JP5305151B2 - Polishing equipment - Google Patents

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing device capable of reducing cost which is generated according to enlargement of a polishing object. <P>SOLUTION: The polishing device includes: polishing modules 20 provided with fixed bases 25, polishing members 21, and XY stages 24; fixing pins 26, engagement holes 27, and seals 22 which are provided for the fixed bases 25 for connecting the plurality of polishing modules 20 by connecting the fixed bases 25 of the plurality of polishing modules 20 so that mutual polishing surfaces 21s are positioned side by side; a carrier for holding the polishing object in a state of connecting the plurality of polishing modules 20 and in a state of facing polishing surfaces 21s of the plurality of polishing modules 20; and a controller for making the polishing members 21 of the plurality of polishing modules 20 interlock/move and controlling to polish by the polishing members 21 in a state that XY stages 24 of the plurality of polishing modules 20 are made to work together and that the polishing surfaces 21a of the plurality of polishing modules 20 are made to contact a polished surface. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、研磨装置に関する。   The present invention relates to a polishing apparatus.

ガラス基板や半導体ウェハ等の研磨対象物の被研磨面を研磨加工する研磨装置として、例えば、被研磨面が露出する状態で研磨対象物を保持する保持機構と、この保持機構に保持された研磨対象物の被研磨面をテーブルに貼り付けられた研磨パッド等の研磨部材に押圧させた状態でテーブルを移動させる移動機構を備え、被研磨面を研磨部材に押圧させた状態で当該テーブルを移動させることにより、研磨対象物を研磨する構成の研磨装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。また、このような研磨部材を被研磨面に押圧し研磨部材を被研磨面に対して相対移動させることにより研磨を行う機械的研磨に加え、研磨部材にスラリー等の研磨剤を供給して、研磨剤の化学的作用により上記研磨加工を促進させる化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)を行う研磨装置も周知となっている。   As a polishing apparatus for polishing a surface to be polished such as a glass substrate or a semiconductor wafer, for example, a holding mechanism that holds the object to be polished while the surface to be polished is exposed, and a polishing that is held by the holding mechanism Equipped with a moving mechanism that moves the table while the polishing surface of the object is pressed against a polishing member such as a polishing pad affixed to the table, and moves the table while the polishing surface is pressed against the polishing member A polishing apparatus configured to polish an object to be polished is known (for example, see Patent Document 1). In addition to mechanical polishing for polishing by pressing the polishing member against the surface to be polished and moving the polishing member relative to the surface to be polished, an abrasive such as slurry is supplied to the polishing member, A polishing apparatus that performs chemical mechanical polishing (CMP) that promotes the polishing process by the chemical action of an abrasive is also known.

特許第2968784号公報Japanese Patent No. 2968784

ところで、近年、研磨対象物の大型化が進行しており、これに伴い、研磨装置も大型化している傾向がある。研磨装置が大型化すると、研磨装置の設計および製造、研磨装置の搬送、メンテナンス、そして研磨布等の消耗品にかかるコストが増大するという課題があった。   By the way, in recent years, the size of a polishing object has been increased, and along with this, the polishing apparatus tends to be increased in size. When the polishing apparatus is increased in size, there is a problem in that the cost for the design and manufacture of the polishing apparatus, the conveyance and maintenance of the polishing apparatus, and the consumables such as the polishing cloth increases.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、研磨対象物の大型化に伴いかかるコストを低減可能な研磨装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the grinding | polishing apparatus which can reduce the cost concerning the enlargement of a grinding | polishing target object.

このような目的達成のため、本発明に係る研磨装置は、ベース部材、研磨対象物を研磨するための研磨面を有した研磨部材、およびベース部材に設けられて研磨部材を移動可能に支持する研磨部材移動機構(例えば、実施形態におけるXYステージ24)を備えた複数の研磨モジュールと、ベース部材に備えられ、複数の研磨モジュールのベース部材同士を互いの研磨面が同一平面上に並んで位置するように連結させて複数の研磨モジュールを一体に連結させるモジュール連結手段(例えば、実施形態における固定ピン26、係合孔27、およびシール22)と、モジュール連結手段により複数の研磨モジュールを連結した状態で、同一平面上に並んで連結するこれら複数の研磨モジュールの研磨面と対向する状態で研磨対象物を保持する対象物保持機構(例えば、実施形態におけるキャリア11)と、モジュール連結手段により連結された複数の研磨モジュールの研磨部材移動機構を連動させて、複数の研磨モジュールの研磨面を研磨対象物の被研磨面に当接させた状態で、複数の研磨モジュールの研磨部材を被研磨面に沿って連動移動させて研磨部材により被研磨面を研磨するように制御する制御機構(例えば、実施形態におけるコントローラ40)とを備えたことを特徴とする。   To achieve such an object, a polishing apparatus according to the present invention is provided on a base member, a polishing member having a polishing surface for polishing an object to be polished, and a base member so as to movably support the polishing member. A plurality of polishing modules provided with a polishing member moving mechanism (for example, the XY stage 24 in the embodiment) and a base member, and the base members of the plurality of polishing modules are positioned such that their polishing surfaces are aligned on the same plane. The plurality of polishing modules are connected by the module connecting means (for example, the fixing pin 26, the engagement hole 27, and the seal 22 in the embodiment) and the plurality of polishing modules are connected by the module connecting means. In this state, the pair that holds the object to be polished while facing the polishing surface of the plurality of polishing modules connected side by side on the same plane. An object holding mechanism (for example, the carrier 11 in the embodiment) and a polishing member moving mechanism of a plurality of polishing modules connected by the module connecting means are interlocked, so that the polishing surfaces of the plurality of polishing modules are polished surfaces of the object to be polished. A control mechanism (for example, the controller 40 in the embodiment) that controls the polishing members of a plurality of polishing modules to move in conjunction with the surfaces to be polished and to polish the surfaces to be polished by the polishing members in a state where they are in contact with each other. It is characterized by comprising.

