JP3863623B2 - 回転装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転装置に関し、更に詳細には回転軸の先端部近傍に設けられた回転テーブルの下方に、前記回転テーブルに流体を供給及び／又は排出するディストロビュータを具備する回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すシリコンウェーハ等のワークを研磨する研磨装置においては、互いに反対方向に回転する回転テーブルである下定盤２００と上定盤２０２との間に、インターナルギア２０４と太陽ギア２０６とにより駆動されるキャリア２０８が配設される。このキャリア２０８には、研磨対象のワークを担持する透孔（図示せず）が穿設されている。かかる透孔に担持されたワークの両面は下定盤２００と上定盤２０２とによって同時に研磨される。
尚、インターナルギア２０４は、下定盤２００とは異なる回転数ではあるものの、下定盤２００と同方向に回転され、且つ太陽ギア２０６も、上定盤２０２とは異なる回転数ではあるものの、上定盤２０２と同方向に回転される。
【０００３】
図７に示す両面研磨用の研磨装置において、下定盤２００、インターナルギア２０４、及び太陽ギア２０６の各々は、筒状回転軸２００ａ、２０４ａ、２０６ａによって回転され、上定盤２０２は筒状回転軸２０６ａの中空部に挿入された棒状回転軸２０２ａによって回転されている。これら回転軸の各々を回転する動力は、電動モータ２１０からの動力をウォーム減速装置２１２によって所定速度に減速した後、各回転軸に動力を伝達する動力伝達ギアの各々を介して各回転軸に伝達される。
ところで、図７に示す研磨装置においては、研磨中に摩擦熱等に因り発熱することがあり、下定盤２００の研磨面に対して裏面側に冷却水を流して下定盤２００を冷却したり、或いは下定盤２００に載置されたワークに、研磨材を含有する研磨液を供給することが必要となる場合がある。
【０００４】
本発明者等は、下定盤２００の研磨面の裏面側に形成された冷却水用通路に冷却水を流して下定盤２００を冷却する場合、図８に示す様に、矢印Ｍ方向に回転する回転軸２０２ａ内に、下定盤２００に冷却水を供給する供給通路２１４と、下定盤２００からの排出水を排出する排出通路２１６とを形成すると共に、回転軸２０２ａの下端部に、ディストロビュータ２１８を設けた。
このディストロビュータ２１８には、矢印Ｍ方向に回転する回転軸２０２ａの下端部外周面に、冷却水の供給口２２６と排出水の排出口２２８とが形成された非回転の筒状体２２０が、ベアリング２２２ａ、２２２ｂ及びシール部２２４を介して設けられている。更に、シール部２２４には、回転軸２０２ａに形成された供給通路２１４及び排出通路２１６と、非回転の筒状体２２０に形成された供給口２２６及び排出口２２８とを接続する接続部材２３０、２３０が設けられている。
かかる接続部材２３０は、筒状体２２０の供給口２２６及び排出口２２８に対応する位置に、筒状体の外周面に沿って周設された溝部の底面に、内周面に一端が開口する貫通孔の他端が開口するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この様な、図８に示すディストロビュータ２１８を回転軸２０２ａの下端部に設けることによって、回転軸２０２ａの供給通路２１４に冷却水を研磨装置の外部から供給できると共に、排出通路２１６からの排出水を研磨装置の外部に排出できる。
しかし、最近では、研磨装置で研磨するシリコンウェーハ等のワークが大型化してきており、下定盤２００及び上定盤２０２等も大型化してきている。このため、下定盤２００等を回転する電動モータ２１０も大型化せざる得ない。
更に、上定盤２０２は、ワークの取り出し等のために上下方向に昇降可能に設けられているが、上定盤２０２の大型化に伴い、上定盤２０２が降下して下定盤２００に着地する着地スピードを調整すべく、回転軸２０２ａの下端下方に油圧又は圧空のアクチュエータを設けることが必要となってくる。
【０００６】
このため、電動モータ２１０の大型化と相俟って、床面から下定盤２００の上面までの高さが高くなりつつある。この様に、下定盤２００等の大型化に伴って床面から下定盤２００等の回転テーブルの上面までの高さが高くなり、回転テーブル上での種々の作業性が低下し易くなる傾向がある。
一方、床面から回転テーブルの上面までの高さを一定に保持するように、電動モータ等が挿入される凹部を床に形成することが考えられるが、回転装置の設置コストが高くなる。
