加工装置的制作方法

1.本发明涉及加工装置。


背景技术：

2.在具有作为贯通电极的tsv(through silicon via，硅通孔)的tsv晶片中，通过磨削和cmp(化学机械研磨)将背面平坦化，通过cmp将在正面侧露出的贯通电极平坦化。近年来，贯通电极的布线由铝布线替换成铜布线，因此通过基于刀具的旋切和cmp将贯通电极平坦化。因此，如专利文献1所公开的那样利用一个加工装置的加工单元能够进行基于刀具的旋切和cmp，由此使装置小型化，提高生产率。
3.专利文献1：日本特开2016-92281号公报
4.在专利文献1记载的装置中，旋切和cmp在相同的加工室内实施。因此，旋切加工的旋切屑附着于研磨垫的下表面，在cmp时晶片的被研磨面可能会被划伤。
5.另外，在加工单元能够实施磨削和cmp的情况下，磨削加工的磨削屑附着于研磨垫的下表面，在cmp时晶片的被研磨面也有可能被划伤。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的在于抑制在实施一种加工时所产生的加工屑对之后实施的另一种加工造成不良影响。
7.本发明的加工装置(本加工装置)具有：卡盘工作台，其通过保持面对晶片进行保持；加工单元，其具有用于对该卡盘工作台所保持的晶片进行加工的加工器具；加工进给单元，其将该加工单元在与该保持面垂直的方向上进行加工进给；以及加工室，其对该卡盘工作台和该加工器具进行收纳，其中，该加工单元具有：第1安装座，其上表面与沿该垂直的方向延伸的主轴的下端连结，在该第1安装座的下表面上安装有第1加工器具；第2安装座，其具有比该第1安装座的外径大的内径，呈与该第1安装座同心的圆环状，并且在该第2安装座的下表面上安装有第2加工器具；以及选择单元，其使该第1安装座和该第2安装座在该垂直的方向上相对地移动，由此选择性地使该第1加工器具或该第2加工器具接近该保持面，该加工室具有分隔机构，该分隔机构在通过该选择单元使该第1加工器具比该第2加工器具更接近该保持面并通过该第1加工器具对该保持面所保持的晶片进行加工时，围绕该第1加工器具，将该加工室上下分隔，保护该第2加工器具免受该第1加工器具对晶片进行加工而产生的加工屑的影响，该分隔机构具有：第1分隔板，其沿水平方向延伸，具有沿着该第1加工器具的外侧面的第1半圆凹部；第2分隔板，其沿水平方向延伸，具有沿着该第1加工器具的外侧面且与该第1半圆凹部对置的第2半圆凹部，第1水平移动机构，其使该第1分隔板在水平方向上移动；以及第2水平移动机构，其使该第2分隔板在水平方向上移动，在通过该第2加工器具对该保持面所保持的晶片进行加工时，使该第1分隔板和该第2分隔板相互在水平方向上远离该主轴，使该第2加工器具能够在该第1半圆凹部与该第2半圆凹部之间通过，在通过该第1加工器具对该保持面所保持的晶片进行加工时，使该第1分隔板和该第2分隔板
相互在水平方向上靠近该主轴，利用通过将该第1半圆凹部和该第2半圆凹部连结而形成的圆围绕该第1加工器具，保护该第2加工器具免受该第1加工器具对晶片进行加工而产生的加工屑的影响。
8.在本加工装置中，该第1加工器具可以是旋切刀具或磨削磨具，该第2加工器具可以是研磨垫。
9.在本加工装置中，可以在该第1分隔板和该第2分隔板上还具有朝向该第1加工器具喷出水的水喷出口。
10.在本加工装置中，在通过第1加工器具对晶片进行加工时，第1分隔板和第2分隔板按照通过第1半圆凹部和第2半圆凹部围绕第1加工器具的方式将加工室上下分隔。因此，能够保护位于加工室的上侧的第2加工器具免受处于加工室的下侧的第1加工器具的前端对晶片进行加工而产生的加工屑的影响。由此，能够抑制加工屑附着于第2加工器具。因此，能够抑制通过第2加工器具进行加工的晶片的被加工面被加工屑划伤。
附图说明
11.图1是示出加工装置的结构的剖视图。
12.图2是示出加工装置的结构的剖视图。
13.图3是示出相互连结的第1分隔板和第2分隔板的说明图。
14.图4是示出加工装置的结构的剖视图。
15.图5是示出相互远离的第1分隔板和第2分隔板的说明图。