本発明に係る研磨装置によれば、連結させた複数の研磨モジュールの研磨部材を研磨対象物の被研磨面に当接させた状態で研磨モジュールの各研磨部材を連動移動させるように制御することにより、連結させた研磨モジュールの同期制御を行うことが可能になっているため、研磨対象物の大きさに合わせて連結させる研磨モジュールの数を容易に変更できることから、研磨対象物の大型化に伴うコストを低減させることができる。   According to the polishing apparatus of the present invention, the polishing members of the plurality of connected polishing modules are controlled to move in conjunction with the polishing members of the polishing module in contact with the polishing target surface of the object to be polished. Since it is possible to perform synchronous control of the connected polishing modules, the number of polishing modules to be connected can be easily changed according to the size of the polishing object, so that the size of the polishing object can be increased. The associated costs can be reduced.

本発明に係る研磨装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a polishing apparatus according to the present invention. キャリアにより固定保持されたワークを上方から見たときの平面図である。It is a top view when the workpiece | work fixedly hold | maintained by the carrier is seen from upper direction. 研磨モジュールとコントローラを電気的に接続した際における、XYステージの駆動機構を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the drive mechanism of an XY stage when a grinding | polishing module and a controller are electrically connected. 研磨モジュールの斜視図である。It is a perspective view of a grinding | polishing module. 研磨モジュールを連結させた状態を示す上面図である。(a)は4台、(b)は9台の研磨モジュールを連結させたときの図である。It is a top view which shows the state which connected the polishing module. (A) is a figure when four units | sets and (b) are connecting nine units | sets of polishing modules. (a)はスラリー排出路が形成されるように構成された研磨モジュールの斜視図である。(b)前記研磨モジュールを9台連結させた状態を示す上面図である。(c)2台の研磨モジュール20間にV字溝のスラリー排出路を形成した状態を示す、研磨モジュール20間の部分断面図である。(A) is a perspective view of the grinding | polishing module comprised so that a slurry discharge path might be formed. (B) It is a top view which shows the state which connected nine said polishing modules. (C) It is a fragmentary sectional view between the polishing modules 20 which shows the state which formed the slurry discharge path of the V-shaped groove between the two polishing modules 20. FIG.

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した研磨装置1の概略構成を図1に示す。本発明を適用した研磨装置1は、研磨対象物であるワークを固定保持し、ワークの被研磨面を研磨布の研磨面に当接させた状態で研磨布を移動させることにより、ワークの研磨加工を行う研磨装置である。研磨装置1は、搬送機構10と、キャリア11と、スラリー供給装置15と、研磨モジュール20と、コントローラ40等により構成されている。なお、以下の説明では、図1の矢印に示すように、研磨対象物であるワーク5に対して垂直上方向をZ軸正方向とし、Z軸と直交する面をXY平面とする。また図1の紙面上で左右方向をX方向、X方向と直交する方向をY方向とする。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A schematic configuration of a polishing apparatus 1 to which the present invention is applied is shown in FIG. A polishing apparatus 1 to which the present invention is applied holds a workpiece that is an object to be polished, and moves the polishing cloth in a state where the surface to be polished is in contact with the polishing surface of the polishing cloth, thereby polishing the workpiece. A polishing apparatus that performs processing. The polishing apparatus 1 includes a transport mechanism 10, a carrier 11, a slurry supply device 15, a polishing module 20, a controller 40, and the like. In the following description, as indicated by an arrow in FIG. 1, the upward direction perpendicular to the workpiece 5 that is the object to be polished is the positive Z-axis direction, and the plane orthogonal to the Z-axis is the XY plane. Further, the left-right direction on the paper surface of FIG.

搬送機構10およびキャリア11は、ワーク5を固定保持した状態で搬送させるために設けられ、キャリア11は、図1および図2に示すように、保持部材12と、枠部材13とを有して構成される。枠部材13は、ステンレス製で、外周部が正方形の枠板状に形成されている。保持部材12は、樹脂製で、中央に矩形の孔部を有する板状に形成され、枠部材13の内側に取り付けられている。上記孔部はワークの形状に合わせて形成され、本実施形態においては正方形のワーク5が正方形の孔部に嵌合されて保持されるようになっている。このように保持部材12に固定保持されたワーク5は、搬送機構10により研磨部材21の研磨面21s上に搬送された後、図示省略する押圧機構により研磨部材21の研磨面21sに所定の荷重で押圧されるようになっている。   The transport mechanism 10 and the carrier 11 are provided for transporting the work 5 in a fixed and held state, and the carrier 11 has a holding member 12 and a frame member 13 as shown in FIGS. 1 and 2. Composed. The frame member 13 is made of stainless steel, and the outer peripheral portion is formed in a square frame plate shape. The holding member 12 is made of resin, is formed in a plate shape having a rectangular hole at the center, and is attached to the inside of the frame member 13. The hole is formed in accordance with the shape of the workpiece. In the present embodiment, the square workpiece 5 is fitted and held in the square hole. The workpiece 5 fixed and held by the holding member 12 in this way is conveyed onto the polishing surface 21s of the polishing member 21 by the transfer mechanism 10, and then a predetermined load is applied to the polishing surface 21s of the polishing member 21 by a pressing mechanism (not shown). It comes to be pressed by.

