JP3172264B2 - ドレッシング機構付平面研磨装置及びドレッシング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定盤の加工面をドレッ
シングするためのドレッシング機構を備えた平面研磨装
置とそのドレッシング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラッピング装置やポリッシング装置等の
平面研磨装置は、一般に、同軸状に配設された太陽歯車
及び内歯歯車と、これらの太陽歯車及び内歯歯車と噛合
して遊星運動する複数のワーク保持用キャリヤと、該キ
ャリヤに保持されたワークを両側から挟持して研磨する
上下の定盤とで構成され、半導体ウエハ等のワークを研
磨加工するものである。かかる平面研磨装置において
は、定盤の加工面に貼着した研磨布が砥粒等により目詰
まりを生じるため、適宜ドレッシングを施して目詰まり
を解消する必要があり、従来よりドレッシングを行うた
めの機構を備えたラッピング装置も提案されている。例
えば実公昭５９−２４４５１号公報には、シリンダによ
り往復動自在のブラシをラッピング装置に取付け、該ブ
ラシを上下の定盤間に挿入して該定盤を回転させること
により、該ブラシで研磨布の目出し処理を行うようにし
たものが開示されている。

【０００３】しかしながら、上記従来のラッピング装置
においては、ドレッシング中にキャリヤが定盤と擦り合
うのを避けるため、太陽歯車と内歯歯車とに噛合してい
る複数（４〜５枚）のキャリヤを一旦取出した状態でド
レッシングを行い、ドレッシング終了後に再びこれらの
キャリヤを所定の位置にセットしなければならず、作業
が非常に面倒で、複数のキャリヤの位置決めや太陽歯車
及び内歯歯車と噛合させる作業などに時間がかかり、能
率が悪いという欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、平面
研磨装置における定盤を、太陽歯車と内歯歯車とに噛合
しているキャリヤを取出すことなくドレッシングするこ
とができる方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のドレッシング方法は、同軸状に配設された
太陽歯車及び内歯歯車、これらの太陽歯車及び内歯歯車
と噛合して遊星運動する複数のワーク保持用キャリヤ、
該キャリヤに保持されたワークを両側から挟持して研磨
する上下の定盤を備えた平面研磨装置において、上定盤
を所望の位置まで上昇させる工程と、各キャリヤを太陽
歯車及び内歯歯車との噛合状態に保持したまま下定盤及
び上定盤との非接触位置まで持ち上げる工程と、隣接す
るキャリヤ間において上下の定盤の間にブラシを挿入
し、該ブラシを上下の定盤の加工面に接触させる工程と
により、上下の定盤の加工面をドレッシングすることを
特徴とするものである。

【０００６】また、本発明のドレッシング機構付平面研
磨装置は、同軸状に配設された太陽歯車及び内歯歯車、
これらの太陽歯車及び内歯歯車と噛合して遊星運動する
複数のワーク保持用キャリヤ、該キャリヤに保持された
ワークを両側から挟持して研磨する上下の定盤、各キャ
リヤを太陽歯車及び内歯歯車との噛合状態に保持したま
ま下定盤及び上定盤との非接触位置まで持ち上げるキャ
リヤ持上機構、上下の定盤間に挿入されて該定盤の加工
面をドレッシングするブラシを駆動回転自在且つドレッ
シング位置と待機位置とに変移自在に支持するブラッシ
ング機構、を備えてなることを特徴とするものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。図１及び図２に例示する平面研磨装置
は、同軸状に配設された回転自在の太陽歯車１と非回転
の内歯歯車２、これらの太陽歯車１及び内歯歯車２と噛
合して太陽歯車１の回転により遊星運動する複数のワー
ク保持用キャリヤ３、該キャリヤ３の保持穴３ａに保持
されたワーク６を上下両側から挟んで研磨する回転自在
の上下の定盤４，５を備えており、これらの定盤の加工
面には研磨布が貼着されている。

【０００８】上記太陽歯車１は、回転自在に配設された
太陽歯車駆動軸１ａの上端に取付けられ、下定盤５は、
上記太陽歯車駆動軸１ａの外側に回転自在に配設された
下定盤駆動軸５ａの上端に下定盤受５ｂを介して取付け
られ、上記太陽歯車駆動軸１ａの内側には上定盤駆動軸
４ａが回転自在に配設されており、これらの各駆動軸１
ａ，４ａ，５ａが、図示しない駆動源に連結されて駆動
回転されるようになっている。