16.图6是示出具有水喷出口的第1分隔板和第2分隔板的说明图。
17.标号说明
18.1：加工装置；3：柱；5：控制部；100：晶片；101：正面；102：背面；103：保护带；10：分隔机构；11：第1分隔板；12：第2分隔板；111：第1半圆凹部；121：第2半圆凹部；13：第1水平移动机构；14：第2水平移动机构；16：水喷出口；20：加工室；21：上板；22：侧板；23：前板；24：后板；211：加工器具导入孔；30：保持单元；31：卡盘工作台；32：保持面；36：框体；33：支承部件；34：旋转单元；35：支承柱；37：罩板；39：空气提供源；60：空气流路；40：y轴方向移动单元；50：加工进给单元；70：加工单元；71：主轴单元；72：主轴；73：主轴电动机；74：壳体；721：第1轴部；722：推力板；723：第2轴部；724：圆筒大直径部；725：圆筒小直径部；80：进退机构；81：收纳室；82：活塞；83：活塞杆；84：引导部；85：调节器；86：空气源；90：环状板；91：环状安装座；92：压板；93：研磨垫；95：圆板安装座；96：磨削磨轮；97：磨轮基台；98：磨削磨具。
具体实施方式
19.如图1所示，本实施方式的加工装置1是用于对作为被加工物的晶片100进行磨削和研磨的装置，具有对加工装置1的各部件进行控制的控制部5。
20.晶片100例如是圆形的半导体晶片。晶片100的正面101对多个器件进行保持，通过粘贴保护带103而对正面101进行保护。晶片100的背面102作为实施磨削加工和研磨加工的被加工面。
21.加工装置1具有用于对被加工物进行保持的保持单元30。保持单元30包含卡盘工作台31、对卡盘工作台31进行支承的支承部件33以及使卡盘工作台31旋转的旋转单元34。
22.卡盘工作台31具有对晶片100进行保持的保持面32和围绕保持面32的框体36。在本实施方式中，框体36的上表面与保持面32形成为大致同一平面，具有与保持面32相同的高度。
23.卡盘工作台31的保持面32例如由多孔材料构成，与吸引源(未图示)连通，由此隔着保护带103而对晶片100进行吸引保持。即，卡盘工作台31通过保持面32对晶片100进行保持。
24.另外，卡盘工作台31能够通过设置于下方的旋转单元34在通过保持面32对晶片100进行保持的状态下以通过保持面32的中心的沿z轴方向延伸的中心轴为中心而旋转。因此，晶片100保持于保持面32而以保持面32的中心为轴进行旋转。
25.在支承部件33的周围设置有罩板37。另外，在罩板37中的 y侧和-y侧连结有在y轴方向上伸缩的折皱罩(未图示)。并且，在保持单元30的下方配设有y轴方向移动单元40。y轴方向移动单元40使保持单元30沿着y轴方向移动。
26.y轴方向移动单元40使保持单元30和加工单元70在与保持面32平行的y轴方向上相对地移动。在本实施方式中，y轴方向移动单元40构成为使保持单元30相对于加工单元70在y轴方向上移动。
27.另外，加工装置1也可以代替y轴方向移动单元40而具有转台作为水平移动单元，该转台具有多个保持单元30。
28.y轴方向移动单元40具有：与y轴方向平行的y轴导轨42；在该y轴导轨42上滑动的y轴移动工作台45；与y轴导轨42平行的y轴滚珠丝杠43；与y轴滚珠丝杠43连接的y轴电动机44；以及对它们进行保持的保持台41。
29.y轴移动工作台45借助滑动部件451而以能够滑动的方式设置在y轴导轨42上。在y轴移动工作台45的下表面上固定有螺母部401。在该螺母部401中螺合有y轴滚珠丝杠43。y轴电动机44与y轴滚珠丝杠43的一个端部连结。
30.在y轴方向移动单元40中，y轴电动机44使y轴滚珠丝杠43旋转，从而y轴移动工作台45沿着y轴导轨42在y轴方向上移动。在y轴移动工作台45上借助支承柱35而载置有保持单元30的支承部件33。因此，伴随y轴移动工作台45在y轴方向上的移动，包含卡盘工作台31的保持单元30在y轴方向上移动。
31.在本实施方式中，保持单元30通过y轴方向移动单元40在后方( y方向侧)的加工位置与前方(-y方向侧)的搬入搬出位置之间沿着y轴方向移动。