スラリー供給装置15は、図1に示すように、後に詳述するテーブル23の上面に開口部を有しこの開口部から研磨モジュール20の内部に下方に延びて設けられているスラリー供給路16を介して、研磨部材21に研磨液であるスラリーを研磨部材21の下面から供給するようになっている。スラリーは、ワーク5の研磨を行うための研磨砥粒や分散剤等を含んでおり、研磨砥粒の材料としては例えばセリア(CeO)が使用される。なお、スラリー供給路16を介して供給されたスラリーは、研磨モジュール20の外側から排出され、排出されたスラリーは回収槽(図示せず)に回収されるようになっており、回収されたスラリーはフィルター(図示せず)により濾過され再度使用されるようになっている。 As shown in FIG. 1, the slurry supply device 15 has an opening on the upper surface of a table 23 which will be described in detail later, and a slurry supply path 16 extending downward from the opening into the polishing module 20. Thus, slurry as a polishing liquid is supplied to the polishing member 21 from the lower surface of the polishing member 21. The slurry contains abrasive grains, a dispersing agent, and the like for polishing the workpiece 5, and for example, ceria (CeO 2 ) is used as a material for the abrasive grains. The slurry supplied via the slurry supply path 16 is discharged from the outside of the polishing module 20, and the discharged slurry is recovered in a recovery tank (not shown), and the recovered slurry Is filtered through a filter (not shown) and used again.

コントローラ40は、図3に示すように、モータコントロール基板41とサーボアンプ42(X軸およびY軸サーボアンプ42a,42b)等を有して構成されており、図1に示すように、スラリー供給装置15と、後に詳述するXYステージ24に接続されている。モータコントロール基板41は後に詳述するX軸モータ31およびY軸モータ(図示せず)の駆動を制御するための制御基板であり、サーボアンプ42にX軸モータ31およびY軸モータの制御を行うための制御信号を送信し、サーボアンプ42は、受信した制御信号を基にX軸モータ31およびY軸モータの駆動制御を行う。こうして、XYステージ24の、ワーク5に対するX軸およびY軸上における位置、およびX,Y方向への移動速度や回転速度を制御できるようになっている。また、コントローラ40から、スラリー供給装置15に制御信号を送信することにより、研磨部材21へのスラリーの吐出量を制御することが可能になっている。   As shown in FIG. 3, the controller 40 includes a motor control board 41, a servo amplifier 42 (X-axis and Y-axis servo amplifiers 42a and 42b), etc., and as shown in FIG. It is connected to an apparatus 15 and an XY stage 24 described in detail later. The motor control board 41 is a control board for controlling driving of an X-axis motor 31 and a Y-axis motor (not shown), which will be described in detail later, and controls the X-axis motor 31 and the Y-axis motor to the servo amplifier 42. The servo amplifier 42 performs drive control of the X-axis motor 31 and the Y-axis motor based on the received control signal. In this manner, the position of the XY stage 24 on the X axis and the Y axis with respect to the workpiece 5, and the moving speed and rotating speed in the X and Y directions can be controlled. In addition, by sending a control signal from the controller 40 to the slurry supply device 15, it is possible to control the amount of slurry discharged to the polishing member 21.

研磨モジュール20は、図1および図4に示すように、研磨部材21と、シール22と、上面に研磨部材21を設けるためのテーブル23と、テーブル23を駆動させるXYステージ24と、固定ベース25と、固定ピン26と、係合孔27等により構成されており、研磨モジュール20は、Z軸正方向から見たときの形状が1辺が50cm弱の正方形となっている。固定ベース25は、XYステージ24の下面に設けられ、固定ベース25に対してXYステージ24をXY面に沿って移動させることが可能になっている。固定ベース25は、図4に示すように、直方体の形状になっており、その上面(Z軸正方向から見たときの面)および底面(Z軸負方向から見たときの面)が1辺50cmの正方形となっている。そして、固定ベース25の4つの側面(底面に対して直交する4つの面)は、後に詳述する固定ピン26を有する2つの側面と、その固定ピン26を有する面と反対側に後に詳述する係合孔27を有する2つの側面により構成されている。研磨部材21はテーブル23の上面を覆うように設けられ、発泡ポリウレタン等の材料を用いて構成されており、キャリア11により固定保持されたワーク5の被研磨面5sを研磨部材21の研磨面21sに当接させた状態でXYステージ24をXまたはY方向に移動させることによりワーク5の研磨加工を行うことが可能になっている。また、シール22は、研磨モジュール20を連結する際に用いられ、研磨モジュール20を連結する際に生じる研磨部材21およびテーブル23の隙間を埋めるために用いられる。   As shown in FIGS. 1 and 4, the polishing module 20 includes a polishing member 21, a seal 22, a table 23 for providing the polishing member 21 on the upper surface, an XY stage 24 for driving the table 23, and a fixed base 25. The polishing module 20 has a square shape with a side slightly less than 50 cm when viewed from the positive direction of the Z-axis. The fixed base 25 is provided on the lower surface of the XY stage 24, and the XY stage 24 can be moved along the XY plane with respect to the fixed base 25. As shown in FIG. 4, the fixed base 25 has a rectangular parallelepiped shape, and has an upper surface (a surface when viewed from the positive Z-axis direction) and a bottom surface (a surface when viewed from the negative Z-axis direction). It is a square with a side of 50 cm. The four side surfaces (four surfaces orthogonal to the bottom surface) of the fixed base 25 are described in detail later on two side surfaces having the fixing pins 26, which will be described in detail later, and on the side opposite to the surface having the fixing pins 26. It is comprised by the two side surfaces which have the engaging hole 27 to do. The polishing member 21 is provided so as to cover the upper surface of the table 23, and is made of a material such as polyurethane foam. The polishing surface 5s of the workpiece 5 fixed and held by the carrier 11 is used as the polishing surface 21s of the polishing member 21. The workpiece 5 can be polished by moving the XY stage 24 in the X or Y direction while being in contact with the workpiece. The seal 22 is used when connecting the polishing module 20, and is used to fill a gap between the polishing member 21 and the table 23 generated when connecting the polishing module 20.

