JP4131415B2

JP4131415B2 - 両面研磨装置

Info

Publication number: JP4131415B2
Application number: JP2005027455A
Authority: JP
Inventors: 利男長島
Original assignee: 株式会社ティーエスシー
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: JP2006212734A

Description

この発明は、半導体ウェハ、フォトマスク等のワークを研磨する両面研磨装置に関する。

特許文献１に開示される平面研磨装置は、流体を支持媒体とする吊支用シリンダによって上定盤を支持し、ワークに均等な加工荷重を作用させるようにしたもので、流体を支持媒体として上定盤を支持する複数の支持機構を、上定盤を昇降させる昇降機構に取り付けられた定盤吊りと上定盤の間に、前記上定盤の略中心軸線の回りに所要の間隔をおいて介設したものである。

特許文献２に開示される研磨装置は、上定盤を昇降させるシリンダ装置のロッドの先端に上定盤とほぼ同じ大きさの支持円板を有し、この支持円板と上定盤の間を複数に支持ロッドにより支持することによって上定盤のたわみを抑制するようにしたものである。

特許文献３は、回転可能に設けられる下定盤と、この下定盤の上方に上下動可能且つ回転可能に設けられる上定盤と、前記下定盤の中心部に回転可能に設けられたサンギアと、前記下定盤の外周側に回転可能に設けられるインターナルギアと、前記下低倍の上部に設けられると共に、サンギア及びインターナルギアに噛合して両ギアの回転に追従して自転、公転が可能であり、且つワークを保持可能なキャリアとを備えた両面研磨装置において、前記上定盤の上方に駆動源に連結されたアームを設け、このアームの外周端面部又は前記上定盤の外周端面部のいずれか一方に、径方向外方に吐出する駆動ピンを設け、前記アームの外周端面部又は前記上定盤の外周端面部のいずれか他方に、前記駆動ピンが回転方向に所定のクリアランスをもって係合する溝を有する駆動ブラケットを設け、前記駆動ピンと前記駆動ブラケットとにより前記アーム側の駆動力を前記上定盤側に伝達する駆動力伝達機構を構成したことを開示する。また、前記アームと前記上定盤とを吊下げ部材を介して相対的に接離可能に連結したことを開示する。
特開２００２−１２０１４３号公報特開２００２−１５４０４９号公報特開２００２−３４６９１８号公報

上述した特許文献に開示されるように、上定盤による荷重をワークに均等にかけること、上定盤のたわみを防止することが両面研磨装置における大きな課題であり、さらに近年では高い研磨精度が要求されることから、上記課題をさらに精度良く改善することが望まれている。

また、上定盤の揺動支点としての吊支位置が、シリンダのロッド端部であるため、上定盤と揺動支点との距離が大きく、ロッドの変動による上定盤の変動が大きくなるという不具合が生じる。

このため、本発明は、上定盤の変動を抑制し且つ上定盤のたわみを抑制して、ワークへの荷重を均等にかけることのできる両面研磨装置を提供することにある。

したがって、この発明は、回転可能な下定盤と、昇降機構によって該下定盤に対して昇降自在であると共に回転可能な上定盤と、前記下定盤と前記上定盤に挟持されると共に複数のワークが装着されるキャリアと、該キャリアを前記下定盤及び上定盤の間で自転及び公転させる自公転機構とを具備する両面研磨装置において、前記上定盤を吊支する上定盤支持プレートが、前記昇降機構の上下動可能な支持ロッドの端部に揺動自在に設けられるジャイロ機構の上部に接続され、該ジャイロ機構の中心位置が、前記上定盤の研磨面と略同一の平面上に位置することにある。

これによって、上定盤の傾斜及びジャイロ機構の中心位置が、上定盤の研磨面と略同一平面上に位置するため、上定盤の吊支位置と支持ロッドに接続されるジャイロ機構の中心位置との距離を最小限とすることができるので、上定盤の変動を最小限にとどめることができるものである。

上述した構成により、この発明によれば、上定盤支持プレートを保持するジャイロ機構の中心位置を前記上定盤の研磨面と略同一平面上に位置させたことから、上定盤の研磨面とジャイロ機構の中心位置との間の距離を最小限にすることができるために、揺動の幅を小さくすることができるので、研磨精度を向上させることができるものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明の実施例に係る両面研磨装置１は、図１及び図２で示すように、複数のワークが装着された図示しない複数のキャリアを挟持して両面研磨を行う上定盤２及び下定盤３、前記キャリアが噛合して自転しながら公転するためのサンギア４及びインターナルギア５を具備する。

前記下定盤３は、下定盤保持プレート６に固定されて保持され、この下定盤プレート６が固定される回転筒軸７を介して回転される。前記回転筒軸７の内部には、該回転筒軸７を貫通する回転軸８が設けられ、この回転軸８の先端には有底円筒状のサンギア部９が固定され、前記回転軸８が回転することによって前記サンギア部９の先端外周縁に形成された前記サンギア４が回転する。また、前記回転筒軸７の外側には、この回転筒軸７にかかる軸方向の荷重を受けつつこの回転自在に保持する円筒保持部１０が設けられる。また、この円筒保持部１０の外周には、インターナルギア５を駆動するための回転外筒部１１が回転自在に配され、この回転外筒部１１にはこの回転外筒部１１の径方向外周に延出するインターナルギア用周壁部１２が形成され、このインターナルギア用周壁部１２の上端内周縁に前記インターナルギア５が固定される。

