JP3647596B2 - Polishing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はターンテーブルの回転駆動軸への取付構造に特徴を有するポリッシング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハの製造工程においては、半導体ウエハ表面を平坦且つ鏡面化するためにポリッシング装置が使用されている。
【0003】
この種のポリッシング装置は、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とを有し、トップリングが保持した半導体ウエハの表面をターンテーブル上面の研磨面で研磨する。
【0004】
ここで図6は従来のターンテーブル80を回転駆動軸90に取り付けた状態を示す概略側断面図である。同図に示すように従来のターンテーブル80は略円板状に形成され、その上面には研磨クロス81が貼り付けられ、またその中心にはセンターボルト99挿入用の貫通孔83が設けられている。貫通孔83の下部には円形の嵌合凹部85が設けられている。
【0005】
またターンテーブル80下面の嵌合凹部85の外側の面は平面状に形成された当接面87となっている。
【0006】
次に回転駆動軸90は該回転駆動軸90の下部に取り付けた図示しないモータによって回転駆動されるものである。そしてその上端には中央突起91が設けられており、その外側の面は平面状に形成された当接面93となっている。また中央突起91の中央にはネジ孔95が設けられている。
【0007】
そしてターンテーブル80の回転駆動軸90への固定は、回転駆動軸90の中央突起91をターンテーブル80の嵌合凹部85内に嵌合し、両者の当接面87,93を当接することにより回転駆動軸90,ターンテーブル80を位置決めした状態で、ターンテーブル80の貫通孔83にセンターボルト99を挿入して中央突起91のネジ孔95に捩じ込み、これによって両者間を強固に固定することによって行なわれる。なお97はキャップである。
【0008】
ここで中央突起91と嵌合凹部85を嵌合させたのは、両者を嵌合した際に中央突起91の外周側面と嵌合凹部85の内周側面を密着させることで回転駆動軸90とターンテーブル80の軸合わせを行なうためである。
【0009】
一方図示するように中央突起91の上端面と嵌合凹部85の底面の間には隙間aが設けられている。隙間aを設けたのは、もしこれらの面を当接するように構成すると、これらの面間の当接と当接面87,93間の当接とを同時に行なわなければならなくなり、微小な寸法誤差によって当接面87,93間が当接しなくなる恐れが生じるからである。つまり隙間aは当接面87,93間の方を確実に当接させるために形成されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例の場合、隙間aがあるが故に、図7に示すように、前記センターボルト99を強く締め付けた際、その締め付け力によってターンテーブル80のセンターボルト99周辺の部分がセンターボルト99の締め付け方向に引っ張られて変形しその表面が歪んでしまうという問題点があった。具体的に言えば、厚み方向の歪み量bは10μm程度に達する恐れがある。
【0011】
そしてターンテーブル80が変形すると、研磨するウエハの面内均一性が悪化し、所望の性能が発揮できなくなる恐れがある。
【0012】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、ボルトを締め付けてもターンテーブル表面が歪むことのない構造を具備するポリッシング装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、ポリッシング対象物を研磨するターンテーブルと、該ターンテーブルの下面にボルトによって締め付け固定される回転駆動軸とを具備するポリッシング装置において、前記ボルト近傍に、該ボルトを締め付けた際に該ターンテーブルのボルト周辺部分が変形するのを防止する部材を設置することとした。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
ここでまず本発明を適用するポリッシング装置全体の構造及び動作を図5を用いて説明する。
【0015】
同図においてポリッシング装置70の横には洗浄装置90が設置されている。そして洗浄装置90の受渡部aから該洗浄装置90内に導入された半導体ウエハは、ポリッシング装置70のワーク受渡装置83まで移送されその上に載置される。
【0016】