固定ピン26は、図4(a)に示すように、固定ベース25の4つの側面のうち2つの側面に設けられており、1つの側面に、固定ベース25の下面からの高さがh1および固定ベース25の左端からの距離がw1の位置に1個と、下面からの高さがh2および左端からの距離がw1の位置に1個と、下面からの高さがh1および右端からの距離がw1の位置に1個と、下面からの高さがh2および右端からの距離がw1の位置に1個と合計4個設けられている。また、固定ピン26が設けられている側面と反対側の2つの側面には、他の研磨モジュール20の固定ピン26を係合させるための係合孔27が設けられており、図4(b)に示すように、1つの側面に、固定ベース25の下面からの高さがh1および固定ベースの左端からの距離がw1の位置に1個と、下面からの高さがh2および固定ベース25の左端からの距離がw1の位置に1個と、下面からの高さがh1および右端からの距離がw1の位置に1個と、下面からの高さがh2および右端からの距離がw1の位置に1個と、固定ピン26と同様に合計4個設けられている。このように、固定ピン26と係合孔27は固定ベース25の1つの側面の全く同じ位置に設けられており、固定ピン26がある側面が互いに隣り合うように2つ、そして係合孔27が設けられている側面が固定ピン26がある側面と反対側に2つ設けられていることから、研磨モジュール20の係合孔27に他の研磨モジュール20の固定ピン26を係合させることにより、複数の研磨モジュール20を連結させることが可能になっている。   As shown in FIG. 4A, the fixing pin 26 is provided on two side surfaces of the four side surfaces of the fixing base 25. The height from the lower surface of the fixing base 25 is h1 on one side surface. The distance from the left end of the fixed base 25 is one at the position w1, the height from the lower surface is h2 and the distance from the left end is one at the position w1, and the height from the lower surface is h1 and the distance from the right end. Is provided at a position of w1, a height from the lower surface is h2, and a distance from the right end is one at a position of w1, for a total of four. Further, on the two side surfaces opposite to the side surface on which the fixing pin 26 is provided, an engagement hole 27 for engaging the fixing pin 26 of another polishing module 20 is provided, and FIG. ), The height from the lower surface of the fixed base 25 is one at a position where the distance from the left end of the fixed base 25 is w1 and the height from the lower surface is h2 and the fixed base 25. The distance from the left end is 1 at the position of w1, the height from the bottom is h1 and the distance from the right is 1 at the position of w1, the height from the bottom is h2, and the distance from the right is w1. One in position and a total of four like the fixed pins 26 are provided. In this way, the fixing pin 26 and the engaging hole 27 are provided at exactly the same position on one side surface of the fixing base 25, and two such that the side surfaces with the fixing pin 26 are adjacent to each other, and the engaging hole 27. Since the two side surfaces on which the fixing pins 26 are provided are provided on the side opposite to the side surface on which the fixing pins 26 are provided, the fixing pins 26 of the other polishing modules 20 are engaged with the engaging holes 27 of the polishing module 20. A plurality of polishing modules 20 can be connected.

また、研磨加工時には、研磨面21sの高さ(固定ベース25の下面から研磨面21sまでの距離)hを研磨モジュール20毎に全て同じにする必要があるが、固定ベース25、XYステージ24、またはテーブル23の高さに微小な差(公差)が生じていたり、研磨部材21が発泡ポリウレタンで構成されていることにより研磨部材21の厚さが変動したりする等の理由によって、研磨面21sの高さが研磨モジュール20毎に異なる場合がある。
そこで、研磨モジュール20は、ウェハ5の研磨加工を行う前に、複数台(例えば図5(b)に示すように9台)連結された状態で、連結された研磨部材21のZ軸正方向から見たときの面積と同じ面積に設定され、均一な平面形状を有するダミー研磨物を研磨加工し、この研磨加工により発泡ポリウレタン等の材料で構成された研磨部材21の研磨面21sが平坦化されるようになっている。
Further, at the time of polishing, the height (the distance from the lower surface of the fixed base 25 to the polishing surface 21s) h of the polishing surface 21s needs to be the same for each polishing module 20, but the fixed base 25, the XY stage 24, Alternatively, the polishing surface 21s may have a small difference (tolerance) in the height of the table 23 or the thickness of the polishing member 21 may vary due to the polishing member 21 being made of foamed polyurethane. May differ for each polishing module 20.
Therefore, before polishing the wafer 5, the polishing module 20 is connected in a state where a plurality of units (for example, nine units as shown in FIG. 5B) are connected, and the Z-axis positive direction of the connected polishing members 21 is connected. A dummy polishing object having a uniform planar shape, which is set to the same area as viewed from above, is polished, and the polishing surface 21s of the polishing member 21 made of a material such as polyurethane foam is flattened by this polishing process. It has come to be.