32.另外，如图1所示，在保持单元30的后方( y方向侧)竖立设置有柱3。在柱3的前表面上设置有对晶片100进行加工的加工单元70以及加工进给单元50。
33.加工进给单元50是将保持单元30和加工单元70在与保持面32垂直的z轴方向(加工进给方向)上相对地进行加工进给的垂直移动单元。在本实施方式中，加工进给单元50构成为将加工单元70相对于保持单元30在与保持面32垂直的z轴方向上进行加工进给。
34.加工进给单元50具有：与z轴方向平行的z轴导轨51；在该z轴导轨51上滑动的z轴移动工作台53；与z轴导轨51平行的z轴滚珠丝杠52；z轴电动机54；用于对z轴电动机54的旋转角度进行检测的z轴编码器55；对z轴编码器55的检测结果进行存储的存储部57；以及安装于z轴移动工作台53的前表面(正面)的支托56。支托56对加工单元70进行保持。
35.z轴移动工作台53借助滑动部件531而以能够滑动的方式设置在z轴导轨51上。在z
轴移动工作台53的后表面侧(背面侧)固定有螺母部501。在该螺母部501中螺合有z轴滚珠丝杠52。z轴电动机54与z轴滚珠丝杠52的一个端部连结。
36.在加工进给单元50中，z轴电动机54使z轴滚珠丝杠52旋转，从而z轴移动工作台53沿着z轴导轨51在z轴方向上移动。由此，安装于z轴移动工作台53的支托56和支托56所保持的加工单元70也与z轴移动工作台53一起在z轴方向上移动。
37.加工单元70具有主轴单元71。主轴单元71具有：沿与保持面32垂直的方向延伸的主轴72；使主轴72旋转的主轴电动机73；以及围绕主轴72和主轴电动机73的壳体74。
38.主轴72具有第1轴部721以及与第1轴部721相比形成为大直径的第2轴部723。在第1轴部721与第2轴部723之间配设有推力板722。主轴72还具有形成于第2轴部723的下方的圆筒大直径部724和形成于圆筒大直径部724的下方的圆筒小直径部725。
39.在壳体74的内部形成有空气流路60。空气流路60与空气提供源39连接。另外，空气流路60在壳体74的内部分支成多个分支路。空气流路60与壳体74的上表面61、侧面62和下表面63的开口部连通。
40.从空气提供源39提供的空气通过壳体74的空气流路60而从壳体74的上表面61、侧面62和下表面63的开口部喷出至壳体74的外部。
41.从壳体74的上表面61、侧面62和下表面63喷出空气，由此在壳体74与主轴72的推力板722之间、壳体74与主轴72的第2轴部723之间以及壳体74与主轴72的圆筒大直径部724之间形成间隙。由此，在这些间隙中形成有通过空气以非接触的方式将主轴72支承为能够旋转的轴承。
42.在作为主轴72的下端的圆筒小直径部725的下端连结有作为第1安装座的圆板安装座95的上表面。另外，在主轴72的圆筒大直径部724的下表面与圆板安装座95之间配设有将两者连结的引导部84。
43.在圆板安装座95的下表面上安装有磨削磨轮96。磨削磨轮96具有磨轮基台97以及呈环状排列在磨轮基台97的下端的大致长方体状的多个磨削磨具98。
44.磨削磨具98能够借助主轴72、圆板安装座95和磨轮基台97而通过主轴电动机73进行旋转。
45.另外，在主轴72中的圆筒大直径部724和圆筒小直径部725中配设有进退机构80。进退机构80具有配设于主轴72的圆筒大直径部724的收纳室81。在收纳室81中收纳有活塞82。
46.在活塞82的下部连结有多个活塞杆83。多个活塞杆83在活塞82的周向上隔开等间隔而设置。另外，在图1中，仅示出一个活塞杆83。
47.在活塞杆83的下端连结有环状板90。另外，在环状板90上形成有供上述的引导部84贯通的贯通孔901。
48.在环状板90的下表面上连结有作为第2安装座的环状安装座91。在环状安装座91的下表面上借助压板92而安装有对被加工物进行研磨加工的作为第2加工器具的环状的研磨垫93。
49.环状安装座91、压板92和研磨垫93具有比圆板安装座95和磨削磨轮96的外径大的内径，形成为与圆板安装座95同心的圆环状。