そこで、本発明の課題は、回転テーブル等が大型化しても、床面から回転テーブルの上面までの高さを可及的に低くし得ることのできる回転装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、回転軸２０２ａとは別体に形成した固定部と回転部との各々に流体通路を形成して成るディストロビュータを、下定盤２００の直下に配設することによって、床面から下定盤２００の上面までの高さを可及的に低くし得ることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、回転軸に連結されて回転する回転テーブルを有する回転装置において、基台に連結され、前記回転テーブルの直下に位置する筒状固定部と、該筒状の固定部にベアリングを介して回転自在に支持された前記回転軸と、該回転軸を回転駆動するモ ータと、前記回転テーブルの直下に位置し、前記回転軸に連結され、回転軸と共に回転するとともに、内周面が前記筒状固定部の外周面に複数のシール部材を介して摺接する筒状回転部と、該筒状回転部に回転ホルダーを介して固定された回転テーブルと、前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成され、前記回転テーブルに流体を供給する流体供給通路と、前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成され、前記回転テーブルから流体を排出する流体排出通路と、前記筒状固定部の外周面と前記筒状回転部の内周面との間に、前記複数のシール部材間に挟まれて設けられ、外周面および内周面に、前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成された流体供給通路の各開口部と接続する溝部が周設され、かつ該外周側の溝部と内周側の溝部とを連結する貫通孔が形成されたリング状の接続部材と、前記筒状固定部の外周面と前記筒状回転部の内周面との間に、前記複数のシール部材間に挟まれて設けられ、外周面および内周面に、前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成された流体排出通路の各開口部と接続する溝部が周設され、かつ該外周側の溝部と内周側の溝部とを連結する貫通孔が形成されたリング状の接続部材とを具備し、前記筒状固定部と前記筒状回転部とによってディストロビュータを構成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の回転装置によれば、回転軸とは別体に形成した回転部と固定部とから成るディストロビュータを設ける。このため、流体通路を、ディストロビュータの回転部と固定部とに形成でき、回転軸に流体通路を形成する場合の如く、ディストロビュータの設置位置が限定されず、しかもディストロビュータの回転部と固定部との高さ等は調整可能である。このため、本発明に係る回転装置では、回転テーブルの直下の空間部にディストロビュータを設けることができ、回転軸に流体通路を形成する場合の如く、床面から回転テーブルの上面までの高さを高くしてディストロビュータを設けるためのスペースを確保することを要しない。その結果、床面から回転テーブルの上面までの高さを可及的に低くできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明について、図１に示す研磨装置を用いて説明する。図１は、両面研磨装置の下部構造を示すものであり、下定盤１０、太陽ギア１２、及びインターナルギア１４の各々は、単独で回転可能に設けられている。
このうち、下定盤１０は、基台１６上に回転可能に設けられた回転ホルダー１８に放射状に形成されたリブ２０、２０上に回転テーブル２２が固着されているものである。この回転ホルダー１８は、モータ２４によって回転駆動される中空回転軸２６に連結されている。
また、太陽ギア１２は、中空回転軸２６に挿通され、図示しないモータによって回転駆動される中空回転軸３０に連結され、インターナルギア１４も、図示しないモータによって回転駆動されている。
この様に、下定盤１０、太陽ギア１２、及びインターナルギア１４の各々を回転駆動するモータには、電動モータを用いて１個のインバータによって互いの同期を取ってもよく、モータを小型化することができ且つ互いの同期を取り易い油圧モータを用いてもよい。
尚、太陽ギア１２とインターナルギア１４とは、下定盤１０の回転テーブル２２の磨耗程度に応じて位置調整が可能となるように、油圧シリンダ又は圧空シリンダ等の駆動装置によって上下動可能に設けられている。
【００１０】
図１に示す下定盤１０の回転テーブル２２には、研磨するワークが透孔内に挿入されるキャリア（図示せず）を介して上定盤が載置されるが、上定盤が傾斜した状態で載置されることがある。このため、傾斜状態の上定盤を水平状態として回転テブーブル２２上に載置すべく、中空回転軸３０内に挿通された中実シャフト３２の上端部に、回転テーブル２２よりも先に上定盤が当接する当接部３４が設けられている。この当接部３４には、上定盤と当接する水平な当接面が形成されているため、上定盤は当接部３４の水平面に当接して水平状態となってから回転テーブル２２上に載置される。
尚、中実シャフト３２の下端側には、当接部３４に上定盤が当接した後、上定盤の着地スピードを制御すべく、油圧又は圧空のアクチュエータ３６が設けられている。
【００１１】
この様な、図１に示す研磨装置の下定盤１０を構成する回転テーブル２２は、研磨中にワークとの摩擦熱等に因り加熱される。このため、回転テーブル２２の背面側には、回転テーブル２２を冷却するための冷却水を通水する冷却水用通路３８、３８が形成されている。