XYステージ24は、研磨部材21に覆われたテーブル23を固定ベース25に対してXY面に沿って移動させるために設けられ、図3に示すように、X軸モータ31およびY軸モータ(図示せず)により固定ベース25に対してXYステージ24を移動させることが可能になっている。また、X軸およびY軸モータにより移動したXYステージ24の移動量は、X軸およびY軸リニアエンコーダ38,39で検出されるようになっており、X軸およびY軸モータの回転量は、X軸およびY軸モータに内蔵されているX軸およびY軸モータエンコーダ(図示せず)により検出されるようになっている。検出されたXYステージ24の移動量は、X軸およびY軸エンコーダケーブル32,35を介してモータコントロール基板41に、そして、検出されたモータの回転量はX軸およびY軸モータエンコーダケーブル34,37を介してX軸およびY軸サーボアンプ42a,42bに送信されるようになっている。なお、X軸およびY軸モータ動力ケーブル33,36は、サーボアンプ42から送信された駆動指令をX軸およびY軸モータに送信するためのケーブルである。また、XYステージ24は、図3に示すように歯車Gからなる移動機構(図示せず)を介して、X軸モータ31およびY軸モータ(図示せず)と接続されており、X軸モータ31またはY軸モータがサーボアンプ42からの駆動指令に基づいて駆動したときに、X軸およびY軸方向に移動するようになっている。   The XY stage 24 is provided to move the table 23 covered with the polishing member 21 along the XY plane with respect to the fixed base 25. As shown in FIG. 3, the X-axis motor 31 and the Y-axis motor (see FIG. The XY stage 24 can be moved with respect to the fixed base 25 by not shown). Further, the movement amount of the XY stage 24 moved by the X-axis and Y-axis motors is detected by the X-axis and Y-axis linear encoders 38 and 39, and the rotation amounts of the X-axis and Y-axis motors are It is detected by an X-axis and Y-axis motor encoder (not shown) built in the X-axis and Y-axis motors. The detected movement amount of the XY stage 24 is applied to the motor control board 41 via the X-axis and Y-axis encoder cables 32 and 35, and the detected rotation amount of the motor is determined to be the X-axis and Y-axis motor encoder cable 34, 37 is transmitted to the X-axis and Y-axis servo amplifiers 42a and 42b. The X-axis and Y-axis motor power cables 33 and 36 are cables for transmitting a drive command transmitted from the servo amplifier 42 to the X-axis and Y-axis motors. Further, the XY stage 24 is connected to an X-axis motor 31 and a Y-axis motor (not shown) via a moving mechanism (not shown) including a gear G as shown in FIG. When the 31 or Y-axis motor is driven based on a drive command from the servo amplifier 42, it moves in the X-axis and Y-axis directions.

X軸およびY軸リニアエンコーダ38,39は、XYステージ24のX方向およびY方向への実移動量を所定時間毎(例えば、10ms毎)に検出し、また、X軸およびY軸モータに内蔵されたX軸およびY軸モータエンコーダが、X軸モータ31およびY軸モータの実回転量を所定時間毎(例えば、10ms毎)に検出するようになっている。なお、図3においては、1台のコントローラ40と、コントローラ40に接続された1台の研磨モジュール20のみ示しているが、実際には、複数台の研磨モジュール20が連結されたときには、1台のコントローラ40に複数台の研磨モジュール20が接続されるようになっている。   The X-axis and Y-axis linear encoders 38 and 39 detect the actual movement amount of the XY stage 24 in the X direction and Y direction at predetermined time intervals (for example, every 10 ms), and are built in the X axis and Y axis motors. The X-axis and Y-axis motor encoders thus detected detect the actual rotation amounts of the X-axis motor 31 and the Y-axis motor every predetermined time (for example, every 10 ms). In FIG. 3, only one controller 40 and one polishing module 20 connected to the controller 40 are shown, but actually, when a plurality of polishing modules 20 are connected, one A plurality of polishing modules 20 are connected to the controller 40.

以上のような構成の研磨装置1において、スラリー供給装置15によりZ軸負方向から研磨部材21に向かってスラリーが供給された状態で、キャリア11により保持されたワーク5の被研磨面5sが研磨部材21の研磨面21sに当接されるとともにXYステージ24がXY方向に移動することによりワーク5の研磨加工が行われるようになっている。よって、例えば1辺の長さが50cmより小さい正方形のワークの研磨加工を行う場合は、上述した研磨モジュール20を1台だけ用いて研磨加工を行うことが可能である。しかし、例えば70cm×70cmの正方形のワークの研磨加工を行う場合は、研磨モジュール20単体では研磨加工を行うことはできず、図5(a)のように4台連結させる必要がある。さらに、例えば120cm×120cmの大きな正方形のワークの研磨加工を行う場合は、図5(b)のように9台連結させなければ研磨加工を実行することはできない。   In the polishing apparatus 1 configured as described above, the surface to be polished 5 s of the workpiece 5 held by the carrier 11 is polished in a state where the slurry is supplied from the Z-axis negative direction toward the polishing member 21 by the slurry supply apparatus 15. The workpiece 5 is polished by contacting the polishing surface 21s of the member 21 and moving the XY stage 24 in the XY direction. Therefore, for example, when polishing a square workpiece having a side length of less than 50 cm, the polishing process can be performed using only one polishing module 20 described above. However, for example, when polishing a 70 cm × 70 cm square workpiece, the polishing module 20 alone cannot be polished, and it is necessary to connect four units as shown in FIG. Furthermore, for example, when polishing a large square workpiece of 120 cm × 120 cm, the polishing cannot be executed unless nine units are connected as shown in FIG.

上記のように、大型のワークの研磨加工を行う際には、研磨モジュール20を複数台連結させて、研磨モジュール20を連結させた後に研磨加工を行う。具体的には、係合孔27が設けられている研磨モジュール20の側面に対して、他の固定ピン26が設けられている研磨モジュール20の側面を対向させて、上記係合孔27に上記固定ピン26を係合させ各研磨モジュール20の固定ベース25の側面を接合させる。このように、係合孔27が設けられている側面に固定ピン26が設けられている側面を係合させることにより、研磨モジュール20を連結させていく。   As described above, when polishing a large workpiece, a plurality of polishing modules 20 are connected, and after polishing modules 20 are connected, polishing is performed. Specifically, the side surface of the polishing module 20 provided with the other fixing pin 26 is opposed to the side surface of the polishing module 20 provided with the engagement hole 27, so that The fixing pins 26 are engaged to join the side surfaces of the fixing base 25 of each polishing module 20. In this manner, the polishing module 20 is connected by engaging the side surface provided with the fixing pin 26 with the side surface provided with the engagement hole 27.

