JPH07112362A - Polishing device - Google Patents
Polishing deviceInfo
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- JPH07112362A JPH07112362A JP28585093A JP28585093A JPH07112362A JP H07112362 A JPH07112362 A JP H07112362A JP 28585093 A JP28585093 A JP 28585093A JP 28585093 A JP28585093 A JP 28585093A JP H07112362 A JPH07112362 A JP H07112362A
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- top ring
- radial
- drive shaft
- control means
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の素材である単
結晶シリコンウエハ等のポリシング対象物の表面を平坦
且つ鏡面に研磨するポリシング装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a surface of an object to be polished such as a single crystal silicon wafer, which is a semiconductor material, into a flat and mirror-finished surface.
【０００２】[0002]
【従来技術】図２は従来のこの種のポリシング装置の構
成を示す図である。図示するように従来のポリシング装
置は、表面に研磨布１０を貼り付けたターンテーブル１
１と、ポリシング対象物１を真空吸着等の手段で取り付
けるトップリング２を具備する。前記ターンテーブル１
１は２組のラジアル軸受１２，１２及びスラルト軸受１
３で回転自在に支持された回転軸１４の上端に固定さ
れ、図示しないモータ等の駆動手段で回転するようにな
っている。トップリング２は２組のラジアル軸受５３，
５３で回転自在に支持されたトップリング駆動軸５１の
下端に取り付けられ、モ−タ５６によりプーリ５５、駆
動ベルト５４、プーリ５２を介して回転するようになっ
ている。なお、５７はラジアル軸受５３，５３が固定さ
れるケーシングである。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a diagram showing the structure of a conventional polishing apparatus of this type. As shown in the figure, the conventional polishing apparatus has a turntable 1 having a polishing cloth 10 attached to the surface thereof.
1 and a top ring 2 for attaching the polishing object 1 by means such as vacuum suction. The turntable 1
1 is two sets of radial bearings 12, 12 and a slalt bearing 1
It is fixed to the upper end of a rotating shaft 14 which is rotatably supported by 3, and is rotated by a driving means such as a motor (not shown). The top ring 2 has two sets of radial bearings 53,
It is attached to the lower end of a top ring drive shaft 51 rotatably supported by 53, and is rotated by a motor 56 via a pulley 55, a drive belt 54, and a pulley 52. Reference numeral 57 is a casing to which the radial bearings 53, 53 are fixed.
【０００３】ポリシング対象物１の表面を研磨するに
は、ターンテーブル１１を回転させ、前記ポリシング対
象物１をトップリング２の下面と該ターンテーブル１１
の上面の間に入れモ−タ５６でトップリング２を回転す
ることにより、ポリシング対象物１はトップリング２の
下面と該ターンテーブル１１の上面の間で回転し、研磨
布１０に接する面が研磨される。尚、ターンテーブル１
１の直径はポリシング対象物１の直径の１０倍以上が普
通である。In order to polish the surface of the polishing object 1, the turntable 11 is rotated to move the polishing object 1 to the lower surface of the top ring 2 and the turntable 11.
By rotating the top ring 2 with the insertion motor 56 between the upper surfaces of the polishing table 1 and the polishing table 1, the polishing object 1 rotates between the lower surface of the top ring 2 and the upper surface of the turntable 11 so that the surface in contact with the polishing cloth 10 is To be polished. In addition, turntable 1
The diameter of 1 is usually 10 times or more the diameter of the polishing object 1.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術ではポリシング対象物１の研磨速度を速めるた
め、トップリング２の回転速度及びターンテーブル１１
の回転速度とポリシング対象物１にかける圧力を増す
と、或る一定の条件で大きな振動がポリシング装置全体
に発生し、研磨を継続することが出来なくなると云う問
題があった。However, in the above-mentioned conventional technique, in order to increase the polishing speed of the polishing object 1, the rotation speed of the top ring 2 and the turntable 11 are increased.
When the rotational speed of 1 and the pressure applied to the polishing object 1 are increased, a large vibration is generated in the entire polishing apparatus under a certain fixed condition, and there is a problem that the polishing cannot be continued.
【０００５】この振動現象の原因は、ポリシング対象物
１の表面とターンテーブル１１の研磨布１０との間の、
研磨係数（摩擦力）が相対滑り速度に対して負の特性と
なり、マイナスの減衰力（自励振動励振力）となるため
である。The cause of this vibration phenomenon is between the surface of the polishing object 1 and the polishing cloth 10 of the turntable 11.
This is because the polishing coefficient (friction force) has a negative characteristic with respect to the relative sliding speed, and a negative damping force (self-excited vibration excitation force).
