JPH01216766A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、シリコンウェハなどの被加工物を研磨する
ための研磨装置において、工具定盤と被加工物の相対速
度もしくは工具定盤の回転数を検出・制御するための光
フアイバエンコーダを備えた研磨装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 先に提案した研磨装置について、第３図の断面略図と第
４図の従来のエンコーダの構成図とを用いて説明する。

第３図において、上、下の支持部材１．２の間に固定す
るベースプレート３のばば中央に軸受４を設け、この軸
受４上に駆動用シャフト（主軸）６を装置した円盤状の
ランナ５を回転自在に支持する。また、主軸６には、例
えば外周に図示しないマグネット群を装着した円柱状の
ロータ７が連結され、ロータ７の外周部と所要のエアー
ギャップｇを形成するようにコイル群（図示せず）を有
する、例えばケイ素鋼板などを積層したステータ８を前
記ベースプレート３に固定することで駆動用モータが構
成される。１０は駆動回路で、接続線９を介してステー
タ８に所要の電力を供給する。１１は光エンコーダ、１
２は回転部支持部材、１３は固定部支持部材、１４は前
記光エンコーダ１１と駆動回路１０とを接続する信号線
である。さらに、１５は円盤状の工具定盤で、ランナ５
上に取りはずし可能に装着し、工具定盤１５とランナ５
に主軸６の一端に突出した工具位置決め部１゛６と、そ
れぞれ所要の位置に設けられた穴１７．１８の中に回転
力伝達ピン１９を収納することでほぼ同心に、かつ回転
方向に滑りが生じないように固定される。２０は廃液受
けを示す。

光エンコーダ１１は主軸６と下部支持部材２との内部に
、第４図に示すように、ガラス板あるいは金属板よりな
る回転スリット板３０．固定スリット板３１．ＬＥＤ、
ＬＤ等からなる発光素子３３、フォトダイオード、フォ
トトランジスタ等からなる受光素子３４等より構成され
る。この光エンコーダ１１を固定部支持部材１３を介し
て駆動回路１０に連結する。

このような構成によって導体１４Ａ、１４Ｂからなる信
号線１４を介して、駆動回路１０に伝達される前記光エ
ンコーダ１１の出力信号を用いて所要の電力を接続線９
を介して前記駆動用モータのステータ８に供給すること
で前記ランナ５を所要の回転数あるいは回転トルクにて
駆動する。ランナ５の上部に工具定盤１５を設置して、
所要の回転数を駆′動回路１ｏに対してセットし、試料
２１をｆ方向に荷重を加えつつ研磨を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記研磨装置は主軸６に駆動用モータのロー
タ７が直結されているので、ベルト駆動によるもののよ
うに振動を生ずることがない利点がある。一方、光エン
コーダ１１は、第４図に示すように、発光素子３３．受
光素子３４を光エンコーダ１１内に収納しており、発光
素子３３より発する光４ｏは回転スリット板３０と固定
スリット板３１を透過し、回転スリット板３０の回転に
よる光量の変調を受ける。この光量変化を受光素子３４
により電気信号に変換して、導体１４Ｂを経て駆動回路
１０に達する。この方法では、発光素子３３へのエネル
ギーの供給および受光素子３４からの信号はともに電流
であるので、符号４１にて示す外部からの電磁誘導ノイ
ズを受は易い、とくに研磨装置の場゛合、駆動用モータ
の電力用の接続線９とともに配設される故、前記電磁誘
電ノイズの影響により安定かつ精密な速度制御が困難と
なり精密研磨の実現が難易となっていた。

さらに、電力の調整を省エネルギーを目的とした電圧パ
ルス幅変調方式（一般にＰＷＭと称す）とする場合にお
いて、特に誘導ノイズの発生が多く、高精度な速度制御
を目的とした光エンコーダ信号による位相ロック制御（
一般にＰＬＬ速度制御と称す）を行う場合、特に重大な
問題となりていた。

この発明の目的は、上記問題点を解決するためになされ
たもので、外部からの電磁誘導ノイズに強い高精度の研
磨装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる研磨装置は、工具定盤またはこの工具
定盤を係脱自在に載置するランナに固定された回転中心
部線上に延長された主軸と、この主軸に直接結合された
ロータと主軸を中心としてベースプレートに固定された
ステータとからなる駆動部と；主軸に設けた回転スリッ
ト板と、この回転スリット板に対向する位置で非回転部
の一部に設けた固定スリットからなる光エンコーヘッド
と；内部に配設した発光素子、受光素子と、光エンコー
ダヘッドと発光・受光素子とを接続する光ファイバケー
ブルよりなる信号線と、光エンコーダヘッドより電力さ
れる回転信号を用いて回転部の回転速度あるいは回転ト
ルクを制御する駆動回路と；を有するものである。

〔作用〕

この発明においては、光エンコーダヘッドと駆動回路と
を光ファイバで結合したので、光エンコーダで検出した
回転信号が電磁誘導ノイズの影響を受けることなく伝達
される。

〔実施例〕

第２図はこの発明の研磨装置に用いる光エンコーダヘッ
ドの概略構成の一実施例である。なお、この実施例では
、研磨装置の主たる構成要素は前述の第３図と同様であ
るので、とくに説明をしないこととする。

