JPH10202504A - 研磨面のコンディショニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨装置に組み込まれ、複数種類の工具が装
着される研磨面のコンディショニング装置において、研
磨面の形状精度の向上及びコンディショニング工程の効
率の向上を図ることが可能なコンディショニング装置を
提供する。 【解決手段】 軸１の先端には大径のフランジ部１７が
形成され、ドレッシング用の砥石２は、フランジ部１７
の外周に沿ってボルト１９で固定される。ブラシ３は、
フランジ部１７の中央に設けられた真空吸着部１２を介
して着脱可能に装着される。ブラシ３を真空吸着部１２
に装着したとき、ブラシ３の先端は、砥石２の先端より
も軸方向前方に位置する様に構成されている。また、ブ
ラシ３を使用しないときには、ブラシ３は洗浄槽６に収
容される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、ガラ
ス基板、セラミックス等を研磨布を用いて研磨する研磨
装置に組み込まれ、研磨布の研磨面の切削あるいはドレ
ッシングなどを行うコンディショニング装置に係り、特
に、コンディショニング後の研磨面の形状精度の向上、
及びコンディショニング作業の効率の向上に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図５に、従来の研磨面のコンディショニ
ング装置の一例を示す。コンディショニング装置は、研
磨布９が固定される回転式の定盤４に隣接して、研磨装
置のベース１０の上に設置される。コンディショニング
装置は、通常、複数の工具を備えている。この例では、
砥石５２及びブラシ５３の二種類の工具を備えており、
砥石５２を用いて研磨布９の研磨面のドレッシングを行
い、ブラシ５３を用いて研磨面上の砥粒、研磨屑、ドレ
ッシング屑などを取り除く。砥石５２及びブラシ５３
は、不使用時には、それぞれの工具毎に設けられた洗浄
槽６０、７０の中に収容されている。

【０００３】それぞれの工具を使用する場合、工具が取
り付けられる軸５１が旋回アーム８によって水平・垂直
移動して、工具を把持した後、研磨布９のコンディショ
ニングが行われる。図５中、Ａ−Ａで示す一点鎖線は、
旋回アーム８による軸５１の水平方向の移動軌跡を表わ
す。

【０００４】図６に、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図を
示す。砥石５２及びブラシ５３の裏面（上面）にそれぞ
れ設けられた突出部５４、５５は、軸５１の先端部に設
けられた真空吸着部１２に結合するように形成されてい
る。軸５１を砥石５２（あるいはブラシ５３）の上方へ
移動した後、軸５１を下降させ、真空吸着部１２が突出
部５４（あるいは突出部５５）と接触した時点で、真空
ポンプ１５を起動して真空吸着孔１６を介して工具を吸
着することにより、砥石５２（あるいはブラシ５３）が
装着される。なお、図６に示すように、各工具と軸５１
との接続時に互いの軸心を一致させるため、各工具の突
出部５４、５５及び真空吸着部１２にはテーパが設けら
れ、セルフアライメントが行われる形状となっている。

【０００５】また、不使用時に各工具を収容する洗浄槽
６０及び洗浄槽７０には、それぞれ、隔壁６３、７３を
挟んで洗浄水の供給口６１、７１及び排水口６２、７２
が設けられ、適宜、流水による工具の洗浄が実施され
る。

【０００６】以上の様に複数種類の工具の自動交換が可
能なコンディショニング装置は、共通の軸５１に複数種
類の工具を交互に装着して使用することが可能であり、
装置構造の簡略化ができることに特徴がある。

【０００７】しかし、従来のコンディショニング装置で
は、次のような問題がある。 イ．砥石を用いてドレッシングを行った場合、比較的、
大きな加工反力が生じる。従って、ドレッシング条件を
高加圧、高回転とした場合、真空吸着では把持力が不足
したり、剛性不足のため振動の発生原因になったりし易
い。

【０００８】ロ．砥石、切削工具など研磨面の形状を創
成するコンディショニング工具を使用する場合、工具の
取付精度が高いことが要求される。しかし、着脱の繰返
しを行いながら高い取付精度を維持することは容易では
なく、特に、接続部への異物の侵入によって精度の低下
を招き易い。