かかる冷却水用通路３８、３８に冷却水を供給すると共に、冷却水用通路３８、３８から排出される排出水が排出されるディストロビュータ４０が、下定盤１０の直下に設けられている。
このディストロビュータ４０の構造を図２に示す。ディストロビュータ４０は、中空回転軸２６に連結され、中空回転軸２６の回転力を回転ホルダー１８に伝達する筒状の回転部４２と、基台１６に連結されて成る筒状の固定部４４とから構成されている。更に、回転部４２は、図２に示す様に、筒状の固定部４４の外周面側を中空回転軸２６に伴って回転するように配設されている。
【００１２】
かかる筒状の固定部４４の内周面は、中空回転軸２６と回転部４２とを連結する連結部と摺接するベアリング４６、４６に摺接され、且つ固定部４４の外周面には、回転部４２の内周面が摺接して回転するシール部材４８、４８・・が設けられている。
この様な、回転部４２と固定部４４とには、流体通路として、下定盤１０に設けられた冷却水用通路３８に冷却水を供給する供給通路５０ａ、５０ｂが形成されていると共に、冷却水用通路３８から排出される排出水が排出される排出通路５２ａ、５２ｂが形成されている。
この供給通路５０ａ、５０ｂは、シール部材４８に挟まれた接続部材５４ａによって接続され、排出通路５２ａ、５２ｂも、シール部材４８に挟まれた接続部材５４ｂによって接続されている。
尚、シール部材４８は、図３に示す様に、ゴム製のＶ字状リングであって、固定部４４の外周面に沿って上下方向に複数段積層されている。
【００１３】
かかる接続部材５４ａ（５４ｂ）の斜視図を図４に示すと共に、その部分断面側面図を図５に示す。接続部材５４ａ（５４ｂ）は、図４及び図５に示す様に、鼓状であって、筒状部の外周面及び内周面の各周面に溝部５６ａ、５６ｂが周設されていると共に、外周面側の溝部５６ａの底面と内周面側の溝部５６ｂの底面とを連結する貫通孔５８、５８・・が放射状に形成されているものである。
かかる接続部材５４ａは、図３に示す様に、溝部５６ａ、５６ｂが回転部４２と固定部４４との各々に形成された供給通路５０ａ、５０ｂの各開口部と接続される位置となるように、シール部材４８に挟まれて配設される。
このため、接続部材５４ａの外周面に周設された溝部５６ａには、回転部４２に形成された供給通路５０ａの開口部が常に接続され、且つ接続部材５４ａの内周面に周設された溝部５６ｂにも、固定部４４に形成された供給通路５０ｂの開口部が常に接続されている。
従って、固定部４４に形成された供給通路５０ｂを経由した冷却水は、接続部材５４ａの溝部５６ｂ、貫通孔５８、５８・・、及び溝部５６ａを経由して回転部４２に形成された供給通路５０ａに供給される。
【００１４】
また、接続部材５４ａの下方にシール部材４８に挟まれて配設されている接続部材５４ｂは、回転部４２に形成された排出通路５２ａと固定部４４に形成された５２ｂとを接続するためのものである。この接続部材５４ｂの外周面に周設された溝部５６ａには、排出通路５２ａの開口部が常に接続され、且つ接続部材５４ｂの内周面に周設された溝部５６ｂにも、固定部４４に形成された排出通路５２ｂの開口部が常に接続されている。
このため、回転部４２に形成された排出通路５２ａを通過した排出水は、接続部材５４ｂの溝部５６ａ、貫通孔５８、５８・・、及び溝部５６ｂを経由して固定部４４に形成された排出通路５２ａに排出される。
尚、接続部材５４ａ、５４ｂは、その周面の一部が回転部４２や固定部４４に摺接し且つシール部材４８によって挟まれているため、溝部５６ａ、５６ｂから冷却水や排出水が漏出することはない。
【００１５】
図３に示す供給通路５０ａに供給された冷却水は、図６に示す様に、下定盤１０を構成する回転テーブル２２の背面側に形成された冷却水用通路３８に供給される。かかる供給通路５０ａが形成された回転部４２と回転テーブル２２とは、同一方向に同一速度で回転しているため、供給通路５０ａの出口に設けられた継手６０と冷却水用通路３８の入口に設けられた継手６２とをホース等で容易に接続することができる。
また、冷却水用通路３８の出口に設けられた継手と排出通路５２ａの入口に設けられた継手とをホース等で接続することによって、冷却水用通路３８から排出される排出水を排出通路５２ａに排出できる。
更に、外部から冷却水を供給通路５０ｂに供給するための外部供給口及び排出水を排出通路５２ｂから外部に排出するための外部排出口は、固定部４４の外周面に設けることができ、冷却水を供給するホース或いは排出水を排出するホース等を容易に装着できる。
【００１６】
図１〜図６に示すディストロビュータ４０は、下定盤１０を構成する回転テーブル２２の直下の空間部に配設すべく、その固定部４４及び回転部４２の高さを調整可能である。このため、図１に示す研磨装置においては、回転軸の下端部にディストロビュータを設ける場合（図８）の如く、回転軸にディストロビュータを設けるスペースを確保することを要せず、回転テーブル２２等が大型化しても、床面から回転テーブル２２の上面までの高さを抑制することができ、研磨作業等の作業性を維持できる。
