JP2003039313A - 片面研磨装置のためのセンタードライブユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用のモータを設置する必要がなく、また、
後付の場合でも、そのための電気工事、シーケンスの変
更等が必要とされず、更に、安価な強制駆動式の片面研
磨装置あるいはこのためのセンタードライブユニットを
提供することを課題とする。 【解決手段】 センターシャフト９に取り付けられるセ
ンタードライブユニット６は、機枠６１と、機枠６１に
回転可能に支持された中心軸６２と、カップリングピン
６８と、摩擦ローラ７１、７２、７３、７４、７５とセ
ンターローラ６９とを備えており、定盤２の回転速度が
この順で伝導・変速されてセンターローラ６９に伝達さ
れる。センターローラ６９には、マウンティングブロッ
ク３が摩擦係合しているので、マウンティングブロック
３が強制駆動され、これにより研磨が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハなど
の薄いワークが貼り付け保持されたマウンティングブロ
ックを、回転する研磨定盤にプレッシャープレートにて
押し付けることによって、マウンティングブロックの下
側のワークを研磨するための片面研磨装置に関する。更
に詳しくは、このブロックを強制回転することができる
ような強制駆動機構を備えた片面研磨装置及びそのため
のセンタードライブユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記片面研磨装置において採用されてい
る強制駆動機構には、２つのタイプが知られている。そ
の一つのタイプは、定盤のセンターにセンターローラー
を配備し、このローラーを専用のモーターで回転駆動す
るタイプである。この例は特公昭６３−２０６７４号公
報に見られ、定盤の中央に駆動軸により回転可能に設置
してあるセンターローラの摩擦力（あるいは歯車）によ
り、定盤に設置したトップリングを強制回転させてい
る。

【０００３】他のタイプは、専用のモータによってプレ
ッシャープレートを回転駆動するタイプである。この例
は特開平６−９９３４９号公報に見られ、モータによっ
て回転駆動される加圧ヘッドにより定盤上のマウンティ
ングプレートを定盤に圧接して研磨加工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの研磨装置で
は、いずれもモータによって上記強制駆動が行われるた
め、専用のモータを設ける必要がある。このため、この
ような片面研磨装置のコストはどうしても高価にならざ
るを得なかった。また、強制駆動機能を持たない既存の
片面研磨装置を改造する場合、機械自体の改造だけでな
く、モータの設置に伴う電気工事及びシーケンスの変更
が伴うため、このような改造を簡単に行うことはでき
ず、また、改造したとしてもやはり相当のコストがかか
った。

【０００５】本発明は、このような実状に鑑み、専用の
モータを設置する必要がなく、また、後付の場合でも、
そのための電気工事、シーケンスの変更等が必要とされ
ず、更に、安価な強制駆動式の片面研磨装置あるいはこ
のためのセンタードライブユニットを提供することを課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は以下の手段に
よって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手
段は、片面研磨装置のセンターシャフトにその上部が固
定されるための機枠と、上記機枠に回転可能に支持され
た中心軸と、片面研磨装置の定盤が備えているセンター
コーンと係合し、上記中心軸にこの定盤の回転を伝達す
るためのカップリングと、上記中心軸にこれと同軸固定
された第１の摩擦ローラと、上記機枠に支持され、上記
第１の摩擦ローラと係合して回転する第２の摩擦ローラ
と、上記中心軸又は上記機枠に回転可能に支持されたセ
ンターローラと、上記第２の摩擦ローラの回転を変速し
て、上記センターローラに伝達する変速装置とを備え
る。

【０００７】この構成により、専用のモータを設けるこ
となく、定盤の回転を利用してセンターローラと回転す
るマウンティングブロックを強制駆動することができ
る。

【０００８】第２番目の発明の解決手段は、第１番目の
発明のセンタードライブユニットにおいて、上記第２の
摩擦ローラが、これと同軸固定された第３の摩擦ローラ
を備えており、上記第３の摩擦ローラと摩擦係合すると
ともに、上記センターローラに同軸固定された第５の摩
擦ローラと摩擦係合する第４の摩擦ローラを備えること
によって、上記変速装置が構成されている。