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、前記振動を検知し補償するこ
とにより研磨速度を速めても振動を抑制できるポリシン
グ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a polishing apparatus that eliminates the above-mentioned problems and detects vibrations and compensates them to suppress vibrations even if the polishing speed is increased. To aim.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、図１に示すように、各々独立した回
転数で回転するターンテーブル１１とトップリング２を
有するトップリング部Ｐを有し、該トップリング２が一
定の圧力をターンテーブル１１に与える手段を有し、該
ターンテーブル１１と該トップリング２の間にポリシン
グ対象物１を介在させて該ポリシング対象物１の表面を
平坦且つ鏡面に研磨するポリシング装置において、トッ
プリング駆動軸２５をケ−シング４５に少なくとも２つ
のラジアル磁気軸受２２，２４と１つのスラスト磁気軸
受２３を介して回転自在に支持し、トップリング駆動軸
２５のラジアル方向の変位を検出し該変位を補償回路３
５，３８を通してラジアル磁気軸受２２，２４にフィー
ドバックするラジアル制御手段と、トップリング駆動軸
２５のスラスト方向の変位を検出し該変位を補償回路４
２を通してスラスト磁気軸受２３にフィードバックする
スラスト制御手段とを設け、トップリング駆動軸２５の
ラジアル方向の振動を検出しラジアル制御手段の補償回
路３５，３８を通してラジアル磁気軸受２２，２４にフ
ィードバックすることにより、固有振動数での減衰量を
制御して自励振動を抑制することを特徴とする。In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is, as shown in FIG. 1, a top ring portion P having a turntable 11 and a top ring 2 which rotate at independent rotational speeds. The top ring 2 has a means for applying a constant pressure to the turntable 11, and the polishing object 1 is interposed between the turntable 11 and the top ring 2 to provide a surface of the polishing object 1. In a polishing device for polishing a flat surface to a mirror surface, a top ring drive shaft 25 is rotatably supported by a casing 45 via at least two radial magnetic bearings 22 and 24 and one thrust magnetic bearing 23 to drive the top ring. The displacement of the shaft 25 in the radial direction is detected and the displacement is compensated for by the compensation circuit 3
Radial control means for feeding back the radial magnetic bearings 22 and 24 through 5, 38 and the displacement of the top ring drive shaft 25 in the thrust direction are detected, and the displacement is compensated.
By providing a thrust control means for feeding back to the thrust magnetic bearing 23 through 2 and detecting the vibration of the top ring drive shaft 25 in the radial direction and feeding it back to the radial magnetic bearings 22, 24 through the compensating circuits 35, 38 of the radial control means. It is characterized in that the self-excited vibration is suppressed by controlling the amount of attenuation at the natural frequency.
【０００８】また、請求項２の発明は、トップリング駆
動軸２５の振動を検出する振動計をケ−シング４５に取
り付け、その検出出力をラジアル制御手段の補償回路３
５，３８を通してラジアル磁気軸受２２，２４にフィー
ドバックすることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, a vibrometer for detecting the vibration of the top ring drive shaft 25 is attached to the casing 45, and the detection output is attached to the compensation circuit 3 of the radial control means.
Feedback is provided to the radial magnetic bearings 22 and 24 through 5, 38.
【０００９】また、請求項３の発明は、トップリング駆
動軸２５の振動を検知する振動計３１をケ−シング４５
に取り付け、その検出出力をスラスト制御手段の補償回
路４２を通してスラスト磁気軸受２３にフィードバック
することにより、トップリング駆動軸２５のスラスト方
向の力を制御し、自励振動を抑制することを特徴とす
る。Further, in the invention of claim 3, the vibrometer 31 for detecting the vibration of the top ring drive shaft 25 is provided with the casing 45.
It is characterized in that the force of the top ring drive shaft 25 in the thrust direction is controlled and self-excited vibration is suppressed by feeding back the detected output to the thrust magnetic bearing 23 through the compensation circuit 42 of the thrust control means. .
【００１０】また、請求項４の発明は、トップリング駆
動軸２５の振動を検知する振動計をケ−シング４５に取
り付け、その検出出力をラジアル制御手段の補償回路３
５，３８を通してラジアル磁気軸受２２，２４にフィー
ドバックすることにより、ラジアル磁気軸受２２，２４
のラジアル方向の力を制御し、自励振動を抑制すること
を特徴とする。According to the invention of claim 4, a vibrometer for detecting the vibration of the top ring drive shaft 25 is attached to the casing 45, and the detection output is attached to the compensation circuit 3 of the radial control means.