上記のように連結された研磨モジュール20を用いて研磨加工を行う方法について以下で説明する。まず、オペレータが図示省略する入出力装置を操作することにより、ダミー研磨物がキャリア11により固定保持され、固定保持されたダミー研磨物が搬送機構10により搬送される。そして、押圧機構(図示せず)によりダミー研磨物が研磨面21sに押圧され、押圧された状態でXYステージ24を稼動させる。このように、ダミー研磨物の研磨を行うことにより研磨面21sの高さが均一化される。   A method of performing polishing using the polishing module 20 connected as described above will be described below. First, when the operator operates an input / output device (not shown), the dummy polished article is fixedly held by the carrier 11, and the dummy polished article fixedly held is transferred by the transfer mechanism 10. Then, the dummy polishing object is pressed against the polishing surface 21s by a pressing mechanism (not shown), and the XY stage 24 is operated in the pressed state. Thus, by polishing the dummy polishing object, the height of the polishing surface 21s is made uniform.

研磨面21sの高さを均一化させた後、キャリア11により固定保持されたワークが搬送機構10により研磨面21sの上面に搬送され、押圧機構(図示せず)によりワークの被研磨面が研磨部材21の研磨面21sに押圧される。その状態でモータコントロール基板41から、X軸およびY軸サーボアンプ42a,42bに研磨モジュール20毎に同じ移動量の指令値が出力され、当該指令値に基づいてX軸モータ31およびY軸モータが駆動し、XYステージ24がXY方向に移動することにより被研磨面の研磨加工が行われる。ここで、本実施形態における歯車Gからなる移動機構(図示せず)を介したXYステージ24では、モータコントロール基板41から各研磨モジュール20に出力される指令値が同一でも、ギア間の遊びにより研磨モジュール20毎に全く同じ量だけ移動しなくなる問題が発生する場合がある。   After equalizing the height of the polishing surface 21s, the workpiece fixed and held by the carrier 11 is conveyed to the upper surface of the polishing surface 21s by the conveyance mechanism 10, and the surface to be polished of the workpiece is polished by a pressing mechanism (not shown). It is pressed against the polishing surface 21 s of the member 21. In this state, a command value of the same movement amount is output for each polishing module 20 from the motor control board 41 to the X-axis and Y-axis servo amplifiers 42a and 42b, and the X-axis motor 31 and the Y-axis motor are operated based on the command values. When the XY stage 24 is driven and moved in the XY direction, the surface to be polished is polished. Here, in the XY stage 24 via the moving mechanism (not shown) including the gear G in the present embodiment, even if the command value output from the motor control board 41 to each polishing module 20 is the same, play between the gears There may be a problem that the polishing module 20 does not move by exactly the same amount.

上記のような問題に対し、本実施形態における研磨装置1では、X軸およびY軸モータに内蔵され、モータの回転量を検出可能なX軸およびY軸モータエンコーダ(図示せず)がモータの実回転量を検出するとともに、XYステージ24に取り付けられたX軸およびY軸リニアエンコーダ38,39がX軸およびY軸方向の実移動量を検出し、検出されたXYステージ24の実移動量はモータコントロール基板41に、検出された実回転量はサーボアンプ42a,42bに送信される。モータコントロール基板41は、上記の指令値に応じた移動量と検出された実移動量を研磨モジュール20毎に比較し、指令値に応じた移動量と実移動量に差異がある研磨モジュール20に対して、指令値を補正し補正後の指令値をサーボアンプ42a,42bに送信し、XYステージ24の移動量およびX軸モータ31およびY軸モータの回転量の補正を行う。このように、XYステージ24の移動量およびモータの回転量を補正しながら各研磨モジュール20のXYステージ24を移動させるようなフィードバック制御を行うため、研磨モジュール20毎に移動量が異なるような事態をなくすことができ、複数の研磨モジュール20の協調制御を確実に行うことができる。   In response to the above problems, in the polishing apparatus 1 according to the present embodiment, an X-axis and Y-axis motor encoder (not shown) that is built in the X-axis and Y-axis motors and can detect the rotation amount of the motor is provided in the motor. While detecting the actual rotation amount, the X-axis and Y-axis linear encoders 38 and 39 attached to the XY stage 24 detect the actual movement amount in the X-axis and Y-axis directions, and the detected actual movement amount of the XY stage 24 Is transmitted to the motor control board 41, and the detected actual rotation amount is transmitted to the servo amplifiers 42a and 42b. The motor control board 41 compares the movement amount according to the command value and the detected actual movement amount for each polishing module 20, and the polishing module 20 having a difference between the movement amount according to the command value and the actual movement amount. On the other hand, the command value is corrected and the corrected command value is transmitted to the servo amplifiers 42a and 42b, and the movement amount of the XY stage 24 and the rotation amounts of the X-axis motor 31 and the Y-axis motor are corrected. As described above, the feedback control is performed to move the XY stage 24 of each polishing module 20 while correcting the movement amount of the XY stage 24 and the rotation amount of the motor, so that the movement amount differs for each polishing module 20. Therefore, cooperative control of the plurality of polishing modules 20 can be performed reliably.