【０００９】ハ．通常、コンディショニング工程では、
複数の処理が連続して実施される。例えば、砥石による
ドレッシングの後にブラッシングが行われる。従って、
この様な場合、使用工具の種類の数に応じて着脱の時間
が必要となる。 ニ．工具を収容する洗浄槽が工具の種類の数に応じて必
要となり、研磨装置の中でのコンディショニング装置の
占有面積が拡大し易い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題点に鑑みて成されたもので、本発明の目的は、半導
体基板などの研磨装置に組み込まれ、共用の一本の軸に
複数種類の工具が装着されて使用される研磨面のコンデ
ィショニング装置において、コンディショニング後の研
磨面の形状精度の向上を図ると同時に、コンディショニ
ング作業の効率の向上を図ることが可能なコンディショ
ニング装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨面のコンデ
ィショニング装置は、軸の先端に研磨面のコンディショ
ニング用工具を複数装着する研磨面のコンディショニン
グ装置であつて、前記複数個のコンディショニング用工
具の内、１個を除いた他の全てのコンディショニング用
工具が、自動着脱可能な手段により装着されることを特
徴とする。

【００１２】なお、好ましくは、前記自動装着されるコ
ンディショニング用工具は、装着された時に、他のコン
ディショニング用工具の工具面よりも軸方向前方に位置
する様にする。

【００１３】また、本発明の研磨面のコンディショニン
グ装置は、軸の先端に研磨面のコンディショニング用の
第一の工具、及びこれと異なる種類の第二の工具が装着
される研磨面のコンディショニング装置であって、前記
軸は第一の把持部及び第二の把持部を備え、第一の工具
は第一の把持部に固定され、第二の工具は第二の把持部
に自動着脱可能な手段を介して装着され、第二の工具を
第二の把持部に装着したときに、第二の工具の工具面が
第一の工具の工具面よりも軸方向前方に位置する様に構
成されていることを特徴とする。

【００１４】なお、ここで第一の工具とは、例えば砥石
あるいは切削工具などの様に、高い剛性を備え、高度な
取付け精度が要求されるコンディショニング用の工具で
ある。一方、第二の工具とは、例えば、研磨面上の砥
粒、研磨屑、ドレッシング屑などを取り除くためのブラ
シなどの様に、第一の工具と比較して軸に作用する負荷
が小さく、かつ高度な取付け精度が必要とされない工具
である。

【００１５】また、上記の自動着脱可能な手段とは、例
えば真空吸着機構の様な、人手によらず短時間で工具の
着脱が可能な着脱機構を意味する。特に、真空吸着機構
は、簡便な構造を備え、把持力が強く、瞬時に着脱が可
能なので、本発明のコンディショニング装置における前
記第二の把持部として適している、本発明の研磨面のコ
ンディショニング装置において、研磨面のドレッシング
あるいは切削などの第一の工具を使用するコンディショ
ニング作業は、第二の工具を第二の把持部から取り外し
た状態で行われる。一方、第二の工具を使用する場合に
は、第一の工具を第一の把持部に固定した状態のまま、
第二の工具が第二の把持部に装着される。第二の工具の
工具面は第一の工具の工具面よりも前方に位置している
ので、第二の工具を使用する際には、第一の工具は研磨
面から離れている。

【００１６】以上の様に、研磨面のコンディショニング
作業の際、第二の工具の着脱操作のみで二種類の工具を
交互に使用することができるので、コンディショニング
作業の時間を短縮することができる。

【００１７】また、第一の工具は、頻繁に着脱する必要
がないので、ボルト締め等の高い剛性を備えた固定方法
を用いて第一の把持部に固定することが可能であり、高
度な取り付け位置の精度を確保することができる。その
結果、研磨面のコンディショニングの精度を向上させる
ことができる。

【００１８】なお、本発明の研磨面のコンディショニン
グ装置は、例えば、前記軸の先端に大径のフランジ部を
形成し、このフランジ部に前記第一の工具を固定すると
ともに、このフランジ部の中央に真空吸着機構を設け
て、この真空吸着機構を介して前記第二の工具を着脱可
能に装着することにより構成することができる。