By feeding back to the radial magnetic bearings 22 and 24 through 5, 38, the radial magnetic bearings 22 and 24
Is controlled in the radial direction to suppress self-excited vibration.
【００１１】また、請求項５の発明はトップリング駆動
軸２５の振動を検知する振動計をケ−シング４５に取り
付けると共に、ターンテーブル１１の回転を制御する制
御手段及びトップリング駆動軸２５の回転を制御する制
御手段を設け、前記振動計の検出出力を前記ターンテー
ブル１１の回転を制御する制御手段及び前記トップリン
グ駆動軸２５の回転を制御する制御手段に入力し、前記
ターンテーブル１１の回転数及びトップリング駆動軸２
５の回転数を制御し、自励振動を抑制することを特徴と
する請求項１に記載のポリシング装置。Further, according to the invention of claim 5, a vibrometer for detecting the vibration of the top ring drive shaft 25 is attached to the casing 45, and the control means for controlling the rotation of the turntable 11 and the rotation of the top ring drive shaft 25 are rotated. The control means for controlling the rotation of the turntable 11 is input to the control means for controlling the rotation of the turntable 11 and the control means for controlling the rotation of the top ring drive shaft 25. Number and top ring drive shaft 2
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the number of revolutions of No. 5 is controlled to suppress self-excited vibration.
【００１２】[0012]
【作用】上記構成のポリシング装置の作用を図３を用い
て説明する。図３（Ａ）はポリシング装置の概念図を示
し、図３（Ｂ）はその１自由度モデルを示す図である。
図３（Ｂ）はターンテーブル１１の上面とトップリング
２の下面の間にポリシング対象物１を介在しトップリン
グ駆動軸２５をターンテーブル１１に対して押しつけた
場合の１自由度モデルである。図中、ｍはトップリング
駆動軸２５の等価質量、ｋは等価剛性、ｘは変位を示
す。今、ターンテーブル１１上の研磨布１０の面とポリ
シング対象物１の間に作用する摩擦力をｆ（ｕ）（ｕは
回転速度）とすると運動式は式（１）となる。 ここでＣａは弾性支持部材の減衰係数で、その減衰力は
Ｆｄ＝Ｃａ・ｄｘ／ｄｔとなる。The operation of the polishing apparatus having the above structure will be described with reference to FIG. FIG. 3 (A) is a conceptual diagram of the polishing apparatus, and FIG. 3 (B) is a diagram showing its one-degree-of-freedom model.
FIG. 3B is a one-degree-of-freedom model in which the polishing object 1 is interposed between the upper surface of the turntable 11 and the lower surface of the top ring 2 and the top ring drive shaft 25 is pressed against the turn table 11. In the figure, m is the equivalent mass of the top ring drive shaft 25, k is the equivalent rigidity, and x is the displacement. Assuming that the frictional force acting between the surface of the polishing pad 10 on the turntable 11 and the polishing object 1 is f (u) (u is the rotation speed), the equation of motion is given by equation (1). Here, Ca is the damping coefficient of the elastic support member, and the damping force is Fd = Ca · dx / dt.
【００１３】ところで、運転状態では回転速度ｕと摩擦
力ｆは図４のような特性を示し、式（２）で表現でき
る。 回転速度がｕ0の場合は特性４０１となり、押しつけ力
が大きいときは特性４０２となり、回転速度が下がると
特性４０３となる。いずれの場合も摩擦力ｆは回転速度
に対して右下がりの負特性を示す。式（２）において、
Ｃは図４の特性曲線の勾配を表わし負となる。式（１）
に式（２）を代入すると、式（１）は式（３）と変形で
きる。 この式から、トップリング駆動軸２５の固有振動数Ωは
式（４）となる。 By the way, in the operating state, the rotational speed u and the frictional force f show the characteristics as shown in FIG. 4 and can be expressed by the equation (2). When the rotation speed is u 0 , the characteristic 401 is obtained, when the pressing force is large, the characteristic 402 is obtained, and when the rotation speed is reduced, the characteristic 403 is obtained. In either case, the frictional force f exhibits a negative characteristic that it decreases to the right with respect to the rotation speed. In equation (2),
C represents the slope of the characteristic curve of FIG. 4 and is negative. Formula (1)
By substituting the equation (2) into the equation, the equation (1) can be transformed into the equation (3). From this equation, the natural frequency Ω of the top ring drive shaft 25 is given by equation (4).
