置されることが好ましい。換言すれば、ロードセル37が位置Pdまたは位置Pdの近傍に配置されていれば、ウェハWから研磨パッド12に加わる荷重を最も大きくしてロードセル37に測定させることができ、ロードセル37の測定感度が事実上高められる。
On the other hand, when the
本実施の形態の研磨装置100による研磨においては、入力荷重と測定感度とのバランスが最良となるように、目標荷重ないし目標圧力に応じてロードセル37の設置位置が調整される。
In the polishing by the polishing
ウェハWの研磨加工に伴って当該ウェハWの厚みが減少し、研磨体10に加わる荷重が減少した場合には、ヘッド30が、コラム21に設けられた駆動機構24によってアーム22(静圧気体軸受31)と共に下方に移動される。この移動により、研磨体10がウェハWに対してより強く押し当てられるため、研磨体10に加わる荷重が増大し、ブラケット33に生じる回転軸まわりのモーメントが増大する。これにより、ロードセル37によって測定される荷重が増大して、研磨装置100内に予め登録された目標荷重ないし目標圧力が回復されたことが検出されると、移動は停止される。
When the thickness of the wafer W decreases with the polishing process of the wafer W and the load applied to the polishing
そして、所望の研磨加工が達成されると、研磨液の供給が停止されると共に、ヘッド30が、駆動機構24によってアーム22(静圧気体軸受31)と共に上方に移動される。そして、ユーザの指示に基づいて、研磨体10及びテーブル60の回転が停止され、ウェハWがテーブル60から取り外される。この時、必要に応じて、コラム21がベース23上を図1のX座標の負の方向に移動させられて、ヘッド30が退避される。
When the desired polishing process is achieved, the supply of the polishing liquid is stopped and the
以上のような本実施の形態によれば、研磨体10及び研磨体駆動機構34を支持するブラケット33が回転軸部材によって回転自在に支持されているため、従来の研磨装置で採用されていたリニアガイドが不要となる。このことにより、ロードセル37によって測定される力に誤差を生じさせていた摺動抵抗が発生しなくなるため、研磨パッド12に加わる荷重を正確に評価することができ、ウェハWに対して高精度の定圧加工(研磨加工)を行うことが可能な研磨装置100を提供することができる。
According to the present embodiment as described above, since the
更に、回転軸部材として静圧気体軸受31が採用されているため、ブラケット33の回動の際に生じる抵抗が実質的にゼロである。このため、研磨パッドに加わる荷重を一層正確に評価することができ、ウェハWに対して一層高精度の定圧加工を行うことが可能な研磨装置100を提供することができる。
Furthermore, since the static
また、静圧気体軸受31の円筒状のハウジングの一端にはプレート32が固定されており、当該プレート32には、ブラケット33を静圧気体軸受31の回転軸まわりに付勢する弾性機構として第1及び第2コイルバネ35、36が設けられている。これらの第1及び第2コイルバネ35、36は、研磨体10及び回転駆動機構34の自重によってブラケット33に加わる回転軸まわりのモーメントを打ち消す向きに当該ブラケット33を付勢することにより、研磨パッド12がウェハWに押し当てられているか否かに拘わらず、当該ブラケット33が不所望に回転してしまうことを防止することができる。更に、ロードセル37が正確に荷重を測定するためには、研磨パッド12がウェハWに押し当てられているか否かに拘わらずロードセル37にブラケット33が押し当てられていることが望ましいのであるが、このことが第1及び第2コイルバネ35、36の採用により容易に維持され得る。
Further, a
また、前述の通り、弾性機構として第1及び第2コイルバネ35、36が採用されているため、低コストで当該弾性機構を実現することができる。 As described above, since the first and second coil springs 35 and 36 are employed as the elastic mechanism, the elastic mechanism can be realized at low cost.