【０００９】第３番目の発明の解決手段は、第１番目又
は第２番目の発明のセンタードライブユニットにおい
て、上記中心軸には、定盤上にスラリーを供給するため
に上記片面研磨装置のセンターシャフトと上記センター
コーンとのそれぞれに設けられたスラリー路に連通する
スラリー穴が設けられているものである。

【００１０】第４番目の発明の解決手段は、第１番目か
ら第３番目までの発明のセンタードライブユニットにお
いて、上記第１の摩擦ローラから上記第５の摩擦ローラ
までの摩擦ローラをそれぞれ歯車に置き換えたものであ
る。

【００１１】第５番目の発明の解決手段は、第１番目か
ら第４番目までの発明のセンタードライブユニットにお
いて、上記センターローラを、ワークを貼り付け保持す
るマウンティングブロックの外周歯車と噛合可能なセン
ターギアに置き換えたものである。

【００１２】第６番目の発明の解決手段は、第１番目か
ら第５番目までの発明のセンタードライブユニットをセ
ンターシャフトに備えていることを特徴とする片面研磨
装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の片
面研磨装置及びそのためのセンタードライブユニットに
ついて説明する。図１は本発明にかかる片面研磨装置の
概要を示すための説明図である。この片面研磨装置は、
機体１、定盤２、センターシャフト９、プレッシャープ
レート４、エアシリンダー５及びアイドルローラ８を備
えている。

【００１４】機体１は、この例では片持ちコの字形であ
り、下部ベッド部には定盤２が垂直軸の回りに回転可能
に支持されている。定盤２は不図示の駆動装置によって
回転駆動される。機体１の定盤２の上方には、定盤２と
同軸のセンターシャフト９が垂直方向に上下動可能に支
持されている。更に、センターシャフト９は、機体１の
内部の回り止め機構９１によって、それ自体の回転に対
しては拘束されているが、上記上下動は昇降機構９２に
よって行われる。

【００１５】機体１の上部、定盤２の上方にはセンター
シャフト９を中心にして複数のエアシリンダー５が設け
られており、エアシリンダー５のピストンロッド５１に
はプレッシャープレート４が取り付けられる。プレッシ
ャープレート４はピストンロッド５１に対して自由に回
転することができる。

【００１６】定盤２の周りにはエアシリンダーと同数の
アイドルローラ８が設けられており、アイドルローラ８
を回転自在に支持するアーム８１の回動によって、定盤
２の上方内側と外側の位置をとりうるようになってい
る。

【００１７】センターシャフト９の下端にはセンタード
ライブユニット６が取付られる。図１に示されるよう
に、センタードライブユニット６の下部からセンターロ
ーラ６９がのぞいている。センターローラ６９は、後述
のように、定盤２の回転を利用してこれとは異なる速度
で回転する。

【００１８】マウンティングブロック３は、複数（通
常）の薄いワーク（例えば半導体ウェハ）を貼り付ける
ことによってこれを支持するための円盤状のブロックで
ある。ワークが支持されているマウンティングブロック
３は研磨時にはワークを下側にして定盤２上に置かれ
る。アイドルローラ８が定盤２の内側に回動されたと
き、アイドルローラ８とセンターローラ６９との間隔
は、マウンティングブロック３の外径よりも小さいの
で、マウンティングブロック３はアイドルローラ８とセ
ンターローラ６９との両方に接触する状態にすることが
できる。

【００１９】この状態で、エアシリンダー５を駆動して
ピストンロッド５１及びこれに支持されたプレッシャー
プレート４を降下させる。このときマウンティングブロ
ック３はプレッシャープレート４の丁度真下にあるた
め、プレッシャープレート４と定盤２の間に挟まれた状
態になる。定盤２が回転駆動されるとセンターローラ６
９が定盤２と異なる速度で回転するので、センターロー
ラ６９と接触しているマウンティングブロック３は、摩
擦力を受けて回転（自転）する。このとき、アイドルロ
ーラ８は連れ回りする。

【００２０】定盤２上には後述のようにスラリーが供給
されており、定盤２の回転、マウンティングブロック３
及びプレッシャープレート４の圧力の影響を受けて、マ
ウンティングブロック３の下側に貼り付けられたワーク
が研磨される。