【００１４】Ｃａ＝０の場合、Ｃ＜０であるから固有振
動数の実数部が正となり、不安定な振動系となる。Ｃａ
＞０で、しかもＣａ＋Ｃ＞０の場合（減衰力のある弾性
支持部材採用の場合）固有振動数の根の実数部が負とな
り、安定な振動系となる。従って、 （１）トップリング駆動軸２５の振動の減衰力 （２）押しつけ力 （３）回転数（摺動速度） を最適化することによりポリシング装置は安定した振動
系となり、もっとも生産性の高い運転条件での操作を可
能にできる。また、ケ−シング４５に振動計３１を設置
することにより、自励振動の発生を瞬時に検出できるの
で自励振動発生のしきい値の近傍での運転を可能にす
る。When Ca = 0, since C <0, the real part of the natural frequency becomes positive, resulting in an unstable vibration system. Ca
When> 0 and Ca + C> 0 (when an elastic support member having a damping force is used), the real part of the root of the natural frequency becomes negative, and a stable vibration system is obtained. Therefore, by optimizing (1) the damping force of the vibration of the top ring drive shaft 25, (2) the pressing force, and (3) the rotation speed (sliding speed), the polishing device becomes a stable vibration system, which has the highest productivity. Operation under operating conditions can be enabled. Further, by installing the vibrometer 31 in the casing 45, it is possible to instantly detect the occurrence of self-excited vibration, so that it is possible to operate near the threshold value of self-excited vibration.
【００１５】図１のトップリング駆動軸２５の減衰力
は、支持するラジアル磁気軸受２２、２４の補償回路３
８、３５において、所定周波数で位相進み補償、或い
は、微分動作成分を増加させることで調整できる。The damping force of the top ring drive shaft 25 shown in FIG. 1 supports the compensating circuit 3 of the radial magnetic bearings 22 and 24 that support it.
In Nos. 8 and 35, adjustment can be made by phase lead compensation at a predetermined frequency or by increasing the differential operation component.
【００１６】自励振動が発生したとき、スラスト磁気軸
受２３のスラスト制御力を制御し、ポリシング対象物１
の押しつけ力を小さくすると、スティックスリップによ
る負の摩擦力が小さくなり自励振動は抑制できる。When the self-excited vibration occurs, the thrust control force of the thrust magnetic bearing 23 is controlled so that the polishing object 1
When the pressing force of is reduced, the negative frictional force due to stick-slip is reduced and self-excited vibration can be suppressed.
【００１７】また、トップリング駆動軸２５の駆動用の
モ−タ２１やターンテーブル１１の駆動用のモ−タ１８
の回転数を制御して（大きくして）ポリシング対象物１
とターンテーブル１１の研磨布１０の間に発生するステ
ィックスリップによる負の摩擦係数の絶対値を小さくす
れば、自励振動は抑制できる。A motor 21 for driving the top ring drive shaft 25 and a motor 18 for driving the turntable 11 are also provided.
Controlling (increasing) the rotation speed of the polishing object 1
The self-excited vibration can be suppressed by reducing the absolute value of the negative friction coefficient due to the stick-slip generated between the polishing cloth 10 and the turntable 11.
【００１８】[0018]
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明のポリシング装置の構成を示
す図である。本ポリシング装置は図示するように、表面
に研磨布１０を貼り付けたターンテーブル１１と、下端
面にポリシング対象物１を真空吸着等の手段で取り付け
るトップリング２を有するトップリング部Ｐとを具備し
ている。ターンテーブル１１は２組のラジアル軸受１
２，１２及びスラスト軸受１３で回転自在に支持された
回転軸１４の上端に固定され、プーリ１５、ベルト１
６、プーリ１７を介してモ−タ１８で回転駆動するよう
になっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a polishing apparatus of the present invention. As shown in the figure, the polishing apparatus includes a turntable 11 having a polishing cloth 10 attached to the surface thereof, and a top ring portion P having a top ring 2 on the lower end surface of which the polishing object 1 is attached by means such as vacuum suction. is doing. The turntable 11 has two sets of radial bearings 1.
2, 12 and a thrust bearing 13, which are fixed to the upper end of a rotating shaft 14 which is rotatably supported by the pulley 15 and the belt 1.
6. The motor 18 is rotated and driven via the pulley 17.
【００１９】トップリング部Ｐのトップリング２はケー
シング４５に２組のラジアル磁気軸受２２、２４とスラ
スト磁気軸受２３で回転自在に支持されたトップリング
駆動軸２５の下端に取り付けられ、ケ−シング４５内に
固定されたモータ２１により回転駆動されるようになっ
ている。The top ring 2 of the top ring portion P is attached to the lower end of a top ring drive shaft 25 rotatably supported by two sets of radial magnetic bearings 22 and 24 and a thrust magnetic bearing 23 in a casing 45, and a casing. It is adapted to be rotationally driven by a motor 21 fixed in 45.