ワーク受渡装置83上の半導体ウエハは、矢印Aで示すように回動するポリッシングユニット77に取り付けたトップリング75に受け渡されて、ターンテーブル10上の研磨クロスによって研磨された後、再びワーク受渡装置83に戻され、その後洗浄装置90内で洗浄・乾燥され、受渡部aに搬送され、外部に取り出される。
【0017】
なおドレッシングユニット81に取り付けたドレッシングツール79は、矢印Bで示すようにターンテーブル10上に回動してターンテーブル10上の研磨クロスの再生(目立て)を行なう。
【0018】
なお前記ターンテーブル10はその下面中央に取り付けられた回転駆動軸50によって回転駆動されている。
【0019】
そして本発明の要旨は、ターンテーブル10と回転駆動軸50の接続部分にある。図1は該接続部分の要部拡大側断面図である。また図2はターンテーブル10の中心部をキャップ101を取り外した状態で上側から見た要部平面図である
【0020】
図1に示すように、ステンレス製のターンテーブル10の中央(即ち回転中心軸部分)には該ターンテーブル10を上下に貫く貫通孔11が設けられており、該貫通孔11の下側には円形の嵌合凹部13が設けられ、上側にはボルト収納凹部15が設けられている。ターンテーブル10下面の嵌合凹部13の外側の面は平面状に形成された当接面19となっている。
【0021】
また嵌合凹部13とボルト収納凹部15の間の肉薄部21には、貫通孔11の周囲を円周状に囲むように等間隔に6つのネジ孔23(図2参照)が設けられている。
【0022】
一方回転駆動軸50の上端には中央突起51が設けられており、その中央(即ち回転中心軸部分)にはネジ孔53が設けられている。また中央突起51の外側の面は平面状に形成された当接面55となっている。また中央突起51のつけ根の部分にはOリング117収納用の溝57が設けられている。
【0023】
次に図1に示す40は略円板状のワッシャである。ワッシャ40の中央にはセンターボルト30のネジ部31を貫通する貫通孔41が設けられ、また前記ターンテーブル10のネジ孔23に対向する位置には下記する歪防止用ボルト60を挿入する6つの貫通孔43(図2参照)が設けられ、またその所定位置には3つのネジ孔45(図2参照)が設けられている。
【0024】
次に図1に示す60は歪防止用ボルトである。ここで図3は歪防止用ボルト60の拡大側断面図である。図1,図2,図3に示すように歪防止用ボルト60の外周側面全体にはオネジが切ってあり、その上端面には六角レンチ挿入穴61が設けられ、またその下端面には球体65が回動自在に取り付けられている。この球体65は金属球の一部を平面状にカットすることで該平面を押圧面67としている。
【0025】
次に図1に示す35は当接板である。この当接板35は中央に貫通孔37を設けた平板リング状の金属板で構成されている。
【0026】
次に図1に示す101は前記ボルト収納凹部15を塞いで密封するキャップである。キャップ101の上面中央にはキャップ引き抜き治具固定用のメネジ103が設けられ、また前記ワッシャ40に設けた3つのネジ孔45に対向する位置にはそれぞれ取付ボルト111挿入用の貫通孔103が設けられている。またキャップ101の外周にはOリング115取付用のリング溝105が設けられている。
【0027】
そして回転駆動軸50へのターンテーブル10の取り付けは、まず回転駆動軸50の中央突起51の上に当接板35を載せ、次に予めネジ孔23に6本の歪防止用ボルト60を螺合したターンテーブル10を載せることで中央突起51に嵌合凹部13を嵌合する。このとき中央突起51と嵌合凹部13の間には隙間Aが生じる。
【0028】
次にターンテーブル10のボルト収納凹部15内にワッシャ40を挿入し、次に該ワッシャ40の貫通孔41とターンテーブル10の貫通孔11にセンターボルト30のネジ部31を挿入して中央突起51のネジ孔53に捩じ込み、センターボルト30を軽く締め付けて当接面19,55間を軽く密着させることで溝57に収納したOリング117を潰す。
【0029】
次に前記ターンテーブル10に予め捩じ込んでおいた6本の歪防止用ボルト60をさらに捩じ込んでいってその球体65の押圧面67(図3参照)を当接板35に当接させる。
【0030】
次に前記センターボルト30をさらに捩じ込んで強く締め付け、ターンテーブル10の回転駆動軸50への固定を確実にする。
【0031】
このとき、センターボルト30の締め付け力によってターンテーブル10のセンターボルト30周辺の部分がセンターボルト30の締め付け方向に引っ張られて変形しようとする力が働くが、センターボルト30の周囲には6本の歪防止用ボルト60が前記変形しようとする力を支える。従ってターンテーブル10表面の歪みは防止できる。実測によると、厚み方向の歪み量は1μm以下であった。
【0032】
