JPH11129137A - 回転モーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトな構成であって、ローターシャフト
を迅速に所定の上下方向位置とすることができ、安定し
たプレス圧力に設定することができる。 【解決手段】ステーターケーシング１１の軸心部を挿通
するローターシャフト１４には、プレス用モーター部１
２と回転用モーター部１３とが軸方向に並んで設けられ
ている。プレス用モーター部１２は、ローターシャフト
１４の上部のボールネジ部１４ａにネジ結合されたボー
ルネジナット１２ｃがローター１２ｂの内面に取り付け
られており、ローター１２ｂがステーターケーシング１
１に取り付けられたステーター１２ａによって回転され
るようになっている。回転モーター部１３は、ローター
シャフト１４の下部にスプライン結合されたローター１
３ｂが、ステーターケーシング１１に取り付けられたス
テーター１３ａによって回転されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの研
磨加工、ＣＭＰ（化学的研磨）等のような研磨装置に好
適に使用される回転モーターに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの表面を研磨するために使
用される研磨装置の一例を図２に示す。この研磨装置で
は、回転テーブル２１上に載置された半導体ウエハ２２
を研磨する円板状の研磨具４１が、回転モーター３０に
よって回転されるようになっている。回転モーター３０
は、ステーターケーシング３１の内周面にステーター３
２が取り付けられており、そのステーター３２内にロー
ター３３が回転可能に配置されている。ローター３３
は、ステーターケーシング３１の軸心部を挿通するロー
ターシャフト３４に、上下方向へのスライド可能に取り
付けられている。ローターシャフト３４は、ステーター
ケーシング３１内を挿通して、上端部および下端部が、
ステーターケーシング３１の上端面および下端面から突
出した状態になっている。ローターシャフト３４の下端
部には、半導体ウエハ２２の研磨に使用される研磨具１
５が取り付けられている。

【０００３】ステーターケーシング３１の上端面から上
方に突出したローターシャフト３４の上端部には、エア
ーシリンダによって構成されたプレス機構４１が、ロー
タリージョイント４２を介して接続されている。ロータ
ーシャフト３４は、プレス機構４１によって下方に押し
下げられた状態で回転し得るようになっている。プレス
機構４１には、ローターシャフト３４の下方への押し下
げ力を検出するロードセル４３が設けられている。

【０００４】このような構成の研磨装置では、研磨具１
５が、プレス機構４１によって、半導体ウエハ２２の表
面に所定の押圧力によって押し付けられた状態で、回転
モーター３０のローター３３が強制的に回転されること
によって、半導体ウエハ２２の表面が研磨される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような研磨装置で
は、研磨具１５を回転させる回転モーター３０のロータ
ーシャフト３４に、ローターシャフト３４を下方に押し
付けるプレス機構４１が接続されて構成されており、し
かも、ローターシャフト３４は、プレス機構４１に対し
て回転可能になるように、ロータリージョイント４２に
よってプレス機構４１に接続されているために、装置が
上下方向に長くなり、大型化するという問題がある。ま
た、研磨具１５による半導体ウエハ２２への押圧力は、
プレス機構４１に設けられたロードセル４３によって検
出値に基づいて調整しなければならず、その調整が容易
でないという問題もある。さらに、エアーシリンダを利
用したプレス機構４１は、応答性が悪く、研磨具１５に
よる半導体ウエハ２２の押圧力を迅速に調整することが
できないおそれもある。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、コンパクトな構成であって、しか
も、ローターシャフトを迅速に所定の位置にまでスライ
ドさせることができる回転モーターを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の回転モーター
は、ステーターケーシングの軸心部を挿通する１本のロ
ーターシャフトに、軸方向に沿って設けられた一対のロ
ーターと、各ローターをそれぞれ回転させるようにステ
ーターケーシング内に取り付けられた一対のステーター
とによって、一対のモーター部がそれぞれ構成されてお
り、前記ローターシャフトが一方のモーター部のロータ
ーに対してスライド可能に取り付けられるとともに、他
方のモーター部のローターの回転によって軸方向に移動
されるようになっていることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の回転モーターが使用され
た研磨装置の実施の形態の一例を示す概略構成図であ
る。この研磨装置は、回転テーブル２１上に載置された
半導体ウエハ２２の表面を研磨加工する円板状の研磨具
１５が、本発明の回転モーター１０によって、半導体ウ
エハ２２の表面に押し当てられた状態で回転するように
なっている。回転モーター１０は、回転テーブル２１の
上方に固定的に配置されたステーターケーシング１１を
有しており、このステーターケーシング１１内に、プレ
ス用モーター部１２および回転用モーター部１３が、上
下方向に並んで配置されている。そして、各モーター部
１２および１３の軸心部を１本のローターシャフト１４
が挿通している。ローターシャフト１４の下端部には、
円板状をした研磨具１５が同心状態で取り付けられてい
る。研磨具１５の下面には、半導体ウエハ２２の表面を
研磨する研磨材が設けられている。

