JP2016002599A - 研磨パッドのバリ取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨液保持溝を形成する際に生じたバリを、人手を要することなく速やかに除去できる研磨パッドのバリ取り装置を提供する。
【解決手段】研磨パッドＰの表面に対し相対的に移動して研磨パッドＰの表面に切削形成された研磨液保持溝Ｐ１を検出する溝検出用のレーザ変位計６１と、研磨液保持溝Ｐ１の溝幅に亘る刃先を備え、研磨液保持溝Ｐ１に沿って移動させられて当該保持溝Ｐ１の開口縁に生じたバリＢを切除するエンドミル６２１と、レーザ変位計６１の検出信号に基づいて研磨パッドＰ上に形成された研磨液保持溝Ｐ１の形状を取得する制御装置７と、取得された研磨液保持溝Ｐ１の形状に基づいてエンドミル６２１を研磨液保持溝Ｐ１に沿って移動駆動する駆動モータ３２，４２，５２とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は研磨パッド表面に研磨液保持溝を形成する際に生じたバリを除去するための研磨パッドのバリ取り装置に関するものである。

半導体基板等を研磨する研磨パッドの表面には、研磨液を保持するための同心状や格子状の溝を形成する。なお、特許文献１には、この種の研磨液保持溝を切削加工する際に生じる削り屑を高圧純水で除去するようにした研磨装置が開示されている。

特開２００４−３４２９８５

ところで、研磨パッド表面に研磨液保持溝を切削形成する際には、削り屑以外に特に溝の開口縁にバリが生じる。そしてこれは、使用済みの研磨パッドを再生する過程で研磨液保持溝を再度切削形成する場合に甚だしいものとなる。このようなバリは上記特許文献１で示された高圧純水を吹き付けることでは完全には除去できず、バリの除去は専ら人手によって行っている。この作業は０．２ｍｍ程度の溝幅に生じた５０μｍ程度のバリを、ルーペを使用して探索してナイフやピンセットで除去するもので、多大な労力を要するという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、研磨液保持溝を形成する際に生じたバリを、人手を要することなく速やかに除去できる研磨パッドのバリ取り装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、研磨パッド（Ｐ）の表面に対し相対的に移動して当該研磨パッド（Ｐ）の表面に切削形成された研磨液保持溝（Ｐ１）を検出する溝検出手段（６１）と、研磨液保持溝（Ｐ１）の溝幅に亘る刃先を備え、研磨液保持溝（Ｐ１）に沿って移動させられて当該保持溝（Ｐ１）の開口縁に生じたバリ（Ｂ）を切除する刃物体（６２１）と、溝検出手段（６１）の検出信号に基づいて研磨パッド（Ｐ）上に形成された研磨液保持溝（Ｐ１）の形状を取得する溝形状取得手段（７）と、取得された研磨液保持溝（Ｐ１）の形状に基づいて刃物体（６２１）を研磨液保持溝（Ｐ１）に沿って移動駆動する駆動手段（３２，４２，５２）とを備える。

本第１発明においては、研磨パッドの研磨液保持溝を検出してその形状を取得し、取得された研磨液保持溝の形状に基づいて当該研磨液保持溝に沿って刃物体を移動させることによって研磨液保持溝の開口縁に生じたバリを自動運転によって人手を要することなく速やかに除去することができる。

本第２発明では、前記溝検出手段としてレーザ変位計（６１）を使用する。

本第２発明によれば、レーザ変位計によって研磨液保持溝のみならずこれに生じたバリも検出できるから、バリの生じた研磨液保持溝のみを選択して効率的なバリの除去を行うことができる。

本第３発明では、前記刃物体としてエンドミル（６２１）を使用する。

本第３発明によれば、回転するエンドミルによってバリを効率的に切除することができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の研磨パッドのバリ取り装置によれば、研磨液保持溝を形成する際に生じたバリを、人手を要することなく速やかに除去することができる。

本発明の一実施形態を示す、バリ取り装置の全体斜視図である。 バリ取り装置の制御系を示すブロック図である。 バリ取り装置の回転台部分の拡大斜視図である。 バリ取り装置のエンドミル装着部の拡大斜視図である。 研磨液保持溝に沿って移動するエンドミル刃先の断面図である。 レーザ変位計の出力信号の一例を示す波形図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１にはバリ取り装置の全体斜視図を示す。また、図２にはバリ取り装置の制御系を示す。以下、図２の制御系を参照しつつ図１の装置構造について説明する。バリ取り装置は箱型の基台１を備え、基台１上には円板状の回転台２が水平姿勢で回転可能に支持されている。回転台２は基台１内に設置された駆動モータ２１によって所望の回転位置へ回転させられる。回転台２の回転位置はロータリエンコーダ２２によって検出されている。なお、駆動モータ２１としてステッピングモータを使用すれば、ロータリエンコーダ２２は不要である。

回転台２の上方位置にはその板面を横断するようにＸ軸ガイドレール３が水平に延びており、当該ガイドレール３の基端はこれに直交するように基台１上に設けたＹ軸ガイドレール４に、これに沿って移動可能に支持されている。すなわち、Ｘ軸ガイドレールの基端３はＹ軸ガイドレール４に沿って移動可能に設けられたスライダ４１に固定されている。スライダ４１は図略の駆動機構を介してＹ軸駆動モータ４２に連結されており、Ｘ軸ガイドレール３はその水平姿勢を保った状態でＹ軸駆動モータ４２によってＹ軸ガイドレール４に沿って移動させられる。この時の移動量はＹ軸ロータリエンコーダ４３によって検出される。

