JP3452331B2 - ポリシング装置 - Google Patents
ポリシング装置Info
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- Japan
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- top ring
- thrust
- radial
- magnetic bearing
- drive shaft
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の素材である単
結晶シリコンウエハ等のポリシング対象物の表面を平坦
且つ鏡面に研磨するポリシング装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来技術】図２は従来のこの種のポリシング装置の構
成を示す図である。図示するように従来のポリシング装
置は、表面に研磨布１０を貼り付けたターンテーブル１
１と、ポリシング対象物１を真空吸着等の手段で取り付
けるトップリング２を具備する。前記ターンテーブル１
１は２組のラジアル軸受１２，１２及びスラルト軸受１
３で回転自在に支持された回転軸１４の上端に固定さ
れ、図示しないモータ等の駆動手段で回転するようにな
っている。トップリング２は２組のラジアル軸受５３，
５３で回転自在に支持されたトップリング駆動軸５１の
下端に取り付けられ、モ−タ５６によりプーリ５５、駆
動ベルト５４、プーリ５２を介して回転するようになっ
ている。なお、５７はラジアル軸受５３，５３が固定さ
れるケーシングである。 【０００３】ポリシング対象物１の表面を研磨するに
は、ターンテーブル１１を回転させ、前記ポリシング対
象物１をトップリング２の下面と該ターンテーブル１１
の上面の間に入れモ−タ５６でトップリング２を回転す
ることにより、ポリシング対象物１はトップリング２の
下面と該ターンテーブル１１の上面の間で回転し、研磨
布１０に接する面が研磨される。尚、ターンテーブル１
１の直径はポリシング対象物１の直径の１０倍以上が普
通である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術ではポリシング対象物１の研磨速度を速めるた
め、トップリング２の回転速度及びターンテーブル１１
の回転速度とポリシング対象物１にかける圧力を増す
と、或る一定の条件で大きな振動がポリシング装置全体
に発生し、研磨を継続することが出来なくなると云う問
題があった。 【０００５】この振動現象の原因は、ポリシング対象物
１の表面とターンテーブル１１の研磨布１０との間の、
研磨係数（摩擦力）が相対滑り速度に対して負の特性と
なり、マイナスの減衰力（自励振動励振力）となるため
である。 【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、前記振動を検知し補償するこ
とにより研磨速度を速めても振動を抑制できるポリシン
グ装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、図１に示すように、各々独立した回
転数で回転するターンテーブル１１とトップリング２を
有するトップリング部Ｐを有し、該トップリング２が一
定の圧力をターンテーブル１１に与える手段を有し、該
ターンテーブル１１と該トップリング２の間にポリシン
グ対象物１を介在させて該ポリシング対象物１の表面を
平坦且つ鏡面に研磨するポリシング装置において、トッ
プリング駆動軸２５をケーシング４５に少なくとも２つ
のラジアル磁気軸受２２、２４と１つのスラスト磁気軸
受２３を介して回転自在に支持し、トップリング駆動軸
２５のラジアル方向の変位を検出し該変位を補償回路３
５、３８を通してラジアル磁気軸受２２、２４にフィー
ドバックするラジアル制御手段と、トップリング駆動軸
２５のスラスト方向の変位を検出し該変位を補償回路４
２を通してスラスト磁気軸受２３にフィードバックする
スラスト制御手段とを設け、トップリング部Ｐの振動を
検出する振動計３１をトップリング駆動軸２５を支持す
るケーシング４５に取り付け、該振動計３１の検出出力