そして最後にボルト収納凹部15を塞ぐようにキャップ101を取り付け、3つの貫通孔103に3本の取付ボルト111を挿入し、各取付ボルト111をワッシャ40のネジ孔45に捩じ込んで固定する。
【0033】
キャップ101を取り付けてボルト収納凹部15を密閉したのは、高張力鋼によって構成されたセンターボルト30は錆びやすいので、これを防止するためである。
【0034】
なお当接板35を押圧する球体65の押圧面67は平面状に形成されており、しかもこの球体65は歪防止用ボルト60に回動自在に取り付けられているので、ターンテーブル10回転時などにもし歪防止用ボルト60に対して当接板35が傾いたとしても歪防止用ボルト60が当接板35を面で押えることができて力の分散が図れ、しかも押圧面67の各部分の押圧力を均一にできる。つまりこれによって6本の歪防止用ボルト60はターンテーブル10が変形しようとする力を均一に支え、その歪みを確実に防止する。
【0035】
次に図4は前記センターボルト30の締め付け力を一定にするために該センターボルト30に締付力検出手段を設けた他の実施形態の要部拡大側断面図(図1と同一部分)である。
【0036】
この実施形態において前記実施形態と相違する点は、締付力検出手段としてセンターボルト30のネジ部31上部の外周側面の円周方向6か所(図では2か所のみ示す)に、等間隔に歪ゲージ130を貼り付けた点のみである。
【0037】
各歪ゲージ130の出力ケーブル131は、センターボルト30に設けた小孔133を通してセンターボルト30の頭部33の凹部34内に導かれている。
【0038】
そしてセンターボルト30を捩じ込む際は、該出力ケーブル131を外部に引き出して測定機に接続し、センターボルト30を捩じ込みながら前記測定機で締め付け力を測定し、これによって該締め付け力を最適なものにすることができる。
【0039】
なお前記当接板35は必ずしも必要なく、歪防止用ボルト60の先端を直接中央突起51の上端面に当接させても良い。
【0040】
上記実施形態では歪防止用ボルト60をターンテーブル10側に取り付けたが、逆にこの歪防止用ボルト60を回転駆動軸50側に取り付けてターンテーブル10を押圧するように構成しても良い。また歪防止用ボルト60に相当する歪防止用部材をターンテーブル10と回転駆動軸50の間に介在するように挿入した状態でセンターボルト30を締め付けることによってターンテーブル10と回転駆動軸50を同時に該歪防止用部材で押圧するように構成しても良い。
【0041】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ボルト(センターボルト)を締め付けたとしても、その締め付け力によってターンテーブルのボルト周辺の部分が歪む恐れがなくなり、これによって研磨するポリッシング対象物の面内均一性が保て、所望の性能が発揮できるという優れた効果を有する。
【0042】
またボルトに歪ゲージを取り付けたので、ボルトの締め付け力を容易に検出でき、該締め付け力を容易に適正なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ターンテーブル10を回転駆動軸50に取り付けた接続部分の要部拡大側断面図である。
【図2】ターンテーブル10の中心部をキャップ101を取り外した状態で上側から見た要部平面図である
【図3】歪防止用ボルト60の拡大側断面図である。
【図4】センターボルト30に締付力検出手段を設けた他の実施形態の要部拡大側断面図である。
【図5】ポリッシング装置を示す概略平面図である。
【図6】ターンテーブル80を回転駆動軸90に取り付けた従来例を示す概略側断面図である。
【図7】ターンテーブル80を回転駆動軸90に取り付けた接続部分の要部拡大側断面図である。
【符号の説明】
10 ターンテーブル
13 嵌合凹部
19 当接面
30 センターボルト(ボルト)
50 回転駆動軸
51 中央突起
55 当接面
60 歪防止用ボルト(部材)
65 球体
67 押圧面
75 トップリング
130 歪ゲージ
A 隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus characterized by a structure for attaching a turntable to a rotary drive shaft.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a semiconductor wafer, a polishing apparatus is used to flatten and mirror the surface of the semiconductor wafer.