50.研磨垫93能够以中心为轴，借助主轴72、环状板90、环状安装座91和压板92而通过
主轴电动机73进行旋转。
51.该研磨垫93和上述磨削磨具98是用于对卡盘工作台31所保持的晶片100进行加工的加工器具的一例。并且，磨削磨具98是设置于内侧的第1加工器具的一例，研磨垫93是设置于外侧的第2加工器具的一例。
52.在进退机构80的收纳室81中经由调节器85而连接有空气源86。在进退机构80中，通过将来自空气源86的空气经由调节器85而从上方提供至收纳室81，能够对活塞82施加向-z方向的按压力而使活塞82在z轴方向上下降。
53.另外，通过将空气从下方提供至收纳室81，能够对活塞82施加向 z方向的按压力而使活塞82在z轴方向上上升。
54.当活塞82在z轴方向上进行升降移动时，借助活塞杆83而与活塞82连结的环状板90一边被引导部84引导一边进行升降移动。与此相伴，安装于环状板90的研磨垫93进行升降移动。这样，研磨垫93和磨削磨具98沿着z轴方向相对地进退。
55.这样，进退机构80使圆板安装座95和环状安装座91在与保持面32垂直的方向即z轴方向上相对地移动，由此作为使磨削磨具98或研磨垫93选择性地接近保持面32的选择单元发挥功能。
56.另外，如上所述，环状安装座91、压板92和研磨垫93具有比圆板安装座95和磨削磨轮96的外径大的内径。因此，圆板安装座95和磨削磨轮96以不接触的方式收纳于环状安装座91、压板92和研磨垫93的内侧，研磨垫93能够相对于磨削磨具98在上下方向上相对移动。
57.另外，如图1和图2(沿着y轴方向示出加工装置1的剖视图)所示，加工装置1在加工单元70的下方具有大致壳体形状的加工室20。加工室20形成为在对晶片100进行加工时对保持晶片100的保持单元30的卡盘工作台31以及作为加工单元70的加工器具的磨削磨具98和研磨垫93进行收纳。
58.如图1和图2所示，加工室20具有上板21，该上板21具有加工器具导入孔211。加工器具导入孔211是为了能够将作为加工单元70的加工器具的磨削磨具98和研磨垫93导入至加工室20而设置的。加工室20构成为包含该上板21、侧板22、-y侧的前板23、 y侧的后板24以及作为底板的保持单元30的罩板37。前板23设置成以保持单元30能够沿着y轴方向向加工室20内移动的长度从上板21垂下。
59.另外，具有能够将加工室20的上板21和支托56的下表面连结并以封住加工器具导入孔211的筒状沿铅垂方向伸缩的折皱罩，防止加工屑从加工器具导入孔211喷出。
60.另外，如图1和图2所示，加工室20具有分隔机构10。分隔机构10在通过进退机构80使磨削磨具98比研磨垫93更接近保持面32并通过磨削磨具98对保持面32所保持的晶片100进行加工时，围绕磨削磨具98而将加工室20上下分隔，保护研磨垫93免受磨削磨具98对晶片100进行加工而产生的加工屑的影响。
61.如图2所示，分隔机构10具有均沿水平方向延伸的第1分隔板11和第2分隔板12。
62.在图3中从上方示出加工室20和分隔机构10。如该图3所示，第1分隔板11具有沿着磨削磨具98的外侧面的第1半圆凹部111。另外，第2分隔板具有沿着磨削磨具98的外侧面且与第1半圆凹部111对置的第2半圆凹部121。
63.另外，如图2所示，分隔机构10具有使第1分隔板11沿着x轴方向在水平方向上移动的第1水平移动机构13以及使第2分隔板12沿着x轴方向在水平方向上移动的第2水平移动
机构14。
64.这些第1水平移动机构13和第2水平移动机构14安装于加工室20中的上板21的下表面上。
65.如图3所示，第1水平移动机构13和第2水平移动机构14分别具有与第1分隔板11和第2分隔板12连结的臂部201以及使臂部201沿着x轴方向移动的驱动装置200。在第1水平移动机构13和第2水平移动机构14中，通过驱动装置200使臂部201沿着x轴方向移动，由此使第1分隔板11和第2水平移动机构14沿着x轴方向在水平方向上移动，从而能够使它们相互接近和连结。