【００１９】また、必要に応じて、前記第一の工具及び
前記第二の工具にそれぞれ専用の洗浄槽を設ける。その
場合、各洗浄槽を同心円状に配置することができる。好
ましくは、中心部に前記第二の工具用の第二の洗浄槽を
配置し、その外周側に第一の隔壁を介して排水槽を配置
し、更にその外周側に前記第一の工具用の第一の洗浄槽
を配置する。前記第一の工具は、第一の洗浄槽に浸漬さ
れて洗浄され、前記第二の工具は、第二の洗浄槽に浸漬
されて洗浄されるとともに、不使用時にはフランジから
取り外されて第二の洗浄槽の中に収容される。

【００２０】また、これに代わって、前記第二の工具を
前記第一の工具の外周側に配置する場合には、本発明の
研磨面のコンディショニング装置は、前記軸の先端に大
径のフランジ部を形成し、このフランジ部の軸先端側端
面の外周に真空吸着機構を設けて、この真空吸着機構を
介して前記第二の工具を着脱可能に装着するとともに、
フランジ部の中央に前記第一の工具を固定することによ
って構成することができる。

【００２１】この場合には、好ましくは、各洗浄槽を以
下の様に配置する。即ち、中心部に前記第一の工具用の
第一の洗浄槽を配置し、その外周側に第一の隔壁を介し
て排水槽を配置し、更にその外周側に第二の隔壁を介し
て前記第二の工具用の第二の洗浄槽を配置する。この場
合にも、前記第一の工具は、第一の洗浄槽に浸漬されて
洗浄され、前記第二の工具は、第二の洗浄槽に浸漬され
て洗浄されるとともに、不使用時にはフランジから取り
外されて第二の洗浄槽の中に収容される。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（例１）図１に、本発明に基づく研磨面のコンディショ
ニング装置の一例を示す。図中、１は軸、２はドレッシ
ング用の砥石（第一の工具）、３はブラシ（第二の工
具）、１２は真空吸着部、１７はフランジ、６は洗浄槽
を表す。

【００２３】軸１の先端部にはフランジ１７が形成され
ている。中央に開口部２６を備えたリング状の砥石２
は、フランジ１７の下面にボルト１９によって固定され
る。また、軸１の下端面の中央部には真空吸着部１２が
形成され、この真空吸着部１２は砥石の中央の開口部２
６を貫通している。真空吸着部１２の座面には真空吸着
孔１６が開口し、この真空吸着孔１６は真空ポンプ１５
に接続されている。ブラシ３の上面には突出部２１が形
成されている。真空吸着部１２にこの突出部２１を吸着
することによって、軸１にブラシ３が装着される。従っ
て、ブラシ３は軸１に対して容易に自動着脱が可能であ
る。

【００２４】なお、軸１にブラシ３を装着した状態で
は、ブラシ３の先端が砥石２の表面よりも下側に突出し
てブラシ３のみが使用可能な状態となる。一方、ブラシ
３の不使用時には、ブラシ３は真空吸着部１２から取り
外されて、洗浄槽６の中に収容される。

【００２５】以上の様に、軸１の先端フランジ部に砥石
２を固定するとともに、ブラシ３を自動的に着脱可能な
方法で装着し、ブラシ３の先端が砥石２の表面よりも前
方に突出する様に構成することによって、 イ．砥石２を軸１に対して強固に接続することが可能
で、接続部分の剛性を確保するとともに、軸１と砥石２
の取り付けの精度を向上させることができる。

【００２６】ロ．ブラシ３のみを必要に応じて着脱すれ
ばよいので、図５に示した従来の装置と比較して工具の
着脱時間を短縮することができ、研磨面のコンディショ
ニング作業に要する時間を短縮することができる。

【００２７】ハ．砥石２は、常時、軸１に取り付けられ
た状態なので、砥石２を収容するための専用の槽６０
（図５）が不要となる。なお、図１に示す様に、工具の
種類によっては一つの槽を複数種類の工具の洗浄に共用
できる。従って、コンディショニング装置の設置面積を
小さくすることができる。