【０００９】上記上定盤４は、シリンダ７により昇降自
在の定盤吊り８に複数のスタッド９及び中継プレート１
０を介して吊設され、ワークに当接する加工位置まで下
降したとき、中継プレート１０上のフック１１が上記上
定盤駆動軸４ａの上端のドライバ１２に係合することに
より、該上定盤駆動軸４ａを介して駆動されるものであ
る。

【００１０】また、上記内歯歯車２は、図３からも明ら
かなように、略円筒形をなす内歯歯車支持枠２ａの上端
に固定され、該内歯歯車支持枠２ａが、下定盤駆動軸５
ａの外側に固定的に配設されたガイド１４に沿って上下
動自在に配設されており、該内歯歯車支持枠２ａに設け
られた螺子穴２ｂには、ガイド１４と一体の螺子受１４
ａに回転自在に取付けられた螺子棒１５の上端部が螺合
せしめられ、該螺子棒１５の回転により内歯歯車２が内
歯歯車支持枠２ａと共に上下動するようになっている。
上記螺子棒１５は、円周方向３か所に配設され、ギア１
６に巻き掛けられたチェーンによって同期的に回転する
ようになっており、いずれか一つの螺子棒１５がモータ
１８に連結され、該モータ１８により駆動回転されるよ
うになっている。

【００１１】上記内歯歯車２を上昇させることによって
各キャリヤ３を一斉に下定盤５から離間する位置まで持
ち上げられるようにするため、キャリヤ持上機構が設け
られている。このキャリヤ持上機構は、各キャリヤ３の
内歯歯車２と噛合する側の端部、即ち内歯歯車側端部を
持ち上げる外側支持リング２０と、太陽歯車１と噛合す
る側の端部、即ち太陽歯車側端部を持ち上げる内側支持
リング２１とを備えている。

【００１２】上記外側支持リング２０は、内歯歯車２の
下面に歯先よりも若干内側に突出するように固定され、
該内歯歯車２が上昇したときにキャリヤ３に係止して、
該キャリヤ３の内歯歯車側端部を内歯歯車２との噛合状
態のまま持ち上げるものである。

【００１３】一方、短円筒状をなす内側支持リング２１
は、太陽歯車１と下定盤５との間の隙間に上下動自在に
配設されている。該内側支持リング２１の下端部には、
円周方向に一定間隔をおいて複数の作動アーム２３が放
射状に取付けられ、各アーム２３の下面に、該内側支持
リング２１が昇降する時のガイドと下限位置を規定する
ストッパとを兼ねるピン２４が取付けられており、研磨
加工時やキャリヤ交換時のように内歯歯車２が下降して
外側支持リング２０がキャリヤ３から離間している時に
は、該ピン２４が下定盤受５ｂに形成された穴２５に嵌
入して該穴の底に当接した下限位置を保持し、このとき
内側支持リング２１の上端は、図３に示すように、下定
盤５上に置かれたキャリヤ３から離間した状態にある。

【００１４】上記内側支持リング２１の上昇は、上記内
歯歯車支持枠２ａの内側面に取付けられたローラ２８に
より行われる。即ち、該内歯歯車支持枠２ａの内側面の
各作動アーム２３との対応位置には、上記ローラ２８が
それぞれ取付けられ、内歯歯車支持枠２ａが上昇してロ
ーラ２８が各作動アーム２３に当接し、該作動アーム２
３を押し上げることにより、該作動アーム２３を介して
内側支持リング２１が持ち上げられ、該支持リング２１
の上端がキャリヤ３の太陽歯車側端部に当接して該キャ
リヤ３を持ち上げるようになっている（図４参照）。こ
のとき、外側支持リング２０がキャリヤ３の内歯歯車側
端部を持ち上げるタイミングと内側支持リング２１がキ
ャリヤ３の太陽歯車側端部を持ち上げるタイミングとが
ほぼ同じになるようにローラ２８の位置が決められてい
る。なお、該ローラ２８は上下に位置調節自在であるこ
とが望ましい。