をラジアル制御手段の補償回路３５、３８を通してラジ
アル磁気軸受２２、２４にフィードバックすることによ
り、固有振動数での減衰量を制御すると共に、該振動計
３１の検出出力をスラスト制御手段の補償回路４２を通
してスラスト磁気軸受２３にフィードバックすることに
より、トップリング駆動軸２５のスラスト方向の力を制
御し、自励振動を抑制することを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【作用】上記構成のポリシング装置の作用を図３を用い
て説明する。図３（Ａ）はポリシング装置の概念図を示
し、図３（Ｂ）はその１自由度モデルを示す図である。
図３（Ｂ）はターンテーブル１１の上面とトップリング
２の下面の間にポリシング対象物１を介在しトップリン
グ駆動軸２５をターンテーブル１１に対して押しつけた
場合の１自由度モデルである。図中、ｍはトップリング
駆動軸２５の等価質量、ｋは等価剛性、ｘは変位を示
す。今、ターンテーブル１１上の研磨布１０の面とポリ
シング対象物１の間に作用する摩擦力をｆ（ｕ）（ｕは
回転速度）とすると運動式は式（１）となる。 ここでＣａは弾性支持部材の減衰係数で、その減衰力は
Ｆｄ＝Ｃａ・ｄｘ／ｄｔとなる。 【００１３】ところで、運転状態では回転速度ｕと摩擦
力ｆは図４のような特性を示し、式（２）で表現でき
る。回転速度がｕ0の場合は特性４０１となり、押しつけ力
が大きいときは特性４０２となり、回転速度が下がると
特性４０３となる。いずれの場合も摩擦力ｆは回転速度
に対して右下がりの負特性を示す。式（２）において、
Ｃは図４の特性曲線の勾配を表わし負となる。式（１）
に式（２）を代入すると、式（１）は式（３）と変形で
きる。 この式から、トップリング駆動軸２５の固有振動数Ωは
式（４）となる。 【００１４】Ｃａ＝０の場合、Ｃ＜０であるから固有振
動数の実数部が正となり、不安定な振動系となる。Ｃａ
＞０で、しかもＣａ＋Ｃ＞０の場合（減衰力のある弾性
支持部材採用の場合）固有振動数の根の実数部が負とな
り、安定な振動系となる。従って、 （１）トップリング駆動軸２５の振動の減衰力 （２）押しつけ力 （３）回転数（摺動速度） を最適化することによりポリシング装置は安定した振動
系となり、もっとも生産性の高い運転条件での操作を可
能にできる。また、ケ−シング４５に振動計３１を設置
することにより、自励振動の発生を瞬時に検出できるの
で自励振動発生のしきい値の近傍での運転を可能にす
る。 【００１５】図１のトップリング駆動軸２５の減衰力
は、支持するラジアル磁気軸受２２、２４の補償回路３
８、３５において、所定周波数で位相進み補償、或い
は、微分動作成分を増加させることで調整できる。 【００１６】自励振動が発生したとき、スラスト磁気軸
受２３のスラスト制御力を制御し、ポリシング対象物１
の押しつけ力を小さくすると、スティックスリップによ
る負の摩擦力が小さくなり自励振動は抑制できる。 【００１７】また、トップリング駆動軸２５の駆動用の
モ−タ２１やターンテーブル１１の駆動用のモ−タ１８
の回転数を制御して（大きくして）ポリシング対象物１
とターンテーブル１１の研磨布１０の間に発生するステ
ィックスリップによる負の摩擦係数の絶対値を小さくす
れば、自励振動は抑制できる。 【００１８】 【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明のポリシング装置の構成を示
す図である。本ポリシング装置は図示するように、表面
に研磨布１０を貼り付けたターンテーブル１１と、下端
面にポリシング対象物１を真空吸着等の手段で取り付け
るトップリング２を有するトップリング部Ｐとを具備し
ている。ターンテーブル１１は２組のラジアル軸受１
２，１２及びスラスト軸受１３で回転自在に支持された
回転軸１４の上端に固定され、プーリ１５、ベルト１
６、プーリ１７を介してモ−タ１８で回転駆動するよう
になっている。 【００１９】トップリング部Ｐのトップリング２はケー
シング４５に２組のラジアル磁気軸受２２、２４とスラ
スト磁気軸受２３で回転自在に支持されたトップリング
駆動軸２５の下端に取り付けられ、ケ−シング４５内に