【００２０】ポリシング対象物１の表面を研磨する際
は、ターンテーブル１１をモ−タ１８で回転させ、ポリ
シング対象物１をトップリング２の下面とターンテーブ
ル１１の研磨布１０の間に介在させ、モ−タ２１でトッ
プリング駆動軸２５を回転駆動することによりトップリ
ング２を回転させる。これによりポリシング対象物１は
ターンテーブル１１に対して所定の圧力で押しつけられ
ると共に、自身も回転しながら研磨布１０との接触面が
研磨される。尚、ターンテーブル１１の直径はポリシン
グ対象物１の直径の１０倍以上とする。When polishing the surface of the polishing object 1, the turntable 11 is rotated by the motor 18 so that the polishing object 1 is interposed between the lower surface of the top ring 2 and the polishing cloth 10 of the turntable 11. The top ring 2 is rotated by rotationally driving the top ring drive shaft 25 with the motor 21. As a result, the polishing object 1 is pressed against the turntable 11 with a predetermined pressure, and the contact surface with the polishing cloth 10 is polished while rotating itself. The diameter of the turntable 11 is 10 times or more the diameter of the polishing object 1.
【００２１】トップリング駆動軸２５のラジアル方向の
変位は変位センサ３２，３３で検出され、その検出出力
はアンプ３４，３７で増幅され、補償回路３５，３８を
通り、パワ−アンプ３６，３９で増幅され、ラジアル磁
気軸受２２，２４にフィードバックされる。これによ
り、トップリング駆動軸２５が正常位置（軸中心と磁気
軸受中心と一致する位置）に制御される。振動計３１は
ケ−シング４５に取り付けられ、トップリング部Ｐの自
励振動を検知し、その検出出力は補償回路３５，３８を
通って上記と同様ラジアル磁気軸受２２，２４にフィー
ドバックされる。ここで、補償回路３８は振動計３１の
検出出力からラジアル磁気軸受２２，２４の制御力（ラ
ジアル方向の力）を制御して、自励振動を抑制するよう
ラジアル磁気軸受２２，２４の制御電流を補償する。Displacement of the top ring drive shaft 25 in the radial direction is detected by displacement sensors 32 and 33, the detected outputs are amplified by amplifiers 34 and 37, passed through compensation circuits 35 and 38, and power amplifiers 36 and 39. It is amplified and fed back to the radial magnetic bearings 22 and 24. As a result, the top ring drive shaft 25 is controlled to the normal position (the position where the shaft center and the magnetic bearing center coincide). The vibrometer 31 is attached to the casing 45, detects the self-excited vibration of the top ring portion P, and the detection output is fed back to the radial magnetic bearings 22 and 24 through the compensating circuits 35 and 38 as described above. Here, the compensating circuit 38 controls the control force (force in the radial direction) of the radial magnetic bearings 22 and 24 from the detection output of the vibrometer 31 to control the self-excited vibration. To compensate.
【００２２】トップリング駆動軸２５のスラスト方向の
変位は変位センサ４０により検出され、その検出出力は
アンプ４１で増幅され、補償回路４２を通り、パワ−ア
ンプ４３で増幅されスラスト磁気軸受２３にフィードバ
ックされる。これにより、トップリング駆動軸２５はス
ラスト方向の正常な位置になるように制御される。ま
た、前記振動計３１の検出出力は補償回路４２を通って
上記と同様スラスト磁気軸受２３にフィードバックされ
る。ここで補償回路４２は振動計３１の検出出力からス
ラスト磁気軸受２３のスラスト方向の力を制御して、自
励振動を抑制するようにスラスト磁気軸受２３の制御電
流を補償する。The displacement of the top ring drive shaft 25 in the thrust direction is detected by a displacement sensor 40, the detected output is amplified by an amplifier 41, passes through a compensation circuit 42, is amplified by a power amplifier 43, and is fed back to the thrust magnetic bearing 23. To be done. As a result, the top ring drive shaft 25 is controlled to be in the normal position in the thrust direction. The detection output of the vibrometer 31 is fed back to the thrust magnetic bearing 23 through the compensation circuit 42 in the same manner as above. Here, the compensating circuit 42 controls the thrust direction force of the thrust magnetic bearing 23 from the detection output of the vibrometer 31, and compensates the control current of the thrust magnetic bearing 23 so as to suppress self-excited vibration.