66.即，在分隔机构10中，通过第1水平移动机构13和第2水平移动机构14使第1分隔板11和第2分隔板12接近和连结，由此第1分隔板11和第2分隔板12按照通过第1半圆凹部111和第2半圆凹部121围绕磨削磨具98的方式将加工室20上下分隔。此时，第1半圆凹部111和第2半圆凹部121相互连结，形成比在图3中用虚线示出的研磨垫93的外径小的圆，该圆围绕磨削磨具98。因此，分隔机构10能够保护研磨垫93免受磨削磨具98对晶片100进行加工而产生的加工屑的影响。
67.另外，为了使第1分隔板11和第2分隔板12的移动容易，可以具有沿x轴方向延伸的导轨。
68.在具有这样的结构的加工装置1中，控制部5在通过研磨垫93对保持面32所保持的晶片100进行研磨加工时，如图4和图5所示那样使第1分隔板11和第2分隔板12相互在水平方向上远离主轴72。由此，研磨垫93能够在第1分隔板11的第1半圆凹部111与第2分隔板12的第2半圆凹部121之间通过。并且，控制部5对进退机构80进行控制而使研磨垫93比磨削磨具98更接近保持面32。在该状态下，控制部5实施研磨垫93对保持面32所保持的晶片100的研磨加工。
69.另一方面，控制部5在通过磨削磨具98对保持面32所保持的晶片100进行磨削加工时，如图2和图3所示那样对进退机构80进行控制而使磨削磨具98比研磨垫93更接近保持面32。并且，控制部5使第1分隔板11和第2分隔板12相互在水平方向上靠近主轴，利用通过将第1半圆凹部111和第2半圆凹部121连结而形成的圆围绕磨削磨具98。在该状态下，控制部5实施磨削磨具98对保持面32所保持的晶片100的磨削加工。
70.如上所述，在本实施方式中，在通过磨削磨具98对晶片100进行加工时，第1分隔板11和第2分隔板12按照通过第1半圆凹部111和第2半圆凹部121围绕磨削磨具98的方式将加工室20上下分隔。因此，能够保护位于加工室20的上侧的研磨垫93免受位于加工室20的下侧的磨削磨具98的前端(下表面)对晶片100进行加工而产生的加工屑的影响。由此，能够抑制加工屑附着于研磨垫93。因此，能够抑制由于加工屑而将通过研磨垫93进行研磨加工的晶片100的背面102划伤。
71.另外，在本实施方式中，如图6所示，可以在第1分隔板11和第2分隔板12的上表面上具有朝向磨削磨具98喷出水的多个水喷出口16。水喷出口16用于在将第1分隔板11和第2分隔板12连结的磨削磨具98的加工中如图6中箭头所示那样将来自未图示的水源的加工水从侧面朝向磨削磨具98喷射。
72.在该结构中，在磨削磨具98的加工中从侧面向磨削磨具98喷射加工水，由此能够抑制磨削磨具98对晶片100进行加工而产生的加工屑从第1分隔板11和第2分隔板12与磨削
磨具98之间的间隙到达研磨垫93。因此，能够更良好地保护研磨垫93免受加工屑的影响。
73.另外，可以取代第1分隔板11和第2分隔板12的上表面而在第1分隔板11和第2分隔板12的下表面或内部设置水喷出口16，以便能够朝向磨削磨具98喷出水。
74.另外，也可以在第1分隔板11的第1半圆凹部111的内侧面和第2分隔板12的第2半圆凹部121的内侧面具有水喷出口16。
75.另外，在本实施方式中，加工装置1具有作为内侧的第1加工器具的磨削磨具98和作为外侧的第2加工器具的研磨垫93。该研磨垫93可以是cmp研磨用或干式研磨用的任意研磨垫。
76.另外，在加工装置1中能够实现的第1加工器具和第2加工器具的组合不限于磨削磨具98和研磨垫93的组合。例如加工装置1可以具有作为内侧的第1加工器具的旋切刀具，具有作为外侧的第2加工器具的研磨垫93。或者，加工装置1可以具有作为内侧的第1加工器具的磨削磨具98，具有作为外侧的第2加工器具的旋切刀具或磨削磨具98。或者，加工装置1可以具有作为内侧的第1加工器具的旋切刀具，具有作为外侧的第2加工器具的磨削磨具98。或者，加工装置1可以具有作为内侧的第1加工器具的研磨垫93，具有作为外侧的第2加工器具的旋切刀具、磨削磨具98或研磨垫93。