【００２８】（例２）図２に、本発明に基づく研磨面の
コンディショニング装置の他の例を示す。この例では、
図１に示した例とは反対に、ドレッシング用の砥石２
（第一の工具）の径がブラシ３（第二の工具）の径と比
べて小さい。

【００２９】軸１の先端部にはフランジ１７が形成され
ている。砥石２は、フランジ１７の下面の中央部にボル
ト１９によって固定される。砥石２の固定部１１の外側
に真空吸着部１２が形成され、真空吸着部１２の座面に
は真空吸着孔１６が開口し、真空吸着孔１６は真空ポン
プ１５に接続されている。ブラシ３はリング状で中央に
開口部２７を備え、その上面には突出部２２が形成され
ている。真空吸着部１２にこの突出部２２を吸着するこ
とによって、軸１にブラシ３が把持される。従って、ブ
ラシ３は軸１に対して容易に自動着脱が可能である。

【００３０】なお、軸１にブラシ３を把持した状態で
は、砥石２はブラシ３の開口部２７の中に収容され、ブ
ラシ３の先端が砥石２の表面よりも前方に突出してブラ
シ３のみが使用可能な状態となる。なお、ブラシ３の中
央に開口部２７を設けずに、ブラシ３の上面の中央に凹
部を設け、この凹部に砥石２を収容する様に構成するこ
ともできる。一方、ブラシ３の不使用時には、図１に示
した例と同様に、ブラシ３は真空吸着部１２から取り外
されて、洗浄槽６の中に収容される。なお、図２に示し
た構造は、小径ドレッサを研磨面上で揺動させながらド
レッシングする場合に適している。

【００３１】（例３）図３に、本発明に基づく研磨面の
コンディショニング装置の他の例を示す。この例は、砥
石２及びブラシ３に対して、それぞれ専用の洗浄槽（区
画）を設けたものであり、その他の構成は図１に示した
例と同様である。

【００３２】洗浄槽６の内部は、同心円状に配置された
隔壁３８及び３９によって３つに分割され、３つの区画
を備える。外側の区画３４（第一の槽）は砥石２の洗浄
用の槽であり、中央の区画３６（第二の槽）はブラシ３
の洗浄用の槽である。また、両者の中間の区画３５（排
水槽）は排水用に使用される。

【００３３】外側の区画３４には、底部に接続された給
水管３１ａを介して洗浄水が供給され、中央の区画３６
には、底部の中央に接続された給水管３１ｂを介して洗
浄水が供給される。外側の区画３４に供給された洗浄水
は、隔壁３９からオーバーフローして中間の区画３５に
流れ込み、排水管３２から排出される。同様に、中央の
区画３６に供給された洗浄水は、隔壁３８からオーバー
フローして中間の区画３５に流れ込み、排水管３２から
排出される。

【００３４】上記の様に、砥石２及びブラシ３の洗浄槽
（区画）を個別に設けた構成は、砥石２及びブラシ３に
ついて異なる洗浄条件を設定する場合に好適である。例
えば、洗浄水の供給を断続的に行う場合に、その時間配
分をそれぞれの工具の使用状況に合わせて変更する場合
や、あるいは洗浄水の組成を工具種類ごとに変える場合
に適用できる。

【００３５】（例４）以上の例においては二種類の工具
を装着する場合についての構成を示したが、真空吸着部
を多重に設けることによって、三種類以上の工具を装着
することもできる。

【００３６】図４に、三種類の工具を装着する例を示
す。この例では、第一の工具として大径ドレッサ２ａ
が、第二の工具としてブラシ３ａが、第三の工具として
小径ドレッサ３ｂが装着されている。