【００２３】更に前記振動計３１の出力信号はモ−タ駆
動制御装置４４に入力され、モ−タ駆動制御装置４４に
おいて自励振動を抑制するようにモ−タ２１の回転速度
を制御する。尚、モ−タ駆動制御装置４４は振動計３１
の出力信号でモータ２１の回転数を制御できるように例
えばインバータコントローラを具備する。Further, the output signal of the vibrometer 31 is input to the motor drive controller 44, and the motor drive controller 44 controls the rotation speed of the motor 21 so as to suppress self-excited vibration. The motor drive control device 44 is a vibrometer 31.
For example, an inverter controller is provided so that the rotation speed of the motor 21 can be controlled by the output signal of.
【００２４】更に前記振動計３１の出力信号はモ−タ駆
動装置１９に入力され、自励振動を抑制するようにモ−
タ１８の回転速度を制御しターンテーブル１１の速度
（摺動速度）を制御して自励振動を抑制する。尚、モ−
タ駆動制御装置１９も振動計３１の出力信号でモータ２
１の回転数を制御できるように例えばインバータコント
ローラを具備する。Further, the output signal of the vibrometer 31 is input to the motor driving device 19 to suppress the self-excited vibration.
The rotation speed of the motor 18 is controlled to control the speed (sliding speed) of the turntable 11 to suppress self-excited vibration. In addition,
The motor drive control device 19 also uses the output signal of the vibrometer 31 to drive the motor 2
For example, an inverter controller is provided so that the number of revolutions per unit can be controlled.
【００２５】図５は補償回路３５，３８の構成例を示す
ブロック図であり、補償回路３５，３８はＰＩＤ（比例
・積分・微分）回路、ラジアル方向固有振動数ｆｎを中
心としたバンドパスフィルターＢＰ、電圧制御ゲインア
ンプＫｖ及び加算器ＡＤで構成される。トップリング駆
動軸２５のラジアル方向の変位を検出する変位センサ３
２，３３の検出出力はアンプ３４，３７を通って、ＰＩ
Ｄ回路に入力される。また、微分された検出信号と振動
計３１の検出出力はバンドパスフィルターＢＰを通っ
て、電圧制御ゲインアンプＫｖに入力される。ＰＩＤ回
路の出力と電圧制御ゲインアンプＫｖの出力は加算器Ａ
Ｄで加算され、パワーアンプ３６，３９に出力され、ラ
ジアル磁気軸受２２，２４にフィードバックされる。こ
れにより、ラジアル磁気軸受２２，２３のラジアル方向
の力を制御し、自励振動を抑制する。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the compensating circuits 35 and 38. The compensating circuits 35 and 38 are PID (proportional / integral / derivative) circuits and bandpass filters centering on the natural frequency fn in the radial direction. It is composed of a BP, a voltage control gain amplifier Kv, and an adder AD. Displacement sensor 3 for detecting radial displacement of the top ring drive shaft 25
The detection outputs of 2 and 33 pass through amplifiers 34 and 37, and PI
It is input to the D circuit. Further, the differentiated detection signal and the detection output of the vibrometer 31 are input to the voltage control gain amplifier Kv through the bandpass filter BP. The output of the PID circuit and the output of the voltage control gain amplifier Kv are the adder A
It is added at D, output to the power amplifiers 36 and 39, and fed back to the radial magnetic bearings 22 and 24. This controls the radial force of the radial magnetic bearings 22 and 23 to suppress self-excited vibration.
【００２６】図６は補償回路４２の構成例を示すブロッ
ク図であり、補償回路４２はＰＩＤ回路、加算器ＡＤ、
比較器ＤＦ及びトップリング２の基準押圧信号を発生す
る押圧信号発生器Ｐで構成される。スラスト方向の変位
を検出する変位センサ４０の検出出力はアンプ４１を通
ってＰＩＤ回路に入力され、比較器ＤＦでこのＰＩＤ回
路の出力から振動計３１の検出出力を減算し、この減算
値と押圧信号発生器Ｐからの基準押圧信号を比較し、そ
の差をパワーアンプ４３に出力し、スラスト磁気軸受２
３にフィードバックする。これにより、振動計３１の検
出出力の振幅が大きくなるとパワーアンプ４３への指令
信号を減少させ、トップリング駆動軸２５のスラスト方
向の力を制御し、自励振動を抑制する。FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the compensation circuit 42. The compensation circuit 42 includes a PID circuit, an adder AD,
It is composed of a comparator DF and a pressing signal generator P which generates a reference pressing signal for the top ring 2. The detection output of the displacement sensor 40 that detects the displacement in the thrust direction is input to the PID circuit through the amplifier 41, the comparator DF subtracts the detection output of the vibrometer 31 from the output of this PID circuit, and the subtracted value and the pressure are applied. The reference pressing signal from the signal generator P is compared, the difference is output to the power amplifier 43, and the thrust magnetic bearing 2
Give feedback to 3. As a result, when the amplitude of the detection output of the vibrometer 31 increases, the command signal to the power amplifier 43 is decreased, the thrust direction force of the top ring drive shaft 25 is controlled, and self-excited vibration is suppressed.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。ポリシン
グ対象物の摺動速度とトップリングの回転速度とポリシ
ング対象物にかける圧力を制御してスティックスリップ
による自励振動を抑制し、ポリシング装置の研磨速度を
上げることにより生産性を高めることが出来る。As described in detail above, according to the present invention, the following excellent effects are expected. Productivity can be increased by controlling the sliding speed of the polishing object, the rotation speed of the top ring, and the pressure applied to the polishing object to suppress self-excited vibration due to stick-slip and increase the polishing speed of the polishing device. .