本実施の形態では、ロードセル33は、静圧気体軸受31の回転軸線に近接する方向及び/または当該回転軸線から離間する方向に、移動可能であるため、ロードセル37の測定感度を所望に調整することができる。すなわち、ロードセル37を静圧気体軸受31の回転軸線に近接させれば、測定感度が高まり、同一のロードセル37によってより小さな力を高精度で測定することができる。他方、ロードセル37を静圧気体軸受31の回転軸線から離間させれば、測定感度が低下(許容される入力荷重が増大)し、同一のロードセル37によってより大きな力を測定することができる。
In the present embodiment, the
更に、本実施の形態のブラケット33は、静圧気体軸受31の回転軸線を通る水平面に対して傾斜した本体部33aを有しており、当該本体部33aが傾斜していない場合と比較して、研磨体10がウェハWに近接した位置に存在している。このため、研磨時にヘッド30を大きく下降させる必要が無いため、プレート32がウェハWに干渉することが防止され得る。
Furthermore, the
なお、本実施の形態では、荷重測定装置としてロードセル37が採用されており、荷重の検出が容易となっているが、このような実施の形態には限られない。他の実施の形態では、荷重測定装置としてスケールを採用することも可能である。この場合、例えば、ロードセル37が配置されていた位置の近傍においてプレート32に第3凸部を設け、当該第3凸部とブラケット33の下面との間に、すなわちロードセル37が配置されていた位置に、第3コイルバネを圧縮状態で配置し、第1〜第3コイルバネによる総バネ定数とスケールによって測定されるブラケット33の変位とに基づいて、ウェハWから研磨パッド12に加わる荷重を評価することができる。このような構成によっても、荷重の測定が容易である。
In the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、研磨体10は、スピンドル11を介して研磨体支持部材31に回転可能に支持されているが、当該研磨体10は必ずしも回転可能に支持されている必要はない。
In the present embodiment, the polishing
10 研磨体
11 スピンドル
12 研磨パッド
20 装置本体
21 コラム
21a コラムの一側面
22 アーム
23 ベース
23a ベースの上面
30 ヘッド
31 静圧気体軸受
32 プレート
32a 第1凸部
32b 第2凸部
33 ブラケット
33a 本体部
33b 折り曲げ部
34 回転駆動機構
35 第1コイルバネ
36 第2コイルバネ
37 ロードセル
50 制御装置
51 検出部
52 記憶部
54 圧力評価部
60 テーブル
60a 載置面
61 支持ブロック
62 突条
70 ベッド
71 平行溝
100 研磨装置
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記加工部を支持する支持体と、
前記加工部に加わる荷重を、前記支持体を介して測定する荷重測定部と、
前記支持体を回転自在に支持する回転軸部材と、
前記回転軸部材に連結され、当該回転軸部材を上下方向に移動させる駆動機構と、
を備えた
ことを特徴とする定圧加工装置。 A processing section for processing the workpiece;
A support for supporting the processed portion;
A load measuring unit that measures the load applied to the processed part via the support;
A rotating shaft member that rotatably supports the support;
A drive mechanism connected to the rotary shaft member and moving the rotary shaft member in the vertical direction;
A constant pressure processing apparatus characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の定圧加工装置。 The constant pressure machining apparatus according to claim 1, wherein the rotating shaft member is a static pressure gas bearing.
前記支持部には、前記支持体を前記回転軸まわりに付勢する弾性機構が設けられている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定圧加工装置。 The rotating shaft member includes a rotating shaft and a support portion that supports the rotating shaft,
The constant pressure processing apparatus according to claim 1, wherein the support portion is provided with an elastic mechanism that urges the support body around the rotation axis.
ことを特徴とする請求項3に記載の定圧加工装置。 The constant pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the elastic mechanism is a coil spring.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の定圧加工装置。 The constant pressure processing apparatus according to claim 1, wherein the load measuring unit is a load cell.
ことを特徴とする請求項3または4に記載の定圧加工装置。 The constant pressure processing apparatus according to claim 3, wherein the load measuring unit is a scale.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の定圧加工装置。 The constant pressure machining apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a distance between the load measuring unit and a rotation axis of the rotation shaft member is adjustable.
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の定圧加工装置。 The constant pressure machining apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the support body has a main body portion that is inclined with respect to a horizontal plane passing through a rotation axis of the rotation shaft member.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06285761A (en) * | 1993-04-02 | 1994-10-11 | Nippon Steel Corp | Force control robot |
JPH1058285A (en) * | 1996-08-09 | 1998-03-03 | Okuma Mach Works Ltd | Automatic scraping device |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06285761A (en) * | 1993-04-02 | 1994-10-11 | Nippon Steel Corp | Force control robot |
JPH1058285A (en) * | 1996-08-09 | 1998-03-03 | Okuma Mach Works Ltd | Automatic scraping device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114589597A (en) * | 2022-02-18 | 2022-06-07 | 业成科技(成都)有限公司 | Pressure control device, glue removing device and display device manufacturing system |
CN114589597B (en) * | 2022-02-18 | 2023-06-27 | 业成科技(成都)有限公司 | Pressure control device, glue removing device and display device manufacturing system |
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