以上、上述した本実施形態に係る研磨装置1においては、例えば、図5に示すように、大きなワークを研磨する際には、被研磨物の大きさに応じた数の研磨モジュール20を組み合わせ、組み合わせた研磨モジュール20を協調制御させることが可能になる。これにより、大きなワークの研磨加工を行う際にも、各種サイズのワークの研磨加工に対応させることができ、研磨装置自体に係る設計、製造、メンテナンスのコスト、そして、研磨布等の消耗品にかかるコストを低減させることができる。また、複数の研磨モジュール20を組み合わせることにより、研磨装置の大きさを研磨物の大きさに最適な大きさにすることができるので、研磨布等の消耗品にかかるコストを低減することができる。   As described above, in the polishing apparatus 1 according to this embodiment described above, for example, as illustrated in FIG. 5, when polishing a large workpiece, the number of polishing modules 20 according to the size of the object to be polished is combined, It becomes possible to coordinately control the combined polishing module 20. As a result, even when polishing large workpieces, it can be used for polishing workpieces of various sizes, and the design, manufacturing and maintenance costs related to the polishing device itself, and consumables such as polishing cloths, etc. Such costs can be reduced. In addition, by combining a plurality of polishing modules 20, the size of the polishing apparatus can be made optimal for the size of the polishing object, so that the cost for consumables such as polishing cloth can be reduced. .

なお、本実施形態に係る研磨装置1においては、上方(Z軸正方向)から見たときの形状が1辺が50cmの正方形である研磨モジュール20の例について説明したが、研磨モジュール20の大きさおよび形状はこれに限定されるものではない。   In the polishing apparatus 1 according to the present embodiment, the example of the polishing module 20 having a shape when viewed from above (Z-axis positive direction) is a square having a side of 50 cm is described. The thickness and shape are not limited to this.

また、本実施形態においては、スラリーを研磨部材21の下方から上方(Z軸負方向からZ軸正方向)に供給する例について説明したが、スラリーの供給方法についてはこれに限られることなく、例えば、研磨部材21の上方から下方(Z軸正方向からZ軸負方向)にスラリーノズル等を介して供給するようにしてもよい。   In the present embodiment, the example in which the slurry is supplied from below the polishing member 21 upward (from the Z-axis negative direction to the Z-axis positive direction) has been described, but the method for supplying the slurry is not limited thereto, For example, the polishing member 21 may be supplied from above to below (Z-axis positive direction to Z-axis negative direction) via a slurry nozzle or the like.

そして、本実施形態においては、研磨部材21に供給されたスラリーは研磨モジュール20の外側から排出され、排出されたスラリーを下方で回収する例について説明したが、スラリーの回収方法はこれに限定されることはなく、例えば、図6(a)に示すように、Z軸上方向から見たときのシール22aの面積を、研磨部材21より若干大きくし、図6(b)に示すように、複数の研磨モジュール20を連結させたときに隙間17が形成されるようにし、この隙間17をスラリー排出路としてもよい。また、スラリー排出路の交点にZ軸方向に貫通させたスラリー排出孔18を設け、このスラリー排出孔18から下方にスラリーを排出するようにしてもよい。さらに、図6(c)の部分断面図のように、研磨部材21を面取りしてスラリー供給路がV字溝になるようにしてもよい。   In the present embodiment, the slurry supplied to the polishing member 21 is discharged from the outside of the polishing module 20 and the discharged slurry is recovered downward. However, the method for recovering the slurry is limited to this. For example, as shown in FIG. 6A, the area of the seal 22a when viewed from the Z-axis upward direction is slightly larger than the polishing member 21, and as shown in FIG. A gap 17 may be formed when a plurality of polishing modules 20 are connected, and the gap 17 may be used as a slurry discharge path. Further, a slurry discharge hole 18 penetrating in the Z-axis direction may be provided at the intersection of the slurry discharge paths, and the slurry may be discharged downward from the slurry discharge hole 18. Furthermore, as shown in the partial cross-sectional view of FIG. 6C, the polishing member 21 may be chamfered so that the slurry supply path becomes a V-shaped groove.

さらに、本実施形態においては、複数の研磨モジュール20を連結させるための連結手段として固定ピン26及び係合孔を用いる例について説明したが、他の連結手段を用いてもよい。また、研磨モジュール20を連結させるときに研磨部材21の高さを合わせるため、固定ピン26および係合孔の高さを全て同じにするとともにダミー研磨物を用いて研磨面21sの高さを均一化する例について説明したが、これに限られず、例えば、テーブル23を上下方向に微調整可能な上下位置調整機構を設け、この上下位置調整機構により研磨モジュール20間の研磨部材21の高さを微調整できるようにしてもよい。   Furthermore, in this embodiment, although the example which uses the fixing pin 26 and the engagement hole as a connection means for connecting the some polishing module 20 was demonstrated, you may use another connection means. Further, in order to match the height of the polishing member 21 when connecting the polishing module 20, the height of the fixing pin 26 and the engagement hole are all the same, and the polishing surface 21s is made uniform by using a dummy polishing object. However, the present invention is not limited to this. For example, a vertical position adjustment mechanism that can finely adjust the table 23 in the vertical direction is provided, and the height of the polishing member 21 between the polishing modules 20 is adjusted by the vertical position adjustment mechanism. Fine adjustment may be possible.

なお、本実施形態では、ワーク5の被研磨面の形状が四角形である例について説明したが、四角形に限定されるものではなく、例えば、円形のワークを研磨する際にも本発明に係る研磨装置1を適用することができる。なお、この際には、孔部が円形になっている保持部材を用いてワークを固定保持するようにすればよい。   In the present embodiment, the example in which the shape of the surface to be polished of the workpiece 5 is a quadrangle has been described. However, the shape is not limited to a quadrangle. For example, the polishing according to the present invention is also performed when a circular workpiece is polished. The device 1 can be applied. In this case, the work may be fixed and held using a holding member having a circular hole.