【００１０】上側に配置されたプレス用モーター部１２
は、ステーターケーシング１１の上部内周面に取り付け
られたステーター１２ａと、このステーター１２ａ内に
回転可能に配置されたローター１２ｂとを有しており、
ローター１２ｂの軸心部をローターシャフト１４の上部
が挿通している。ローター１２ｂの軸心部を挿通するロ
ーターシャフト１４の上部は、外周面にネジ溝が設けら
れてネジ溝内に複数のボールが挿入されたボールネジ部
１４ａになっている。ローター１２ｂの内部には、ロー
ターシャフト１４の上部に設けられたボールネジ部１４
ａにネジ結合されたボールネジナット１２ｃが一体的に
取り付けられている。このボールネジナット１２ｃは、
ステーターケーシング１１の内周面に組み込まれた軸受
を介して固定されており、上下方向にスライドしない状
態で回転し得るように配置されている。

【００１１】このような構成により、プレス用モーター
部１２は、ローター１２ｂが正転または逆転されると、
ボールネジナット１２ｃがローター１２ｂと一体的に回
転し、ボールネジナット１２ｃにボールを介してネジ結
合されたローターシャフト１４の上部のボールネジ部１
４ａが、上下方向にそれぞれネジ送りされるようになっ
ている。

【００１２】ステーターケーシング１１内の下部に配置
された回転用モーター部１３は、ステーターケーシング
１１の下部内周面に取り付けられたステーター１３ａ
と、このステーター１３ａ内に回転可能に配置されたロ
ーター１３ｂとを有しており、ローター１３ｂの軸心部
を、ローターシャフト１４の下部が挿通している。ロー
ター１３ｂの軸心部を挿通するローターシャフト１４の
下部は、ローター１３ｂとスプライン結合されており、
ローター１３ｂに対して上下方向にスライドし得る状態
でローター１３ｂと一体となって回転するようになって
いる。

【００１３】このような構成の本発明の回転モーター１
０を有する研磨装置では、回転テーブル２１上に載せら
れた半導体ウエハ２２が、研磨具１５の下方に配置され
た状態になると、ステーターケーシング１１内の上部に
設けられたプレス用モーター部１２および回転用モータ
ー部１３がそれぞれ駆動されて、プレス用モーター部１
２のローター１２ｂが所定方向に回転されるとともに、
回転用モーター部１３のローター１３ｂが所定方向に回
転される。プレス用モーター部１２のローター１２ｂが
回転されることにより、ローター１２ｂと一体となった
ボールネジナット１２ｃが、ローター１２ｂと同方向に
回転されて、ボールネジナット１２ｃにネジ結合された
ローターシャフト１４上部のボールネジ１４ａが、下方
にネジ送りされる。これにより、ローターシャフト１４
の下端部に取り付けられた研磨具１５が、回転テーブル
２１上に載置された半導体ウエハ２２の表面に押し付け
られる。