固定されたモータ２１により回転駆動されるようになっ
ている。 【００２０】ポリシング対象物１の表面を研磨する際
は、ターンテーブル１１をモ−タ１８で回転させ、ポリ
シング対象物１をトップリング２の下面とターンテーブ
ル１１の研磨布１０の間に介在させ、モ−タ２１でトッ
プリング駆動軸２５を回転駆動することによりトップリ
ング２を回転させる。これによりポリシング対象物１は
ターンテーブル１１に対して所定の圧力で押しつけられ
ると共に、自身も回転しながら研磨布１０との接触面が
研磨される。尚、ターンテーブル１１の直径はポリシン
グ対象物１の直径の１０倍以上とする。 【００２１】トップリング駆動軸２５のラジアル方向の
変位は変位センサ３２，３３で検出され、その検出出力
はアンプ３４，３７で増幅され、補償回路３５，３８を
通り、パワ−アンプ３６，３９で増幅され、ラジアル磁
気軸受２２，２４にフィードバックされる。これによ
り、トップリング駆動軸２５が正常位置（軸中心と磁気
軸受中心と一致する位置）に制御される。振動計３１は
ケ−シング４５に取り付けられ、トップリング部Ｐの自
励振動を検知し、その検出出力は補償回路３５，３８を
通って上記と同様ラジアル磁気軸受２２，２４にフィー
ドバックされる。ここで、補償回路３８は振動計３１の
検出出力からラジアル磁気軸受２２，２４の制御力（ラ
ジアル方向の力）を制御して、自励振動を抑制するよう
ラジアル磁気軸受２２，２４の制御電流を補償する。 【００２２】トップリング駆動軸２５のスラスト方向の
変位は変位センサ４０により検出され、その検出出力は
アンプ４１で増幅され、補償回路４２を通り、パワ−ア
ンプ４３で増幅されスラスト磁気軸受２３にフィードバ
ックされる。これにより、トップリング駆動軸２５はス
ラスト方向の正常な位置になるように制御される。ま
た、前記振動計３１の検出出力は補償回路４２を通って
上記と同様スラスト磁気軸受２３にフィードバックされ
る。ここで補償回路４２は振動計３１の検出出力からス
ラスト磁気軸受２３のスラスト方向の力を制御して、自
励振動を抑制するようにスラスト磁気軸受２３の制御電
流を補償する。 【００２３】更に前記振動計３１の出力信号はモ−タ駆
動制御装置４４に入力され、モ−タ駆動制御装置４４に
おいて自励振動を抑制するようにモ−タ２１の回転速度
を制御する。尚、モ−タ駆動制御装置４４は振動計３１
の出力信号でモータ２１の回転数を制御できるように例
えばインバータコントローラを具備する。 【００２４】更に前記振動計３１の出力信号はモ−タ駆
動装置１９に入力され、自励振動を抑制するようにモ−
タ１８の回転速度を制御しターンテーブル１１の速度
（摺動速度）を制御して自励振動を抑制する。尚、モ−
タ駆動制御装置１９も振動計３１の出力信号でモータ２
１の回転数を制御できるように例えばインバータコント
ローラを具備する。 【００２５】図５は補償回路３５，３８の構成例を示す
ブロック図であり、補償回路３５，３８はＰＩＤ（比例
・積分・微分）回路、ラジアル方向固有振動数ｆｎを中
心としたバンドパスフィルターＢＰ、電圧制御ゲインア
ンプＫｖ及び加算器ＡＤで構成される。トップリング駆
動軸２５のラジアル方向の変位を検出する変位センサ３
２，３３の検出出力はアンプ３４，３７を通って、ＰＩ
Ｄ回路に入力される。また、微分された検出信号と振動
計３１の検出出力はバンドパスフィルターＢＰを通っ
て、電圧制御ゲインアンプＫｖに入力される。ＰＩＤ回
路の出力と電圧制御ゲインアンプＫｖの出力は加算器Ａ
Ｄで加算され、パワーアンプ３６，３９に出力され、ラ
ジアル磁気軸受２２，２４にフィードバックされる。こ
れにより、ラジアル磁気軸受２２，２３のラジアル方向
の力を制御し、自励振動を抑制する。 【００２６】図６は補償回路４２の構成例を示すブロッ
ク図であり、補償回路４２はＰＩＤ回路、加算器ＡＤ、
比較器ＤＦ及びトップリング２の基準押圧信号を発生す
る押圧信号発生器Ｐで構成される。スラスト方向の変位
を検出する変位センサ４０の検出出力はアンプ４１を通
ってＰＩＤ回路に入力され、比較器ＤＦでこのＰＩＤ回
路の出力から振動計３１の検出出力を減算し、この減算
値と押圧信号発生器Ｐからの基準押圧信号を比較し、そ