Ｘ軸ガイドレール３に沿って移動可能にスライダ３１（図３）が設けられており、当該スライダ３１は図略の駆動機構を介してＸ軸駆動モータ３２に連結されて、当該駆動モータ３２によって移動させられる。この時の移動量はＸ軸ロータリエンコーダ３３によって検出される。スライダ３１には回転台２の板面に垂直な鉛直方向へ延びるＺ軸ガイドレール５が設けられている。そして、Ｚ軸ガイドレール５にこれに沿って移動可能にスライダ５１が設けられており、当該スライダ５１は図略の駆動機構を介してＺ軸駆動モータ５２に連結されて、当該駆動モータ５２によって移動させられる。この時の移動量はＺ軸ロータリエンコーダ５３によって検出される。

スライダ５１の立壁には一方の側面に下方へ向けて走査型レーザ変位計６１が装着されている（図４）。また、立壁の他方の面には下方に向けてモータ内蔵のスピンドル６２が設けられ、その先端にはエンドミル６２１が装着されている。このような構造により、スライダ５１およびこれに一体に設けられたレーザ変位計６１およびスピンドル６２は回転台２上方の一定の三次元空間内で任意の位置へ移動できるようになっている。上記駆動モータ２１，３２，４２，５２、ロータリエンコーダ２２，３３，４３，５３、レーザ変位計６１、およびスピンドル６２は基台１内に設けられたＣＰＵ内蔵の制御装置７に接続されており（図２）、制御装置７によって以下の作動が実現される。

上記構造のバリ取り装置において、回転台２上に、上面に研磨液保持溝を同心円状に形成したほぼ同径の研磨パッドＰを接合する（図２）。なお、研磨液保持溝の形成は、スライダ５１に設けたスピンドル６２を切削バイトに付け替えてバリ取り装置を溝形成装置とすることによって容易に行うことができる。

回転台２を回転させ、回転台２上に接合された研磨パッドＰに対しレーザ変位計６１を当該研磨パッドＰの半径方向へ移動させつつ、研磨パッドＰの回転位置とレーザ変位計６１の移動位置の情報より、研磨パッドＰ上の研磨液保持溝の位置を一定間隔で検出する。一定間隔で検出された研磨液保持溝の離散的な位置情報に対して適宜補間演算を施して研磨液保持溝の全体的な連続形状を得る。

そして、得られた研磨液保持溝の形状情報に従って、スピンドル６２を回転させつつ移動させてバリ取りを行う。すなわち、図５に示すように、スピンドル６２の下端に設けられたエンドミル６２１の刃先が研磨液保持溝Ｐ１の溝幅とほぼ等しくなる位置までスピンドル６２を予めＺ軸方向で移動させておき、この状態でスピンドル６２を回転させつつ研磨液保持溝Ｐ１に沿ってスライダ５１をＸ―Ｙ軸の二次元平面内で移動させる。これによって研磨液保持溝Ｐ１の溝開口縁に生じたバリＢ（図５の鎖線）はエンドミル６２１の刃先によって切除される。なお、この際、回転台２は停止させておく。なお、エンドミル６２１は、研磨パッド表面に対する刃先の接触角度を３０度〜６０度とし、刃先の表面粗さをＲａ１μｍ以下に仕上げたものを使用すると良い。

なお、研磨液保持溝Ｐ１の断面形状および当該溝Ｐ１に生じたバリＢは図６に示すようにレーザ変位計６１からの出力信号で知ることができるから、バリＢが生じている研磨液保持溝Ｐ１のみにスピンドル６２を選択的に移動させるようにしても良い。また、研磨パッドＰ上の研磨液保持溝Ｐ１の形状は必ずしも同心円状のものに限られず、例えば格子状のものであっても良い。さらに、エンドミルに代えて研磨液保持溝Ｐ１の溝幅と略同幅のバイトやナイフを使用しても良い。また、バリ取り時に回転台は必ずしも停止させる必要はなく、スピンドルと同期させて回転させても良い。

１…基台、２…回転台、３…Ｘ軸ガイドレール、３２…Ｘ軸駆動モータ（駆動手段）、４…Ｙ軸ガイドレール、４２…Ｙ軸駆動モータ（駆動手段）、５…Ｚ軸ガイドレール、５２…Ｚ軸駆動モータ（駆動手段）、６１…レーザ変位計（溝検出手段）、６２…スピンドル、６２１…エンドミル（刃物体）、７…制御装置（溝形状取得手段）、Ｂ…バリ、Ｐ…研磨パッド、Ｐ１…研磨液保持溝。

Claims (3)

1. 研磨パッドの表面に対し相対的に移動して当該研磨パッドの表面に切削形成された研磨液保持溝を検出する溝検出手段と、前記研磨液保持溝の溝幅に亘る刃先を備え、前記研磨液保持溝に沿って移動させられて当該保持溝の開口縁に生じたバリを切除する刃物体と、前記溝検出手段の検出信号に基づいて前記研磨パッド上に形成された前記研磨液保持溝の形状を取得する溝形状取得手段と、取得された前記研磨液保持溝の形状に基づいて前記刃物体を前記研磨液保持溝に沿って移動駆動する駆動手段とを備える研磨パッドのバリ取り装置。
2. 前記溝検出手段としてレーザ変位計を使用した請求項１に記載の研磨パッドのバリ取り装置。
3. 前記刃物体としてエンドミルを使用した請求項１又は２に記載の研磨パッドのバリ取り装置。

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