【００１４】このとき、回転用モーター部１３のロータ
ー１３ｂが回転されていることによって、ローター１３
ｂとスプライン結合によって結合されたローターシャフ
ト１４が、ローター１３ｂと一体的に高速で回転し、半
導体ウエハ２２の表面に押し付けられた研磨具１５が高
速で回転され、半導体ウエハ２２の表面が、高速回転さ
れる研磨具１５が半導体ウエハ２２に押し付けられるこ
とによって研磨される。

【００１５】その後、半導体ウエハ２２の研磨が終了す
ると、回転用モーター部１３のローター１３ｂの回転が
停止されて、プレス用モーター部１２のローター１２ｂ
が、逆転される。これにより、研磨具１５は、半導体ウ
エハ２２の表面から離れた状態になる。そして、回転テ
ーブル２１が回転されることにより、新たな半導体ウエ
ハ２２が研磨具１５の下方に配置され、同様の動作が繰
り返されることによって、半導体ウエハ２２が研磨され
る。また、研磨具１５が回転して半導体ウエハ２２の上
面を保持した状態で研磨している間に、回転テーブル２
１が回転されることによって、半導体ウエハ２２の下面
が研磨される場合もある。

【００１６】半導体ウエハ２２の表面に対する研磨具１
５の位置は、ローターシャフト１４の上部にボールネジ
ナット１２ｃを介して嵌合されたローター１２ｂを、所
定の回転数だけ回転させることによって設定される。従
って、ローター１２ｂの回転を制御することにより、半
導体ウエハ２２に対する研磨具１５の位置を、精度よく
しかも迅速に設定することができる。従って、研磨具１
５による半導体ウエハ２２の押圧力も容易に設定するこ
とができる。

【００１７】また、必要に応じて、研磨具１５を、半導
体ウエハ２２に押し付けることなく回転させる場合に
は、回転モーター部１３のローター１３ｂのみを強制的
に回転させて、プレス用モーター部１２のローター１２
ｂは、ローターシャフト１４と一体となって回転させる
ようにすればよい。さらに、研磨具１５を半導体ウエハ
２２に、低回転で押し付ける場合には、回転モーター部
１３のローター１３ｂをローターシャフト１４と一体的
に回転される状態で、プレス用モーター部１２のロータ
ー１２ｂを強制的に回転させればよい。

【００１８】なお、上記実施の形態では、ローターシャ
フトの下端部に研磨具１５を取り付けて、半導体ウエハ
２２の研磨装置として本発明の回転モーター１０を使用
する構成であったが、このような研磨装置として使用す
る構成に限らず、他の装置としても本発明の回転モータ
ーは使用することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の回転モーターは、このように、
ステーターケーシング内に配置された一対のモーター部
によって、ローターシャフトを上下方向にスライドさせ
つつ回転させることができるために、コンパクトな構成
になっており、しかも、一方のモーター部におけるロー
ターを回転させることによってローターシャフトを上下
方向にスライドさせることができるために、ローターシ
ャフトの上下方向位置を、迅速に設定することができ
る。また、モーターの出力トルクを一定に制御すること
により、ローターシャフトを一定のプレス圧力に設定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転モーターによって構成された半導
体ウエハの研磨装置の実施の形態の一例を示す縦断面図
である。

【図２】従来の半導体ウエハの研磨装置の一例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１０ 回転モーター １１ ステーターケーシング １１ａ ストッパー １２ プレス用モーター部 １２ａ ステーター １２ｂ ローター １２ｃ ボールネジナット １３ 回転用モーター部 １３ａ ステーター １３ｂ ローター １４ ローターシャフト １４ａ ボールネジ部 １５ 研磨具 ２２ 半導体ウエハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステーターケーシングの軸心部を挿通す
   る１本のローターシャフトに、軸方向に沿って設けられ
   た一対のローターと、各ローターをそれぞれ回転させる
   ようにステーターケーシング内に取り付けられた一対の
   ステーターとによって、一対のモーター部がそれぞれ構
   成されており、前記ローターシャフトが一方のモーター
   部のローターに対してスライド可能に取り付けられると
   ともに、他方のモーター部のローターの回転によって軸
   方向に移動されるようになっていることを特徴とする回
   転モーター。