の差をパワーアンプ４３に出力し、スラスト磁気軸受２
３にフィードバックする。これにより、振動計３１の検
出出力の振幅が大きくなるとパワーアンプ４３への指令
信号を減少させ、トップリング駆動軸２５のスラスト方
向の力を制御し、自励振動を抑制する。 【００２７】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待できる。トップリ
ング駆動軸をケーシングにラジアル磁気軸受とスラスト
磁気軸受を介して回転自在に支持し、トップリング部の
振動を検出する振動計をケーシングに取り付け、該振動
計の検出出力をラジアル制御手段の補償回路を通してラ
ジアル磁気軸受にフィードバックすることにより、固有
振動数での減衰量を制御すると共に、該振動計の検出出
力をスラスト制御手段の補償回路を通してスラスト磁気
軸受にフィードバックすることにより、トップリング駆
動軸のスラスト方向の力を制御し、自励振動を抑制する
ので、ポリシング装置の研磨速度を上げることが可能と
なり、生産性を高めることができる。
結晶シリコンウエハ等のポリシング対象物の表面を平坦
且つ鏡面に研磨するポリシング装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来技術】図２は従来のこの種のポリシング装置の構
成を示す図である。図示するように従来のポリシング装
置は、表面に研磨布１０を貼り付けたターンテーブル１
１と、ポリシング対象物１を真空吸着等の手段で取り付
けるトップリング２を具備する。前記ターンテーブル１
１は２組のラジアル軸受１２，１２及びスラルト軸受１
３で回転自在に支持された回転軸１４の上端に固定さ
れ、図示しないモータ等の駆動手段で回転するようにな
っている。トップリング２は２組のラジアル軸受５３，
５３で回転自在に支持されたトップリング駆動軸５１の
下端に取り付けられ、モ−タ５６によりプーリ５５、駆
動ベルト５４、プーリ５２を介して回転するようになっ
ている。なお、５７はラジアル軸受５３，５３が固定さ
れるケーシングである。 【０００３】ポリシング対象物１の表面を研磨するに
は、ターンテーブル１１を回転させ、前記ポリシング対
象物１をトップリング２の下面と該ターンテーブル１１
の上面の間に入れモ−タ５６でトップリング２を回転す
ることにより、ポリシング対象物１はトップリング２の
下面と該ターンテーブル１１の上面の間で回転し、研磨
布１０に接する面が研磨される。尚、ターンテーブル１
１の直径はポリシング対象物１の直径の１０倍以上が普
通である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術ではポリシング対象物１の研磨速度を速めるた
め、トップリング２の回転速度及びターンテーブル１１
の回転速度とポリシング対象物１にかける圧力を増す
と、或る一定の条件で大きな振動がポリシング装置全体
に発生し、研磨を継続することが出来なくなると云う問
題があった。 【０００５】この振動現象の原因は、ポリシング対象物
１の表面とターンテーブル１１の研磨布１０との間の、
研磨係数（摩擦力）が相対滑り速度に対して負の特性と
なり、マイナスの減衰力（自励振動励振力）となるため
である。 【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、前記振動を検知し補償するこ
とにより研磨速度を速めても振動を抑制できるポリシン
グ装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、図１に示すように、各々独立した回
転数で回転するターンテーブル１１とトップリング２を
有するトップリング部Ｐを有し、該トップリング２が一
定の圧力をターンテーブル１１に与える手段を有し、該
ターンテーブル１１と該トップリング２の間にポリシン
グ対象物１を介在させて該ポリシング対象物１の表面を
平坦且つ鏡面に研磨するポリシング装置において、トッ
プリング駆動軸２５をケーシング４５に少なくとも２つ
のラジアル磁気軸受２２、２４と１つのスラスト磁気軸
受２３を介して回転自在に支持し、トップリング駆動軸
２５のラジアル方向の変位を検出し該変位を補償回路３