【００２１】図２、図３及び図４は、上記センタードラ
イブユニット６の説明図であり、図２は摩擦ローラの係
合関係を示す説明図、図３は、センタードライブユニッ
ト６の含軸断面図、図４は係合する摩擦ローラの部分的
な斜視図である。

【００２２】センタードライブユニット６は、機枠６
１、中心軸６２、第１摩擦ローラ７１、第２摩擦ローラ
７２、第３摩擦ローラ７３、第４摩擦ローラ７４、第５
摩擦ローラ７５、及びセンターローラ６９を備えてい
る。

【００２３】中心軸６２は、機枠６１に回転自在に支持
されており、この中心軸６２に第１摩擦ローラ７１が同
軸固定されている。機枠６１には、第１固定軸６４およ
び第２固定軸６５が固定されている。第２摩擦ローラ７
２と第３摩擦ローラ７３とは一体的に固定されており、
第１固定軸６４に嵌合されて回転自在となっている。

【００２４】第１摩擦ローラ７１と第２摩擦ローラ７２
とは摩擦係合しており、一方の回転が他方に伝達される
ようになっている。第２固定軸６５には第４摩擦ローラ
７４が回転自在に嵌合しており、第４摩擦ローラ７４
は、第３摩擦ローラ７３と摩擦係合している。第５摩擦
ローラ７５は、中心軸６２（あるいは機枠６１でもよ
い）に回転自在に支持されており、第４摩擦ローラ７４
と摩擦係合している。第５摩擦ローラ７５はセンターロ
ーラ６９と同軸固定されている。

【００２５】中心軸６２と一体的に回転する第１摩擦ロ
ーラ７１の回転は、第２摩擦ローラ７２、第３摩擦ロー
ラ７３、第４摩擦ローラ７４、第５摩擦ローラ７５、及
びセンターローラ６９へと順次伝達される。各摩擦ロー
ラは異なる径を有するため中心軸６２、したがって第１
摩擦ローラ７１の回転数は、変速されてセンターローラ
６９の回転数となって現れる。つまり、第２摩擦ローラ
７２から第５摩擦ローラ７５まで連鎖は変速装置を構成
している。

【００２６】中心軸６２には定盤上にスラリーを供給す
るための貫通したスラリー穴６３があけられており、上
方はセンターシャフト９のスラリー路９３と連通してい
る。定盤２の中心には、凸の円錐部を有するセンターコ
ーン２１が設けられており、中心から少し離れた箇所に
はカップリングピン２２が植設されている。このセンタ
ーコーン２１と向き合う中心軸６２の下端には大径部６
６及び凹の円錐部が形成されている。２つの円錐部を嵌
合させることにより中心が揃えられる。また、カップリ
ングピン２２を大径部６６に形成されたピン穴６８と係
合させることにより確実な動力伝達が行われる。

【００２７】大径部６６の下面には複数の溝が放射状に
切られており、円錐部の一方又は両方に切られた溝と連
通することにより、スラリー穴６３と連通する。これに
より、スラリー路９３から送り込まれるスラリーはスラ
リー穴６３、上記溝を通り定盤２の上面に供給される。
なお、機枠６１及びセンターローラ６９には、それぞれ
径の異なる円筒状のケーシング６１１及び６９１が設け
られており、ケーシング６１１がケーシング６９１に隙
間を持って覆い被さるようになっている。これら主とし
てケーシングは外部から異物が進入して、センタードラ
イブユニット６内の伝導機構に悪影響を与えるのを防止
するためである。なお、センターローラ６９と定盤２と
の回転方向は互いに反対向きとし、マウンティングブロ
ック３に速い回転を与え、均一な研磨が行われるように
なっている。

【００２８】上記例では、変速装置が第２摩擦ローラ７
２から第５摩擦ローラ７５までの連鎖からなるものを示
したが、他に適宜の数の摩擦ローラを介在させることも
可能である。また、ここに示した例では、全て摩擦伝導
を用いているが、複数の歯車、すなわちギアトレインに
よる変速装置とする、あるいは、スプロケット又はベル
トなどで構成される回転伝導機構による変速装置とする
ことが可能なことは明らかである。また、マウンティン
グブロック３の外周とセンターローラ６９の外周を互い
に噛合可能な歯車により構成することも可能である。