第２図において、光エンコーダヘッドＩＩＡは内部に回
転スリット板３０．固定スリット板３１を収納しており
、回転スリット板３０は′ｓ３図で説明したように回転
部支持部材１２で主軸６に連結され、固定スリット板３
１は光エンコーダヘッドハウジング（図示せず）ととも
に固定部支持部材１３を介して下支持部材２に連結され
る。また、駆動回路１０内に配設した発光・受光素子３
３．３４と前記光エンコーダヘッド１１Ａとを光ファイ
バケーブル３５．３６よりなる信号線１４で連結する。

なお、３２は前記光フアイバーケーブル３５から出射し
た光を示す。駆動回路１０より工具定盤１５を所要の回
転に制御する方法を第１図の駆動回路１０のブロック図
で詳述する。

第１図はＰＬＬ速度制御方式およびＰＷＭ駆動方式によ
るモータの速度制御回路を用いた駆動回路１０のブロッ
ク図であり、５０は基準発振器でモータの速度の基準信
号りを発生する。５１は位相比較器で、前記基準信号り
と光エンコーダヘッド１１Ａからの回転信号ｌの位相を
比較して位相差に応じたパルス幅の出力信号ｊを出力す
る。５２はフィルタで、位相比較器５１の出力信号ｊの
リップルを取り除き、さらに、系の安定性等を得るため
の電気的な補償回路であり、基準信号りと回転信号ｌの
位相差に応じた位相差電圧ｋを出力する。５３は例えば
のこぎり波発生回路で、これから出力される出力信号り
と位相差電圧ｋを比較することで、モータ５６を所要の
出力で駆動するためのＰＷＭ信号信号比力するためＰＷ
Ｍ信号発生器５４が備えられる。５５はパワーアンプを
示し、前記ＰＷＭ信号ｍに応じてモータ５６に出力ｎを
供給する０通常パワーアンプ５５は内部に２相あるいは
３相分の駆動用回路を有し、さらに、この駆動用回路は
トランジスタあるいはＦＥＴにて構成されている。なお
、パワーアンプ５５の出力ｎはトランジスタもしくはＦ
ＥＴ等における損失を小さくするために、ＰＷＭ信号信
号比準とした矩形波とする技術はある。また、第１図で
は駆動回路１０中に設けた発光素子３３．受光素子３４
（第２図参照）は省略しである。

このような構成により、矩形波のパワーアンプ５５の出
力ｎを接続線９を介して駆動モータに供給しても、基準
発振器５０の基準信号りの周波数を変化させることによ
り誘導ノイズに影響されることなく、研磨における回転
速度を所定の値に制御できる。さらに、のこぎり波発振
器５３の出力信号１のレベルを変化させることで、モー
タ５６の発生トルクを制御することができる。もちろん
速度制御に他の方法、例えばＦ／ν変換器を使用する方
法等でもこの発明の効果は得られる。

なお、発光素子３３．受光素子３４の数は必要に応じ複
数個設け、これに応じて光ファイバケーブル３５．３８
の本数も増加させてもよい。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明は、回転信号を伝達する信
号線を光ファイバケーブルにて構成し、回転信号を光に
て伝達するようにしたので、モータへ電力を供給する接
続線とともに信号線を配設したにもかかわらず、回転信
号が電磁誘電ノイズの影響を受けないため、高精度な回
転制御が可能となり、超精密研磨が実現できる。

さらに、駆動モータの駆動にＰＷＭ方式を容易に採用で
きるため、省エネルギー効果とともに、駆動回路の小形
化ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の主要部である駆動回路の一実施例を
示すブロック図、第２図はこの発明に使用する光エンコ
ーダヘッドの構成と駆動回路の関係を示す図、第３図は
先に提案した研磨装置を説明するための断面略図、第４
図は従来の光エンコーダの構成と駆動回路の関係を示す
図である。 図中、１は上支持部材、２は下支持部材、３はベースプ
レート、４は軸受２．５はランナ、６は主軸、７はロー
タ、８はステータ、９は接続線、１０は駆動回路、１１
Ａは光エンコーダヘッド、１２は回転部、支持部材、１
３は固定部支持部材、１５は工具定盤、２１は試料、３
０は回転スリツ発光素子、３４は受光素子、３５．３６
は光ファイバケーブルである。 第２図 第４図 Ｌ−ｍ−−−−＋−ゴ１０’

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　工具定盤を固定されたベースプレートに対して回転さ
   せ前記工具定盤上の被加工物を研磨する研磨装置におい
   て、前記工具定盤またはこの工具定盤を着脱自在に載置
   するランナに固定された回転中心部線上に延長された主
   軸と、この主軸に直接結合されたロータと前記主軸を中
   心として前記ベースプレートに固定されたステータとか
   らなる駆動部と；前記主軸に設けた回転スリット板と、
   この回転スリット板に対向する位置で非回転部の一部に
   設けた固定スリットからなる光エンコーダヘッドと；内
   部に配設した発光素子、受光素子と、前記光エンコーダ
   ヘッドと前記発光素子、受光素子とを接続する光ファイ
   バケーブルよりなる信号線と、前記光エンコーダヘッド
   より出力される回転信号を用いて回転部の回転速度ある
   いは回転トルクを制御する駆動回路と；を有することを
   特徴とする研磨装置。