５、３８を通してラジアル磁気軸受２２、２４にフィー
ドバックするラジアル制御手段と、トップリング駆動軸
２５のスラスト方向の変位を検出し該変位を補償回路４
２を通してスラスト磁気軸受２３にフィードバックする
スラスト制御手段とを設け、トップリング部Ｐの振動を
検出する振動計３１をトップリング駆動軸２５を支持す
るケーシング４５に取り付け、該振動計３１の検出出力
をラジアル制御手段の補償回路３５、３８を通してラジ
アル磁気軸受２２、２４にフィードバックすることによ
り、固有振動数での減衰量を制御すると共に、該振動計
３１の検出出力をスラスト制御手段の補償回路４２を通
してスラスト磁気軸受２３にフィードバックすることに
より、トップリング駆動軸２５のスラスト方向の力を制
御し、自励振動を抑制することを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【作用】上記構成のポリシング装置の作用を図３を用い
て説明する。図３（Ａ）はポリシング装置の概念図を示
し、図３（Ｂ）はその１自由度モデルを示す図である。
図３（Ｂ）はターンテーブル１１の上面とトップリング
２の下面の間にポリシング対象物１を介在しトップリン
グ駆動軸２５をターンテーブル１１に対して押しつけた
場合の１自由度モデルである。図中、ｍはトップリング
駆動軸２５の等価質量、ｋは等価剛性、ｘは変位を示
す。今、ターンテーブル１１上の研磨布１０の面とポリ
シング対象物１の間に作用する摩擦力をｆ（ｕ）（ｕは
回転速度）とすると運動式は式（１）となる。 ここでＣａは弾性支持部材の減衰係数で、その減衰力は
Ｆｄ＝Ｃａ・ｄｘ／ｄｔとなる。 【００１３】ところで、運転状態では回転速度ｕと摩擦
力ｆは図４のような特性を示し、式（２）で表現でき
る。回転速度がｕ0の場合は特性４０１となり、押しつけ力
が大きいときは特性４０２となり、回転速度が下がると
特性４０３となる。いずれの場合も摩擦力ｆは回転速度
に対して右下がりの負特性を示す。式（２）において、
Ｃは図４の特性曲線の勾配を表わし負となる。式（１）
に式（２）を代入すると、式（１）は式（３）と変形で
きる。 この式から、トップリング駆動軸２５の固有振動数Ωは
式（４）となる。 【００１４】Ｃａ＝０の場合、Ｃ＜０であるから固有振
動数の実数部が正となり、不安定な振動系となる。Ｃａ
＞０で、しかもＣａ＋Ｃ＞０の場合（減衰力のある弾性
支持部材採用の場合）固有振動数の根の実数部が負とな
り、安定な振動系となる。従って、 （１）トップリング駆動軸２５の振動の減衰力 （２）押しつけ力 （３）回転数（摺動速度） を最適化することによりポリシング装置は安定した振動
系となり、もっとも生産性の高い運転条件での操作を可
能にできる。また、ケ−シング４５に振動計３１を設置
することにより、自励振動の発生を瞬時に検出できるの
で自励振動発生のしきい値の近傍での運転を可能にす
る。 【００１５】図１のトップリング駆動軸２５の減衰力
は、支持するラジアル磁気軸受２２、２４の補償回路３
８、３５において、所定周波数で位相進み補償、或い
は、微分動作成分を増加させることで調整できる。 【００１６】自励振動が発生したとき、スラスト磁気軸
受２３のスラスト制御力を制御し、ポリシング対象物１
の押しつけ力を小さくすると、スティックスリップによ
る負の摩擦力が小さくなり自励振動は抑制できる。 【００１７】また、トップリング駆動軸２５の駆動用の
モ−タ２１やターンテーブル１１の駆動用のモ−タ１８
の回転数を制御して（大きくして）ポリシング対象物１
とターンテーブル１１の研磨布１０の間に発生するステ
ィックスリップによる負の摩擦係数の絶対値を小さくす
れば、自励振動は抑制できる。 【００１８】 【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明のポリシング装置の構成を示
す図である。本ポリシング装置は図示するように、表面
に研磨布１０を貼り付けたターンテーブル１１と、下端
面にポリシング対象物１を真空吸着等の手段で取り付け
るトップリング２を有するトップリング部Ｐとを具備し
ている。ターンテーブル１１は２組のラジアル軸受１