【図１】本発明のポリシング装置の構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a polishing apparatus of the present invention.
【図２】従来のポリシング装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional polishing apparatus.
【図３】図３（Ａ）はポリシング装置の概念図、同図
（Ｂ）はその１自由度モデルを示す図である。FIG. 3 (A) is a conceptual diagram of a polishing device, and FIG. 3 (B) is a diagram showing its one-degree-of-freedom model.
【図４】図４は回転速度ｕと摩擦力ｆの関係を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a rotational speed u and a frictional force f.
【図５】補償回路３５，３８の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of compensating circuits 35 and 38.
【図６】補償回路４２の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a compensation circuit 42.
１ ポリシング対象物 ２ トップリング １０ 研磨布 １１ ターンテーブル １２ ラジアル軸受 １３ スラスト軸受 １４ 回転軸 １５ プーリ １６ ベルト １７ プーリ １８ モ−タ １９ モ−タ駆動装置 ２１ モ−タ ２２ ラジアル磁気軸受 ２３ スラスト磁気軸受 ２４ ラジアル磁気軸受 ２５ トップリング駆動軸 ３１ 振動計 ３２ 変位センサ ３３ 変位センサ ３４ アンプ ３５ 補償回路 ３６ パワ−アンプ ３７ アンプ ３８ 補償回路 ３９ パワ−アンプ ４０ 変位センサ ４１ アンプ ４２ 補償回路 ４３ パワ−アンプ ４４ モ−タ駆動制御装置 ４５ ケ−シング 1 Polishing Target 2 Top Ring 10 Polishing Cloth 11 Turntable 12 Radial Bearing 13 Thrust Bearing 14 Rotating Shaft 15 Pulley 16 Belt 17 Pulley 18 Motor 19 Motor Drive Device 21 Motor 22 Radial Magnetic Bearing 23 Thrust Magnetic Bearing 24 Radial Magnetic Bearing 25 Top Ring Drive Shaft 31 Vibrometer 32 Displacement Sensor 33 Displacement Sensor 34 Amplifier 35 Compensation Circuit 36 Power Amplifier 37 Amplifier 38 Compensation Circuit 39 Power Amplifier 40 Displacement Sensor 41 Amplifier 42 Compensation Circuit 43 Power Amplifier 44 Model -Drive control device 45 casing
Claims (5)
ーブルとトップリングを有するトップリング部を具備
し、該トップリングを所定の圧力で前記ターンテーブル
に押圧する手段を有し、該ターンテーブルと該トップリ
ングの間にポリシング対象物を介在させて該ポリシング
対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリシング装置
において、 前記トップリング駆動軸をケ−シングに少なくとも２つ
のラジアル磁気軸受と１つのスラスト磁気軸受を介して
回転自在に支持し、 前記トップリング駆動軸のラジアル方向の変位を検出し
該変位を補償回路を通して前記ラジアル磁気軸受にフィ
ードバックするラジアル制御手段と、回転軸のスラスト
方向の変位を検出し該変位を補償回路を通して前記スラ
スト磁気軸受にフィードバックするスラスト制御手段と
を設け、 前記トップリング部の振動を検出し前記ラジアル制御手
段の補償回路を通して前記ラジアル磁気軸受にフィード
バックすることにより、固有振動数での減衰量を制御し
て自励振動を抑制することを特徴とするポリシング装
置。1. A top ring portion having a turn table and a top ring, each of which rotates at an independent number of revolutions, and means for pressing the top ring against the turn table with a predetermined pressure. A polishing apparatus for polishing a surface of a polishing object into a flat and mirror surface by interposing a polishing object between the top rings, wherein at least two radial magnetic bearings and one thrust are used as a casing for the top ring drive shaft. A rotatably supported via a magnetic bearing, a radial control means for detecting a radial displacement of the top ring drive shaft and feeding the displacement back to the radial magnetic bearing through a compensation circuit, and a displacement of the rotary shaft in the thrust direction. Thrust which detects and feeds back the displacement to the thrust magnetic bearing through a compensation circuit. Control means is provided, and the vibration of the top ring portion is detected and fed back to the radial magnetic bearing through the compensation circuit of the radial control means to control the amount of damping at the natural frequency to suppress self-excited vibration. A polishing device characterized by the above.