【００３７】軸１の先端部にはフランジ１７が形成され
ている。中央に開口部２６を備えたリング状の大径ドレ
ッサ２ａは、フランジ１７の下面にボルト１９によって
固定される。また、フランジ１７の下面の中央部には同
心円状に二重に真空吸着部１２ａ（外側）、１２ｂ（中
心側）が形成され、これらの真空吸着部１２ａ、１２ｂ
は、リング状の大径ドレッサ２ａの開口部２６を貫通し
て、軸１の先端に露出している。真空吸着部１２ａ、１
２ｂの各座面には、それぞれ真空吸着孔１６ａ、１６ｂ
が開口し、各真空吸着孔１６ａ、１６ｂは、それぞれバ
ルブ１５１、１５２を介して真空ポンプ１５に接続され
ている。ブラシ３ａの上面には突出部２３が形成され
て、外側の真空吸着部１２ａでこの突出部２３を吸着す
ることによって、軸１にブラシ３ａが自動着脱が可能な
状態で把持される。同様に、小径ドレッサ３ｂの上面に
は突出部２４が形成され、中心側の真空吸着部１２ｂで
この突出部２４を吸着することによって、軸１に小径ド
レッサ３ｂが自動着脱が可能な状態で把持される。

【００３８】ブラシ３ａを使用する場合は、真空ポンプ
１５を起動するとともにバルブ１５１を開状態としてブ
ラシ３ａを吸着部１２ａで把持する。また、小径ドレッ
サ３ｂを使用する場合は、同様に、真空ポンプ１５を起
動するとともにバルブ１５２を開状態として小径ドレッ
サ３ｂを吸着部１２ｂで把持する。なお、軸１に、ブラ
シ３ａあるいは小径ドレッサ３ｂを把持した状態では、
それぞれの工具の工具面が、大径ドレッサ２ａの工具面
よりも下側に突出して、ブラシ３ａあるいは小径ドレッ
サ３ｂのみが使用可能な状態となる。

【００３９】以上の様な構成とすることによって、大径
ドレッサ２ａを使用する高能率ドレッシング、ブラシ３
ａを使用する研磨くずの排除、小径ドレッサ３ｂを使用
する局部的な形状修正など多種のコンディショニング作
業を、組合せによりあるいは適宜、選択して実施するこ
とが可能となり、研磨布表面を最良の状態に維持・管理
することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明に基づく研磨面のコンディショニ
ング装置によれば、共用の一本の軸に複数種類のコンデ
ィショニング用の工具を装着可能にするとともに、その
一部の工具を真空吸着等によって自動着脱が可能な状態
で装着する様に構成した結果、複数種類のコンディショ
ニング用の工具について、それぞれの工具の特性、使用
条件に合わせてその装着方法を選択できるので、コンデ
ィショニングの精度を向上させることができる。

【００４１】また、工具の脱着回数が減少するのでコン
ディショニング作業に要する時間を短縮することができ
る。更に、不使用工具の収容スペースを削減できるので
コンディショニング装置の設置面積を小さくすることが
可能となり研磨装置全体を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく研磨面のコンディショニング装
置の一例を示す図。