２，１２及びスラスト軸受１３で回転自在に支持された
回転軸１４の上端に固定され、プーリ１５、ベルト１
６、プーリ１７を介してモ−タ１８で回転駆動するよう
になっている。 【００１９】トップリング部Ｐのトップリング２はケー
シング４５に２組のラジアル磁気軸受２２、２４とスラ
スト磁気軸受２３で回転自在に支持されたトップリング
駆動軸２５の下端に取り付けられ、ケ−シング４５内に
固定されたモータ２１により回転駆動されるようになっ
ている。 【００２０】ポリシング対象物１の表面を研磨する際
は、ターンテーブル１１をモ−タ１８で回転させ、ポリ
シング対象物１をトップリング２の下面とターンテーブ
ル１１の研磨布１０の間に介在させ、モ−タ２１でトッ
プリング駆動軸２５を回転駆動することによりトップリ
ング２を回転させる。これによりポリシング対象物１は
ターンテーブル１１に対して所定の圧力で押しつけられ
ると共に、自身も回転しながら研磨布１０との接触面が
研磨される。尚、ターンテーブル１１の直径はポリシン
グ対象物１の直径の１０倍以上とする。 【００２１】トップリング駆動軸２５のラジアル方向の
変位は変位センサ３２，３３で検出され、その検出出力
はアンプ３４，３７で増幅され、補償回路３５，３８を
通り、パワ−アンプ３６，３９で増幅され、ラジアル磁
気軸受２２，２４にフィードバックされる。これによ
り、トップリング駆動軸２５が正常位置（軸中心と磁気
軸受中心と一致する位置）に制御される。振動計３１は
ケ−シング４５に取り付けられ、トップリング部Ｐの自
励振動を検知し、その検出出力は補償回路３５，３８を
通って上記と同様ラジアル磁気軸受２２，２４にフィー
ドバックされる。ここで、補償回路３８は振動計３１の
検出出力からラジアル磁気軸受２２，２４の制御力（ラ
ジアル方向の力）を制御して、自励振動を抑制するよう
ラジアル磁気軸受２２，２４の制御電流を補償する。 【００２２】トップリング駆動軸２５のスラスト方向の
変位は変位センサ４０により検出され、その検出出力は
アンプ４１で増幅され、補償回路４２を通り、パワ−ア
ンプ４３で増幅されスラスト磁気軸受２３にフィードバ
ックされる。これにより、トップリング駆動軸２５はス
ラスト方向の正常な位置になるように制御される。ま
た、前記振動計３１の検出出力は補償回路４２を通って
上記と同様スラスト磁気軸受２３にフィードバックされ
る。ここで補償回路４２は振動計３１の検出出力からス
ラスト磁気軸受２３のスラスト方向の力を制御して、自
励振動を抑制するようにスラスト磁気軸受２３の制御電
流を補償する。 【００２３】更に前記振動計３１の出力信号はモ−タ駆
動制御装置４４に入力され、モ−タ駆動制御装置４４に
おいて自励振動を抑制するようにモ−タ２１の回転速度
を制御する。尚、モ−タ駆動制御装置４４は振動計３１
の出力信号でモータ２１の回転数を制御できるように例
えばインバータコントローラを具備する。 【００２４】更に前記振動計３１の出力信号はモ−タ駆
動装置１９に入力され、自励振動を抑制するようにモ−
タ１８の回転速度を制御しターンテーブル１１の速度
（摺動速度）を制御して自励振動を抑制する。尚、モ−
タ駆動制御装置１９も振動計３１の出力信号でモータ２
１の回転数を制御できるように例えばインバータコント
ローラを具備する。 【００２５】図５は補償回路３５，３８の構成例を示す
ブロック図であり、補償回路３５，３８はＰＩＤ（比例
・積分・微分）回路、ラジアル方向固有振動数ｆｎを中
心としたバンドパスフィルターＢＰ、電圧制御ゲインア
ンプＫｖ及び加算器ＡＤで構成される。トップリング駆
動軸２５のラジアル方向の変位を検出する変位センサ３
２，３３の検出出力はアンプ３４，３７を通って、ＰＩ
Ｄ回路に入力される。また、微分された検出信号と振動
計３１の検出出力はバンドパスフィルターＢＰを通っ
て、電圧制御ゲインアンプＫｖに入力される。ＰＩＤ回
路の出力と電圧制御ゲインアンプＫｖの出力は加算器Ａ
Ｄで加算され、パワーアンプ３６，３９に出力され、ラ
ジアル磁気軸受２２，２４にフィードバックされる。こ
れにより、ラジアル磁気軸受２２，２３のラジアル方向
の力を制御し、自励振動を抑制する。 【００２６】図６は補償回路４２の構成例を示すブロッ