また、前記回転外筒部１１は、ギア機構１３を介してモータ１４によって回転され、前記回転筒部７は、ベルト等の連結機構１６を介してモータ１７によって回転される。また、前記回転軸８はギア機構１８を介して前記回転筒部７と連結されて回転する。

前記上定盤２は、昇降機構１９によって上下方向に移動可能である。この昇降機構１９は、前記上定盤２を大きいスケールで上下移動可能させる第１のリフト機構２０と、小さいスケールで上下移動させる第２のリフト機構２１と、前記上定盤２を支持する支持ロッド３０を具備し、さらに前記支持ロッド３０を回転させるモータ２２とギア機構２３を具備する。

前記上定盤２は、図２及び図３に示すように、回転可能な前記支持ロッド３０が嵌着される円筒保持部３１の先端に設けられたジャイロ機構４０を介してこのジャイロ機構４０の上部に固定される上定盤支持プレート５０に固定される。この上定盤支持プレート５０と前記上定盤２の固定箇所Ｓは、前記上定盤２の径方向断面における重心位置Ｏよりも径方向外側に所定値ｄだけ離れた場所が設定される。これにより、上定盤２には、この上定盤２の内周縁部が下方に下がる方向に荷重がかかるが、この荷重は上定盤２の内周縁部が圧縮される方向にかかるため、外周縁部が下がる方向に荷重がかかる場合に比べて上定盤２の変形を抑制できる。

また、前記上定盤支持プレート５０には、前記支持ロッド３０が貫通する貫通孔５２に周縁に形成された円筒部５３から径方向に沿って延出する補強リブ５１が複数形成される。これによって、前記上定盤プレート５０が上定盤２の荷重によって変形することを防止できるので、上定盤２のたわみをさらに防止することができると共に、上定盤２によってキャリアのワークにかかる荷重を均一化することができるものである。

前記ジャイロ機構４０は、前記円筒保持部３１に固定される第１の軸ロッド４１と、この第１の軸ロッド４１の周方向に回転可能な第１のリング４２と、この第１のリング４２に固定される図示しない第２の軸ロッドと、この図示しない第２の軸ロッドの周方向に回転可能な第２のリング４３と、この第２のリング４３に固定される第３の軸ロッド４４と、この第３の軸ロッド４４の周方向に回転可能な第３のリング４５とによって構成され、前記上定盤支持プレート５０は、第３のリング４５の上端に固定される。また、第３のリング４５の下端にはカバープレート４６が配される。また、この実施例では、前記第１の軸ロッド４１、第２の軸ロッド及び第３の軸ロッド４４は、それぞれ６０度の位相をもって配置される。また、それぞれの軸ロッドには、対向して配された図示しない対の軸ロッドが存在する。これによって、前記上定盤保持プレート５０及び上定盤２は、前記支持ロッド３０に対してあらゆる三次元方向において変動することができるので、支持ロッド３０等の微妙なズレ等を吸収し、上定盤２の下定盤３に対する平行度を保つことができるものである。また、前記第１の軸ロッド４１、第２の軸ロッド及び第３の軸ロッド４４の中心軸（ジャイロ機構の中心位置）は、前記上定盤２の研磨面と略同一平面に位置するものである。

以上の構成により、下定盤３上に、複数のワークが装着されたキャリアを前記サンギア４及びインターナルギア５に噛合させて配置し、上定盤２を下定盤３上に降下させてキャリアを挟持し、上定盤２、下定盤３、サンギア４及びインターナルギア５を所定の方向に回転させることによって前記ワークの両面研磨を行うことができるものである。また、この作業において、上定盤２のたわみが極限まで抑制されていることから、上定盤２の平行度が保てると共に、上定盤２の荷重を均一にキャリアのワークにかけることができるので、ワークの研磨精度を高くすることができるものである。

本願発明に実施例に係る両面研磨装置の概略構成図である。本願発明の実施例に係る両面研磨装置の上定盤及び下定盤付近の拡大構成図である。本願発明の実施例に係る両面研磨装置の上定盤の拡大構成図である。

符号の説明

１両面研磨装置
２上定盤
３下定盤
４サンギア
５インターナルギア
６下定盤プレート
７回転筒軸
８回転軸
９サンギア部
１０円筒保持部
１１回転外筒部
１２インターナルギア周壁部
１３ギア機構
１４モータ
１６連結機構
１７モータ
１８ギア機構
１９昇降機構
２０第１のリフト機構
２１第２のリフト機構
２２モータ
２３ギア機構
３０支持ロッド
４０ジャイロ機構
５０上定盤保持プレート
５１補強リブ

Claims

回転可能な下定盤と、昇降機構によって該下定盤に対して昇降自在であると共に回転可能な上定盤と、前記下定盤と前記上定盤に挟持されると共に複数のワークが装着されるキャリアと、該キャリアを前記下定盤及び上定盤の間で自転及び公転させる自公転機構とを具備する両面研磨装置において、
前記上定盤を吊支する上定盤支持プレートが、前記昇降機構の上下動可能な支持ロッドの端部に揺動自在に設けられるジャイロ機構の上部に接続され、該ジャイロ機構の中心位置が、前記上定盤の研磨面と略同一の平面上に位置することを特徴とする両面研磨装置。