1 研磨装置
5 ワーク(研磨対象物)
11 キャリア(対象物保持機構)
15 スラリー供給装置(研磨液供給装置)
20 研磨モジュール
21 研磨部材
22 シール(モジュール連結手段)
24 XYステージ(研磨部材移動機構)
25 固定ベース(ベース部材)
26 固定ピン(モジュール連結手段)
27 係合孔(モジュール連結手段)
38 X軸リニアエンコーダ(移動量検出手段)
39 Y軸リニアエンコーダ(移動量検出手段)
40 コントローラ(制御機構)
1 Polishing device 5 Workpiece (polishing object)
11 Carrier (object holding mechanism)
15 Slurry supply device (polishing liquid supply device)
20 Polishing module 21 Polishing member 22 Seal (module connecting means)
24 XY stage (Abrasive member moving mechanism)
25 Fixed base (base member)
26 Fixing pin (module connection means)
27 engaging hole (module connecting means)
38 X-axis linear encoder (movement amount detection means)
39 Y-axis linear encoder (movement amount detection means)
40 controller (control mechanism)

Claims (4)

ベース部材、研磨対象物を研磨するための研磨面を有した研磨部材、および前記ベース部材に設けられて前記研磨部材を移動可能に支持する研磨部材移動機構を備えた複数の研磨モジュールと、
前記ベース部材に備えられ、複数の前記研磨モジュールのベース部材同士を互いの研磨面が同一平面上に並んで位置するように連結させて複数の前記研磨モジュールを一体に連結させるモジュール連結手段と、
前記モジュール連結手段により複数の前記研磨モジュールを連結した状態で、同一平面上に並んで連結するこれら複数の研磨モジュールの研磨面と対向する状態で前記研磨対象物を保持する対象物保持機構と、
前記モジュール連結手段により連結された複数の前記研磨モジュールの研磨部材移動機構を連動させて、前記複数の研磨モジュールの研磨面を研磨対象物の被研磨面に当接させた状態で、前記複数の研磨モジュールの研磨部材を前記被研磨面に沿って連動移動させて前記研磨部材により前記被研磨面を研磨するように制御する制御機構とを備えたことを特徴とする研磨装置。
A plurality of polishing modules including a base member, a polishing member having a polishing surface for polishing an object to be polished, and a polishing member moving mechanism provided on the base member and movably supporting the polishing member;
A module connecting means provided on the base member, wherein the plurality of polishing modules are connected so that their polishing surfaces are aligned on the same plane, and the plurality of polishing modules are connected together;
An object holding mechanism for holding the object to be polished in a state of facing the polishing surfaces of the plurality of polishing modules connected side by side on the same plane in a state where the plurality of polishing modules are connected by the module connecting means;
In a state where the polishing member moving mechanisms of the plurality of polishing modules connected by the module connecting means are interlocked, the polishing surfaces of the plurality of polishing modules are in contact with the surface to be polished of the object to be polished. A polishing apparatus comprising: a control mechanism for controlling the polishing member to polish the polishing surface by moving the polishing member of the polishing module along the polishing surface.
連結された前記複数の研磨モジュールの研磨面を平坦化させるための平坦面を有する平坦化手段をさらに備え、
前記制御機構は、前記モジュール連結手段により連結された複数の前記研磨モジュールの研磨部材移動機構を連動させて、前記複数の研磨モジュールの研磨面を前記平坦化手段の平坦面に当接させた状態で、前記複数の研磨モジュールの研磨部材を前記平坦面に沿って連動移動させて研磨することにより前記複数の研磨モジュールの研磨面を平坦化させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
Further comprising flattening means having a flat surface for flattening the polishing surfaces of the plurality of connected polishing modules;
The control mechanism is a state in which the polishing surfaces of the plurality of polishing modules are brought into contact with the flat surfaces of the flattening means in conjunction with the polishing member moving mechanisms of the plurality of polishing modules connected by the module connecting means. The polishing members of the plurality of polishing modules are controlled so as to be flattened by polishing and moving the polishing members of the plurality of polishing modules along the flat surface. The polishing apparatus as described.
前記研磨モジュールに設けられて前記研磨モジュールの研磨部材の移動量を検出する移動量検出手段をさらに備え、
前記制御機構は、前記モジュール連結手段により連結された複数の研磨モジュールの研磨部材を研磨対象物の被研磨面に沿って目標移動量だけ連動移動させるように制御するとともに、各研磨モジュールの移動量検出手段により検出された前記研磨部材の移動量を検出し、研磨モジュールの移動量検出手段により検出された移動量と前記目標移動量が異なるときに、検出された移動量を前記目標移動量にするように補正して前記研磨モジュールの研磨部材を移動させるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の研磨装置。
A moving amount detecting means provided in the polishing module for detecting the moving amount of the polishing member of the polishing module;
The control mechanism controls the polishing members of the plurality of polishing modules connected by the module connecting means to move in conjunction with the target movement amount along the surface to be polished of the object to be polished, and the movement amount of each polishing module The movement amount of the polishing member detected by the detection means is detected, and when the movement amount detected by the movement amount detection means of the polishing module is different from the target movement amount, the detected movement amount is set as the target movement amount. 3. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing device is controlled to move so that the polishing member of the polishing module is moved.
前記複数の研磨モジュールの研磨部材に研磨を行うための研磨液を供給する研磨液供給装置をさらに備え、
前記複数の研磨モジュールが、前記モジュール連結手段により、研磨モジュールの研磨面と他の研磨モジュールの研磨面の間に前記研磨液を流すための隙間を設けて連結されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の研磨装置。
A polishing liquid supply device for supplying a polishing liquid for polishing the polishing members of the plurality of polishing modules;
The plurality of polishing modules are connected by the module connecting means with a gap for allowing the polishing liquid to flow between a polishing surface of a polishing module and a polishing surface of another polishing module. The polishing apparatus according to any one of 1 to 3.
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