【００１５】上記キャリヤ３を持ち上げる高さは、該キ
ャリヤ３が太陽歯車１との噛合状態を保持し得る範囲内
であり、その設定は、マイクロスイッチ等の検出手段で
内歯歯車２又は内歯歯車支持枠２ａあるいはキャリヤ３
等の上下動する部材を検出することにより、適宜行うこ
とができる。

【００１６】また、上記平面研磨装置には、上下の定盤
４，５の加工面をドレッシングするためのブラッシング
機構３０が設けられている。このブラッシング機構３０
は、図２及び図５から明らかなように、ブラシ軸３２の
周囲に刷毛体３３を取付けてなるブラシ３１を備え、該
ブラシ３１を定盤４，５の加工面と平行をなすように水
平に配設して、ブラシ軸３２の基端部を支持装置３５に
回転自在に支持させると共に、該基端部を駆動用のモー
タ３６に連結し、該支持装置３５を、昇降シリンダ３７
により上下動自在且つ揺動シリンダ３８により鉛直軸線
を中心に揺動自在としたもので、これにより上記ブラシ
３１が、上下の定盤４，５間に挟まれてドレッシングを
行うドレッシング位置（図２の実線位置）と、定盤４，
５の外側で待機する待機位置（図２に鎖線位置）との間
を変移自在となっている。

【００１７】片持ち梁状に支持された上記ブラシ３１を
ドレッシング位置に安定的に支持させるため、上記太陽
歯車１上には、ブラシ軸３２の先端が回転自在に嵌合す
るＵ字形の窪みを備えた軸受部材４１が固定され、これ
に対してブラシ軸３２の先端には、ベアリング４３が取
り付けられている。

【００１８】上記ブラシ３１は、隣接するキャリヤ３間
において上下の定盤４，５間に挿入されるものであり、
従って、それに適した大きさに形成される。また、上記
ブラシ軸３２の内部には通孔が設られけ、ドレッシング
時に該通孔を通じてブラシ３１に液体や気体等の洗浄用
流体が供給されるようになっている。

【００１９】上記構成を有する平面研磨装置において、
ワーク６の研磨加工時には、ブラシ３１が揺動シリンダ
３８により図２に鎖線で示す待機位置に回動せしめられ
ると共に、図３に示すように内歯歯車２が太陽歯車１と
対応する高さに保持されており、従って、外側支持リン
グ２０及び内側支持リング２１は下降位置にあってキャ
リヤ３から離間し、該キャリヤ３は下定盤５上に載置し
ている。

【００２０】ワーク６の研磨加工により目詰まりした上
下の定盤４，５の加工面をドレッシングする場合には、
先ず、上定盤４を所定の高さまで上昇させる。その高さ
は、待機位置にあるブラシ３１を上下の定盤４，５間に
余裕をもって回動、挿入し得る高さである。

【００２１】次に、モータ１８により螺子棒１５を回転
させて内歯歯車支持枠２ａを上昇させる。これにより、
図４に示すように、内歯歯車２及び外側支持リング２０
が上昇して該外側支持リング２０がキャリヤ３の内歯歯
車側端部を持ち上げると同時に、ローラ２８が各作動ア
ーム２３に当接してそれを押し上げるため内側支持リン
グ２１も上昇し、該内側支持リング２１の上端がキャリ
ヤ３の太陽歯車側端部に当接して該キャリヤ３を持ち上
げる。従って各キャリヤ３は、太陽歯車１及び内歯歯車
２との噛合状態を保ったまま、下定盤５から離間する高
さまで持ち上げられる。このとき該キャリヤ３は上定盤
４とも接触していないことはいうまでもない。

【００２２】続いて、図２及び図５に示すように、待機
位置にあるブラシ３１を揺動シリンダ３８により上下の
定盤４，５間まで回動させ、ブラシ軸３２の先端のベア
リング４３が軸受部材４１の窪み４２に嵌合する位置ま
で該ブラシ３１を昇降シリンダ３７により下降させた
後、上定盤４を所定の位置まで下降させて下定盤５との
間に該ブラシ３１を挟持させる。これによりブラシ３１
が両定盤４，５の研磨面に接触した状態となる。上記ブ
ラシ３１の上下の定盤４，５間への挿入は隣接するキャ
リヤ３，３間において行われるものであり、従ってドレ
ッシングを行う際には、キャリヤ３，３間へのブラシ３
１の挿入と軸受部材４１へのブラシ軸３２の先端の嵌合
とが可能な位置に、各キャリヤ３及び太陽歯車１を位置
決めした状態で研磨装置が停止せしめられることは言う
までもない。