【００２９】更に、各摩擦ローラ、スプロケット、ベル
トプーリーなどの組み合わせを変えることにより異なる
変速比が得られるので、センターローラ６９の回転速度
を変更して研磨条件を変えることができる。また、この
際、周知の切り替え装置を設けることによってより簡単
に研磨条件を変更可能な構成とすることができる。ま
た、センタードライブユニット６は最初から片面研磨装
置に組み込んでおくことも、既存の片面研磨装置に後付
で組み込むことも可能である。いずれの場合でも、セン
ターローラ６９と定盤２との回転方向は必ず互いに反対
向きとされる。

【００３０】

【発明の効果】以上に示したように、本発明のセンター
ドライブユニットによれば、専用のモータを設置する必
要がなく、また、後付の場合でも、そのための電気工
事、シーケンスの変更等が必要とされないので、安価な
強制駆動式の片面研磨装置を得ることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる片面研磨装置の概要を示すため
の説明図である。

【図２】本発明における摩擦ローラの係合関係を示す説
明図である。

【図３】本発明にかかるセンタードライブユニットの含
軸断面図である。

【図４】本発明にかかる係合する摩擦ローラの部分的な
斜視図である。

【符号の説明】

１ 機体 ２ 定盤 ３ マウンティングブロック ４ プレッシャープレート ５ エアシリンダー ６ センタードライブユニット ８ アイドルローラ ９ センターシャフト ２１ センターコーン ２２ カップリングピン ５１ ピストンロッド ６１ 機枠 ６１１ ケーシング ６２ 中心軸 ６３ スラリー穴 ６４ 第１固定軸 ６５ 第２固定軸 ６６ 大径部 ６８ ピン穴 ６９ センターローラ ６９１ ケーシング ７１〜７５ 第１〜第５摩擦ローラ ８１ アーム ９１ 回り止め機構 ９２ 昇降機構 ９３ スラリー路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片面研磨装置のセンターシャフトにその
   上部が固定されるための機枠と、 上記機枠に回転可能に支持された中心軸と、 片面研磨装置の定盤が備えているセンターコーンと係合
   し、上記中心軸にこの定盤の回転を伝達するためのカッ
   プリングと、 上記中心軸にこれと同軸固定された第１の摩擦ローラ
   と、 上記機枠に支持され、上記第１の摩擦ローラと係合して
   回転する第２の摩擦ローラと、 上記中心軸又は上記機枠に回転可能に支持されたセンタ
   ーローラと、 上記第２の摩擦ローラの回転を変速して、上記センター
   ローラに伝達する変速装置とを備えることを特徴とする
   センタードライブユニット。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたセンタードライブ
   ユニットにおいて、 上記第２の摩擦ローラは、これと同軸固定された第３の
   摩擦ローラを備えており、 上記第３の摩擦ローラと摩擦係合するとともに、上記セ
   ンターローラに同軸固定された第５の摩擦ローラと摩擦
   係合する第４の摩擦ローラを備えることによって、上記
   変速装置が構成されていることを特徴とするセンタード
   ライブユニット。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されたセン
   タードライブユニットにおいて、 上記中心軸には、定盤上にスラリーを供給するために上
   記片面研磨装置のセンターシャフトと上記センターコー
   ンとのそれぞれに設けられたスラリー路に連通するスラ
   リー穴が設けられていることを特徴とするセンタードラ
   イブユニット。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までに記載された
   センタードライブユニットにおいて、 上記第１の摩擦ローラから上記第５の摩擦ローラまでの
   摩擦ローラをそれぞれ歯車に置き換えたことを特徴とす
   るセンタードライブユニット。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までに記載された
   センタードライブユニットにおいて、 上記センターローラを、ワークを貼り付け保持するマウ
   ンティングブロックの外周歯車と噛合可能なセンターギ
   アに置き換えたことを特徴とするセンタードライブユニ
   ット。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれかに
   記載されたセンタードライブユニットをセンターシャフ
   トに備えていることを特徴とする片面研磨装置。