【図２】本発明に基づく研磨面のコンディショニング装
置の他の例を示す図。

【図３】本発明に基づく研磨面のコンディショニング装
置で使用される洗浄槽の一例を示す図。

【図４】本発明に基づく研磨面のコンディショニング装
置の他の例を示す図。

【図５】従来の研磨面のコンディショニング装置の斜視
図。

【図６】図５に示したコンディショニング装置の部分断
面図。

【符号の説明】

１・・・軸、２・・・砥石（第一の工具）、２ａ・・・
大径ドレッサ（第一の工具）、３、３ａ・・・ブラシ
（第二の工具）、３ｂ・・・小径ドレッサ（第三の工
具）、４・・・回転式の定盤、６・・・洗浄槽、８・・
・旋回アーム、９・・・研磨布、１０・・・ベース、１
１・・・固定部、１２、１２ａ、１２ｂ・・真空吸着
部、１５・・・真空ポンプ、１６、１６ａ、１６ｂ・・
・真空吸着孔、１７・・・フランジ、１９・・・ボル
ト、２１、２２、２３、２４・・・突出部、２６、２７
・・・開口部、３１ａ、３１ｂ・・・給水管、３２・・
・排水管、３４・・・外側の区画（第一の洗浄槽）、３
５・・・中間の区画（排水槽）、３６・・・中央の区画
（第二の洗浄槽）、３７、３８、３９・・・隔壁、５１
・・・軸、５２・・・砥石、５３・・・ブラシ、５４、
５５・・・突出部、６０、７０・・・洗浄槽、６１、７
１・・・給水口、６２、７２・・・排水口、６３、７３
・・・隔壁。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸の先端に研磨面のコンディショニング
   用工具を複数装着する研磨面のコンディショニング装置
   であつて、前記複数個のコンディショニング用工具の
   内、１個を除いた他の全てのコンディショニング用工具
   が、自動着脱可能な手段により装着されることを特徴と
   する研磨面のコンディショニング装置。
2. 【請求項２】 前記自動装着されるコンディショニング
   用工具は、装着された時に、他のコンディショニング用
   工具の工具面よりも軸方向前方に位置する様に構成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の研磨面のコン
   ディショニング装置。
3. 【請求項３】 軸の先端に研磨面のコンディショニング
   用の第一の工具、及びこれと異なる種類の第二の工具が
   装着される研磨面のコンディショニング装置であって、 前記軸は第一の把持部及び第二の把持部を備え、 第一の工具は第一の把持部に固定され、 第二の工具は第二の把持部に自動着脱可能な手段を介し
   て装着され、 第二の工具を第二の把持部に装着したときに、第二の工
   具の工具面が第一の工具の工具面よりも軸方向前方に位
   置する様に構成されていることを特徴とする研磨面のコ
   ンディショニング装置。
4. 【請求項４】 前記第二の工具は、前記第二の把持部に
   真空吸着機構を介して装着されることを特徴とする請求
   項３に記載の研磨面のコンディショニング装置。
5. 【請求項５】 軸の先端に研磨面のコンディショニング
   用の第一の工具、及びこれと異なる種類の第二の工具が
   装着される研磨面のコンディショニング装置であって、 前記軸は、その先端に大径のフランジ部を有するととも
   に、前記軸の中央に真空吸着機構を備え、 前記第一の工具は前記フランジ部に固定され、 前記第二の工具は前記真空吸着機構を介して着脱可能に
   装着され、 前記第二の工具を装着したときに、前記第二の工具の工
   具面が前記第一の工具の工具面よりも軸方向前方に位置
   する様に構成されていることを特徴とする研磨面のコン
   ディショニング装置。
6. 【請求項６】 軸の先端に研磨面のコンディショニング
   用の第一の工具、及びこれと異なる種類の第二の工具が
   装着される研磨面のコンディショニング装置であって、 前記軸は、その先端に大径のフランジ部を有するととも
   に、このフランジ部の軸先端側端面の外周に真空吸着機
   構を備え、 前記第一の工具は前記フランジ部の中央に固定され、 前記第二の工具は前記真空吸着機構を介して着脱可能に
   装着され、 前記第二の工具を前記フランジ部に装着したときに、前
   記第二の工具の工具面が前記第一の工具の工具面よりも
   軸方向前方に位置する様に構成されていることを特徴と
   する研磨面のコンディショニング装置。
7. 【請求項７】 前記第二の工具が浸漬されて洗浄される
   とともに、不使用時に前記フランジ部から取り外された
   前記第二の工具が収容される第二の洗浄槽と、 この第二の洗浄槽の外周側に第一の隔壁を介して設けら
   れた排水槽と、 この排水槽の外周側に第二の隔壁を介して設けられ、前
   記第一の工具が浸漬されて洗浄される第一の洗浄槽と、 を備えたことを特徴とする請求項５に記載の研磨面のコ
   ンディショニング装置。
8. 【請求項８】 前記第一の工具が浸漬されて洗浄される
   第一の洗浄槽と、 この第一の洗浄槽の外周側に第一の隔壁を介して設けら
   れた排水槽と、 この排水槽の外周側に第二の隔壁を介して設けられ、前
   記第二の工具が浸漬されて洗浄されるとともに、不使用
   時に前記フランジ部から取り外された前記第二の工具が
   収容される第二の洗浄槽と、 を備えたことを特徴とする請求項６に記載の研磨面のコ
   ンディショニング装置。