【００２３】次に、太陽歯車１は停止させたまま、上下
の定盤４，５とブラシ３１とを回転させることにより、
該ブラシ３１で定盤４，５の研磨面をドレッシングす
る。このとき、ブラシ軸３２の通孔４５を通じてブラシ
３１に水や洗剤、エア等の洗浄用流体が供給される。

【００２４】ドレッシングが終了すると、上記とは逆の
動作によりブラシ３１を待機位置に回動させると共に、
外側支持リング２０及び内側支持リング２１を下降さ
せ、各キャリヤ３を下定盤５に当接する位置まで降ろし
て両リング２０，２１から解放する。

【００２５】図示の実施例では、ブラシ３１として、ブ
ラシ軸３２の回りに刷毛体３３を放射状に植設した円柱
形ブラシを使用しているが、その他の構成のものであっ
ても良く、例えば、ブラシ軸の回りに刷毛体を螺旋状に
植設したものを使用し、このブラシを、掻き取った付着
物が螺旋状の刷毛体で定盤４，５の外側に掻き出される
方向に回転させながらドレッシングすることもでき、こ
れにより、ドレッシング作業を効率良く行うことができ
る。また、上記実施例は、内歯歯車２が回転しない３ウ
エイ方式の平面研磨装置であるが、内歯歯車２が回転す
る４ウエイ方式の平面研磨装置であっても良く、更に、
定盤として研磨面に研磨布を貼着したものに限らず、砥
石を取付けたものであっても良いことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明によれば、各キャリヤ
を太陽歯車及び内歯歯車との噛合状態に保持したまま下
定盤及び上定盤との非接触位置まで持ち上げ、隣接する
キャリヤ間において上下の定盤の間にブラシを挿入し
て、上下の定盤及びブラシを回転させてドレッシングす
るようにしたので、太陽歯車と内歯歯車とに噛合してい
るキャリヤを全く取出すことなく定盤のドレッシングを
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平面研磨装置の一実施例を示す断
面図である。

【図２】図１に示す平面研磨装置の上定盤を取り除いた
平面図である。

【図３】図１の要部拡大断面図である。

【図４】図３の異なる動作状態の断面図である。

【図５】ブラッシング機構の断面図である。

【符号の説明】

１ 太陽歯車 ２ 内歯歯車 ３ キャリヤ ４ 上定盤 ５ 下定盤 ６ ワーク ３０ ブラッシング機構 ３１ ブラシ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸状に配設された太陽歯車及び内歯歯
   車、これらの太陽歯車及び内歯歯車と噛合して遊星運動
   する複数のワーク保持用キャリヤ、該キャリヤに保持さ
   れたワークを両側から挟持して研磨する上下の定盤、を
   備えた平面研磨装置の、上下の定盤の加工面をドレッシ
   ングするための方法であって、 上定盤を所望の位置まで上昇させる工程；各キャリヤを
   太陽歯車及び内歯歯車との噛合状態に保持させたまま下
   定盤及び上定盤との非接触位置まで持ち上げる工程；隣
   接するキャリヤ間において上下の定盤の間にブラシを挿
   入し、該ブラシを上下の定盤の加工面に接触させる工
   程；上下の定盤及びブラシを回転させる工程；からなる
   ことを特徴とする平面研磨装置における定盤のドレッシ
   ング方法。
2. 【請求項２】 同軸状に配設された太陽歯車及び内歯歯
   車；これらの太陽歯車及び内歯歯車と噛合して遊星運動
   する複数のワーク保持用キャリヤ；該キャリヤに保持さ
   れたワークを両側から挟持して研磨する上下の定盤；各
   キャリヤを太陽歯車及び内歯歯車との噛合状態に保持し
   たまま下定盤及び上定盤との非接触位置まで持ち上げる
   キャリヤ持上機構；上下の定盤間に挿入されて該定盤の
   加工面をドレッシングするブラシを、駆動回転自在且つ
   ドレッシング位置と待機位置とに変移自在に支持するブ
   ラッシング機構；を備えてなることを特徴とするドレッ
   シング機構付平面研磨装置。