ク図であり、補償回路４２はＰＩＤ回路、加算器ＡＤ、
比較器ＤＦ及びトップリング２の基準押圧信号を発生す
る押圧信号発生器Ｐで構成される。スラスト方向の変位
を検出する変位センサ４０の検出出力はアンプ４１を通
ってＰＩＤ回路に入力され、比較器ＤＦでこのＰＩＤ回
路の出力から振動計３１の検出出力を減算し、この減算
値と押圧信号発生器Ｐからの基準押圧信号を比較し、そ
の差をパワーアンプ４３に出力し、スラスト磁気軸受２
３にフィードバックする。これにより、振動計３１の検
出出力の振幅が大きくなるとパワーアンプ４３への指令
信号を減少させ、トップリング駆動軸２５のスラスト方
向の力を制御し、自励振動を抑制する。 【００２７】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待できる。トップリ
ング駆動軸をケーシングにラジアル磁気軸受とスラスト
磁気軸受を介して回転自在に支持し、トップリング部の
振動を検出する振動計をケーシングに取り付け、該振動
計の検出出力をラジアル制御手段の補償回路を通してラ
ジアル磁気軸受にフィードバックすることにより、固有
振動数での減衰量を制御すると共に、該振動計の検出出
力をスラスト制御手段の補償回路を通してスラスト磁気
軸受にフィードバックすることにより、トップリング駆
動軸のスラスト方向の力を制御し、自励振動を抑制する
ので、ポリシング装置の研磨速度を上げることが可能と
なり、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリシング装置の構成を示す図であ
る。 【図２】従来のポリシング装置の構成を示す図である。 【図３】図３（Ａ）はポリシング装置の概念図、同図
（Ｂ）はその１自由度モデルを示す図である。 【図４】図４は回転速度ｕと摩擦力ｆの関係を示す図で
ある。 【図５】補償回路３５，３８の構成を示すブロック図で
ある。 【図６】補償回路４２の構成を示すブロック図である。 【符号の説明】 １ ポリシング対象物 ２ トップリング １０ 研磨布 １１ ターンテーブル １２ ラジアル軸受 １３ スラスト軸受 １４ 回転軸 １５ プーリ １６ ベルト １７ プーリ １８ モ−タ １９ モ−タ駆動装置 ２１ モ−タ ２２ ラジアル磁気軸受 ２３ スラスト磁気軸受 ２４ ラジアル磁気軸受 ２５ トップリング駆動軸 ３１ 振動計 ３２ 変位センサ ３３ 変位センサ ３４ アンプ ３５ 補償回路 ３６ パワ−アンプ ３７ アンプ ３８ 補償回路 ３９ パワ−アンプ ４０ 変位センサ ４１ アンプ ４２ 補償回路 ４３ パワ−アンプ ４４ モ−タ駆動制御装置 ４５ ケ−シング
る。 【図２】従来のポリシング装置の構成を示す図である。 【図３】図３（Ａ）はポリシング装置の概念図、同図
（Ｂ）はその１自由度モデルを示す図である。 【図４】図４は回転速度ｕと摩擦力ｆの関係を示す図で
ある。 【図５】補償回路３５，３８の構成を示すブロック図で
ある。 【図６】補償回路４２の構成を示すブロック図である。 【符号の説明】 １ ポリシング対象物 ２ トップリング １０ 研磨布 １１ ターンテーブル １２ ラジアル軸受 １３ スラスト軸受 １４ 回転軸 １５ プーリ １６ ベルト １７ プーリ １８ モ−タ １９ モ−タ駆動装置 ２１ モ−タ ２２ ラジアル磁気軸受 ２３ スラスト磁気軸受 ２４ ラジアル磁気軸受 ２５ トップリング駆動軸 ３１ 振動計 ３２ 変位センサ ３３ 変位センサ ３４ アンプ ３５ 補償回路 ３６ パワ−アンプ ３７ アンプ ３８ 補償回路 ３９ パワ−アンプ ４０ 変位センサ ４１ アンプ ４２ 補償回路 ４３ パワ−アンプ ４４ モ−タ駆動制御装置 ４５ ケ−シング
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24B 37/00
B24B 37/04
B23Q 15/12
B24B 41/04
H01L 21/304 621
H01L 21/304 622
F16C 32/04
B23B 19/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 各々独立した回転数で回転するターンテ