また、回転テーブル２２等を回転する回転軸に流体通路を形成することを要しないため、回転軸に流体通路を掘削する面倒な作業を省略できる。
【００１７】
以上、図１〜図６においては、研磨装置の回転テーブル２２を冷却する冷却水を供給・排出するディストロビュータについて説明してきたが、回転テーブル２２に載置されたワークに供給する研磨材を含む研磨液用のディストロビュータとして使用してもよい。この場合、ディストロビュータには、研磨液供給用の流体通路のみを形成することで足りる。
更に、ディストロビュータに、研磨液供給用の流体通路と、冷却水を供給・排出する流体通路とを併設してもよい。
また、回転テーブル２２の下面側に真空室を設け、ワークの下面側を真空にして固定すべく、ディストロビュータに真空室の排気を行う排気用の流体通路を形成してもよい。
尚、研磨装置以外の回転テーブルを具備する回転装置においても、図１〜図６に示すディストロビュータ４０を採用できることは勿論のことである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の回転装置によれば、回転軸とは別体に形成した、筒状回転部および筒状固定部からなるディストロビュータを設けたので、流体供給通路および流体排出通路を該筒状固定部と筒状回転部とに形成でき、回転軸に流体通路を形成する場合のごとく、ディストロビュータの設置位置が限定されない。また、筒状固定部と筒状回転部は、回転軸とは別体であるから、回転軸とは無関係に床面からの高さが設定できる。そして、回転テーブルの直下の空間部に筒状回転部および筒状固定部からなるディストロビュータを設けたので、床面から回転テーブルの上面までの高さを可及的に低くできる。
したがって、回転テーブル等が大型化しても、床面から回転テーブルの上面までの高さを可及的に抑制でき、回転テーブルへのワークの載置又は取り出し等の回転テーブル上の各種作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一例である研磨装置の下部構造を示す部分断面図である。
【図２】 図１に示す研磨装置に設けられたディストロビュータを説明する部分断面図である。
【図３】 図２に示すディストロビュータの部分拡大断面図である。
【図４】 図２に示すディストロビュータに用いられている接続部材の斜視図である。
【図５】 図２に示すディストロビュータに用いられている接続部材の部分断面側面図である。
【図６】 図２に示すディストロビュータの上部構造を示す部分断面図である。
【図７】 研磨装置を説明するための説明図である。
【図８】 従来のディストロビュータを説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 下定盤
２２ 回転テーブル
３８ 冷却水用通路
４０ ディストロビュータ
４２ 回転部
４４ 固定部
４８ シール部材
５０ａ、５０ｂ 供給通路（流体通路）
５２ａ、５２ｂ 排出通路（流体通路）
５４ａ、５４ｂ 接続部材
５６ａ、５６ｂ 溝部
５８ 貫通孔

Claims (1)

1. 回転軸に連結されて回転する回転テーブルを有する回転装置において、
   基台に連結され、前記回転テーブルの直下に位置する筒状固定部と、
   該筒状の固定部にベアリングを介して回転自在に支持された前記回転軸と、
   該回転軸を回転駆動するモータと、
   前記回転テーブルの直下に位置し、前記回転軸に連結され、回転軸と共に回転するとともに、内周面が前記筒状固定部の外周面に複数のシール部材を介して摺接する筒状回転部と、
   該筒状回転部に回転ホルダーを介して固定された回転テーブルと、
   前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成され、前記回転テーブルに流体を供給する流体供給通路と、
   前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成され、前記回転テーブルから流体を排出する流体排出通路と、
   前記筒状固定部の外周面と前記筒状回転部の内周面との間に、前記複数のシール部材間に挟まれて設けられ、外周面および内周面に、前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成された流体供給通路の各開口部と接続する溝部が周設され、かつ該外周側の溝部と内周側の溝部とを連結する貫通孔が形成されたリング状の接続部材と、
   前記筒状固定部の外周面と前記筒状回転部の内周面との間に、前記複数のシール部材間に挟まれて設けられ、外周面および内周面に、前記筒状回転部と筒状固定部との各々に形成された流体排出通路の各開口部と接続する溝部が周設され、かつ該外周側の溝部と内周側の溝部とを連結する貫通孔が形成されたリング状の接続部材とを具備し、
   前記筒状固定部と前記筒状回転部とによってディストロビュータを構成することを特徴とする回転装置。

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