動計をトップリング駆動軸を支持するケ−シングに取り
付け、その検出出力を前記ラジアル制御手段の補償回路
を通して前記ラジアル磁気軸受にフィードバックするこ
とを特徴とする請求項１に記載のポリシング装置。2. A vibrometer for detecting the vibration of the top ring portion is attached to a casing for supporting a top ring drive shaft, and the detection output is fed back to the radial magnetic bearing through a compensation circuit of the radial control means. The polishing apparatus according to claim 1, wherein:
動計をトップリング駆動軸を支持するケ−シングに取り
付け、その検出出力を前記スラスト制御手段の補償回路
を通して前記スラスト磁気軸受にフィードバックするこ
とにより、前記トップリング駆動軸のスラスト方向の力
を制御し、自励振動を抑制することを特徴とする請求項
１に記載のポリシング装置。3. A vibrometer for detecting the vibration of the top ring portion is attached to a casing for supporting a top ring drive shaft, and the detection output is fed back to the thrust magnetic bearing through a compensation circuit of the thrust control means. 2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein a force in the thrust direction of the top ring drive shaft is controlled by the above, and self-excited vibration is suppressed.
動計をトップリング駆動軸を支持するケ−シングに取り
付け、その検出出力を前記ラジアル制御手段の補償回路
を通して前記ラジアル磁気軸受にフィードバックするこ
とにより、前記ラジアル磁気軸受のラジアル方向の力を
制御し、自励振動を抑制することを特徴とする請求項１
に記載のポリシング装置。4. A vibrometer for detecting the vibration of the top ring portion is attached to a casing supporting a top ring drive shaft, and the detection output is fed back to the radial magnetic bearing through a compensation circuit of the radial control means. The self-excited vibration is suppressed by controlling the radial force of the radial magnetic bearing according to.
The polishing apparatus described in 1.
動計をトップリング駆動軸を支持するケ−シングに取り
付けると共に、前記ターンテーブルを回転を制御する制
御手段及び前記トップリング駆動軸の回転を制御する制
御手段を設け、 前記振動計の検出出力を前記ターンテーブルを回転を制
御する制御手段及び前記トップリング駆動軸の回転を制
御する制御手段に入力し、前記ターンテーブル回転数及
びトップリング駆動軸の回転数を制御し、自励振動を抑
制することを特徴とする請求項１に記載のポリシング装
置。5. A vibrometer for detecting vibration of the top ring portion is attached to a casing for supporting a top ring drive shaft, and a control means for controlling rotation of the turntable and a rotation of the top ring drive shaft are controlled. A control means for controlling is provided, and the detection output of the vibrometer is input to the control means for controlling the rotation of the turntable and the control means for controlling the rotation of the top ring drive shaft, and the turn table rotation speed and the top ring drive are input. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the rotational speed of the shaft is controlled to suppress self-excited vibration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28585093A JP3452331B2 (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Polishing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28585093A JP3452331B2 (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Polishing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07112362A true JPH07112362A (en) | 1995-05-02 |
| JP3452331B2 JP3452331B2 (en) | 2003-09-29 |
Family
ID=17696873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28585093A Expired - Lifetime JP3452331B2 (en) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | Polishing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3452331B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5951368A (en) * | 1996-05-29 | 1999-09-14 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US9174322B2 (en) | 2013-06-28 | 2015-11-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Manufacturing method of semiconductor device |
| CN106312821A (en) * | 2016-09-08 | 2017-01-11 | 北京化工大学 | Integrated side excitation electromagnetic slip ring type automatic balance device |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP28585093A patent/JP3452331B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5951368A (en) * | 1996-05-29 | 1999-09-14 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US6183342B1 (en) | 1996-05-29 | 2001-02-06 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US9174322B2 (en) | 2013-06-28 | 2015-11-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Manufacturing method of semiconductor device |
| CN106312821A (en) * | 2016-09-08 | 2017-01-11 | 北京化工大学 | Integrated side excitation electromagnetic slip ring type automatic balance device |
| CN106312821B (en) * | 2016-09-08 | 2018-06-22 | 北京化工大学 | Integrated side exciting electromagnet sliding ring type automatic balancing arrangement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3452331B2 (en) | 2003-09-29 |
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