ーブルとトップリングを有するトップリング部を具備
し、該トップリングを所定の圧力で前記ターンテーブル
に押圧する手段を有し、該ターンテーブルと該トップリ
ングの間にポリシング対象物を介在させて該ポリシング
対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリシング装置
において、 前記トップリング駆動軸をケーシングに少なくとも２つ
のラジアル磁気軸受と１つのスラスト磁気軸受を介して
回転自在に支持し、 前記トップリング駆動軸のラジアル方向の変位を検出し
該変位を補償回路を通して前記ラジアル磁気軸受にフィ
ードバックするラジアル制御手段と、回転軸のスラスト
方向の変位を検出し該変位を補償回路を通して前記スラ
スト磁気軸受にフィードバックするスラスト制御手段と
を設け、前記トップリング部の振動を検出する振動計をトップリ
ング駆動軸を支持するケーシングに取り付け、該振動計
の検出出力を 前記ラジアル制御手段の補償回路を通して
前記ラジアル磁気軸受にフィードバックすることによ
り、固有振動数での減衰量を制御すると共に、該振動計
の検出出力を前記スラスト制御手段の補償回路を通して
前記スラスト磁気軸受にフィードバックすることによ
り、前記トップリング駆動軸のスラスト方向の力を制御
し、自励振動を抑制することを特徴とするポリシング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28585093A JP3452331B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | ポリシング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28585093A JP3452331B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | ポリシング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07112362A JPH07112362A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3452331B2 true JP3452331B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=17696873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28585093A Expired - Lifetime JP3452331B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | ポリシング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3452331B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5951368A (en) * | 1996-05-29 | 1999-09-14 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| JP6088919B2 (ja) | 2013-06-28 | 2017-03-01 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| CN106312821B (zh) * | 2016-09-08 | 2018-06-22 | 北京化工大学 | 一体化侧励磁电磁滑环式自动平衡装置 |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP28585093A patent/JP3452331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07112362A (ja) | 1995-05-02 |
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