[0003]
This type of polishing apparatus has a turntable and a top ring that rotate at independent rotation speeds, and polishes the surface of the semiconductor wafer held by the top ring with a polishing surface on the top surface of the turntable.
[0004]
Here, FIG. 6 is a schematic sectional side view showing a state in which the
[0005]
The outer surface of the fitting recess 85 on the lower surface of the
[0006]
Next, the
[0007]
The
[0008]
Here, the
[0009]
On the other hand, a gap a is provided between the upper end surface of the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional example, since there is a gap a, as shown in FIG. 7, when the
[0011]
If the
[0012]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a polishing apparatus having a structure in which the surface of a turntable is not distorted even when a bolt is tightened.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a polishing apparatus comprising a turntable for polishing an object to be polished, and a rotary drive shaft fixed by a bolt to the lower surface of the turntable. A member that prevents deformation of the peripheral portion of the bolt of the turntable when the bolt is tightened was installed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the structure and operation of the entire polishing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
[0015]
In the figure, a
[0016]
The semiconductor wafer on the
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The gist of the present invention resides in the connection portion between the
As shown in FIG. 1, a through hole 11 passing through the
[0021]
In addition, the
[0022]
On the other hand, a central protrusion 51 is provided at the upper end of the
[0023]
Next,
[0024]
Next,
[0025]
Next,
[0026]
Next,
[0027]
The
[0028]
Next, the
[0029]
Next, six strain-preventing
[0030]
Next, the
[0031]
At this time, the force around the
[0032]
Finally, the
[0033]
The reason why the
[0034]
Note that the
[0035]
Next, FIG. 4 is an enlarged side sectional view (the same part as FIG. 1) of a main part of another embodiment in which a tightening force detecting means is provided on the
[0036]
In this embodiment, the difference from the above-described embodiment is that the tightening force detection means is equally spaced at six locations in the circumferential direction on the outer peripheral side surface of the upper portion of the
[0037]
The
[0038]
When the
[0039]
The
[0040]
In the above embodiment, the
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, even if the bolt (center bolt) is tightened, the portion around the bolt of the turntable is not distorted by the tightening force, and thereby the surface of the polishing object to be polished. It has an excellent effect that the inner uniformity is maintained and desired performance can be exhibited.
[0042]
Further, since the strain gauge is attached to the bolt, the tightening force of the bolt can be easily detected, and the tightening force can be easily made appropriate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged side sectional view of a main part of a connection portion where a
2 is a plan view of the main part of the center of the
4 is an enlarged side cross-sectional view of a main part of another embodiment in which a tightening force detection means is provided on the
FIG. 5 is a schematic plan view showing a polishing apparatus.
6 is a schematic sectional side view showing a conventional example in which a
7 is an enlarged side cross-sectional view of a main part of a connection portion where a
[Explanation of symbols]
10
50 Rotation drive shaft 51
65
Claims (4)
前記ボルト近傍には、該ボルトを締め付けた際に該ターンテーブルのボルト周辺部分が変形するのを防止する部材を設置したことを特徴とするポリッシング装置。In a polishing apparatus comprising: a turntable for polishing a polishing object; and a rotary drive shaft that is fastened and fixed to the lower surface of the turntable by a bolt.
A polishing apparatus characterized in that a member for preventing deformation of a peripheral portion of the bolt of the turntable when the bolt is tightened is provided in the vicinity of the bolt.
前記部材は前記嵌合凹部底面と中央突起上端面の対向面に生じる隙間の部分に配設され、ターンテーブルと回転駆動軸間に加わる締め付け力を支えるように設置されることを特徴とする請求項1記載のポリッシング装置。The tightening and fixing structure between the turntable and the rotation drive shaft is provided with a fitting recess on the lower surface of the turntable, a center protrusion on the upper end of the rotation drive shaft, and the center protrusion and the fitting recess are fitted and tightened. It is a tightening and fixing structure that is fixed,
The said member is arrange | positioned so that it may be arrange | positioned in the part of the clearance gap which arises in the opposing surface of the said fitting recessed part bottom face and the center protrusion upper end surface, and it may be installed so that the clamping force added between a turntable and a rotational drive shaft may be supported. Item 10. The polishing apparatus according to Item 1.
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JP3647596B2 true JP3647596B2 (en) | 2005-05-11 |
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