TW201728410A - 平面研磨裝置 - Google Patents

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Abstract

藉由防止靜止部側的纜線及旋轉部，或是旋轉部側的纜線及靜止部的接觸，來防止靜止部側或是旋轉部側的纜線的損傷，而可進行穩定的研磨加工。在將與旋轉接頭(60)的旋轉側接頭部(63)連接的纜線(53)覆蓋的位置，設有在彼此之間將空間部(75)保持地配設的第1纜線蓋(73)及第2纜線蓋(74)，且與旋轉側接頭部(63)連接的纜線(53)是被收容在兩纜線蓋(73)、(74)之間的空間部(75)內。

Description

平面研磨裝置
本發明，是有關於工件的研磨所使用的平面研磨裝置者。
以往，在例如將矽晶圓等的工件的表面研磨的研磨裝置中，被搭載工件厚度測量感測器和定盤溫度測量感測器等的各式各樣的感測器。這些的感測器是被設置在旋轉的定盤，在研磨加工中一邊與定盤一起旋轉一邊測量工件厚度和定盤溫度等。在工件厚度測量感測器中，通常使用，將雷射光照射在工件並從反射光將其厚度測量的光學式的感測器。
在研磨加工中的研磨裝置中，從測量單元朝感測器的雷射光及電力的供給，是透過光纖纜線和電力電纜進行。且，在研磨加工中由感測器所測量的資料，是時常從感測器朝測量單元通過光纖纜線和電力電纜等被傳達。此時，感測器是被設在定盤等的旋轉部，測量單元因為是被設在機體等的不旋轉的靜止部，所以在旋轉部及靜 止部之間作為進行雷射光和電力或是電氣訊號等的傳達用的傳達構件，是使用旋轉接頭，該靜止側接頭部及測量單元、及旋轉側接頭部及感測器，是各別由光纖纜線或是電力電纜被連接。
但是使用旋轉接頭的情況，旋轉部是對於靜止部旋轉時，與旋轉接頭的旋轉部側連接的纜線會與旋轉接頭的靜止部側接觸，或是與靜止部側連接的纜線會與旋轉接頭的旋轉部側接觸。且，藉由由此接觸所產生的纜線的摩擦和鉤住，使纜線有可能損傷或是斷線。
在專利文獻1中，揭示了研磨裝置的其中一例，是使用雷射光將工件的厚度測量的研磨裝置。在專利文獻1的第5圖所揭示的研磨裝置，是將厚度測量裝置安裝於上定盤，將從光源被輸出的雷射光照射在工件，將來自工件的反射光透過通過上定盤的旋轉軸內的光纖纜線、光纖旋轉接頭朝靜止部導出，來測量工件的厚度。因此，此研磨裝置，是具有前述的缺點者。
〔習知技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2008-227393號公報
本發明的目的，是對於將靜止部側的測量單
元及旋轉部側的感測器手段，透過旋轉接頭由纜線連接的平面研磨裝置，藉由防止靜止部側的纜線及旋轉部、或是旋轉部側的纜線及靜止部的接觸，來防止靜止部側或是旋轉部側的纜線的損傷，可進行穩定的研磨加工。
為了解決前述課題的本發明，具有：機體；及為了研磨工件而可旋轉自如地被支撐於機體的定盤；及工件的研磨時為了將有關於工件或是定盤的資料測量而與定盤一體地旋轉的感測器手段；及設在機體，藉由纜線而與感測器手段連接的測量單元；及位在機體側的靜止部及定盤側的旋轉部之間，具有與靜止部側連結的靜止側接頭部、及與旋轉部側連結的旋轉側接頭部之旋轉接頭；及將旋轉接頭的靜止側接頭部及測量單元連接的一次側纜線；及將旋轉接頭的旋轉側接頭部及感測器手段連接的二次側纜線；在將與旋轉接頭的靜止側接頭部或是旋轉側接頭部連接的纜線覆蓋的位置，設有彼此之間將空間部保持地配設的第1纜線蓋及第2纜線蓋，且與靜止側接頭部或是旋轉側接頭部連接的纜線是被收容在兩纜線蓋之間的空間部內。
此情況時，第1纜線蓋及第2纜線蓋，是形成有底筒狀，大徑的第2纜線蓋，是在彼此之間將空間部保持的狀態下呈同心狀地配設在小徑的第1纜線蓋的外側較佳。
且第1纜線蓋及第2纜線蓋，是具有透視性較佳。
且更具體而言，平面研磨裝置是雙面研磨裝置，定盤是上定盤及下定盤，上定盤，是可昇降自如且可旋轉自如地被支撐於機體，感測器手段，是與上定盤一體地旋轉的方式配設並將工件研磨時的資料測量的方式構成，纜線，是包含光纖纜線及電力電纜之中至少一方較佳。
依據本發明的話，在將與旋轉接頭的靜止側接頭部或是旋轉側接頭部連接的纜線覆蓋的位置，設有彼此之間將空間部保持地配設的第1纜線蓋及第2纜線蓋，且與靜止側接頭部或是旋轉側接頭部連接的纜線是被收容在兩纜線蓋之間的空間部內。因此，可以防止靜止側接頭部或是旋轉側接頭部及纜線的接觸。由此，可防止由該接觸所產生的纜線的磨耗和斷裂等的損傷。且，透過纜線被供給的雷射光和電力、及透過纜線被傳達的反射光和電氣訊號等的測量資料，不會受到因為構件及纜線接觸所發生的雜訊等的影響，可以進行穩定的雷射光或是電力的供給，或是測量資料的收集。即，成為可進行穩定的研磨加工。
1‧‧‧平面研磨裝置
2‧‧‧機體
3‧‧‧光源
4‧‧‧運算控制裝置
5‧‧‧測量單元
7‧‧‧昇降用致動器
10‧‧‧下定盤
11‧‧‧太陽齒輪
12‧‧‧內部齒輪
13‧‧‧第1驅動軸
14‧‧‧第2驅動軸
15‧‧‧第3驅動軸
16‧‧‧第4驅動軸
17‧‧‧驅動器
18a，18b‧‧‧研磨墊
20‧‧‧上定盤
21‧‧‧探頭
22‧‧‧鉤
23‧‧‧厚度測量孔
25‧‧‧窗板
26‧‧‧窗構件
31‧‧‧定盤懸吊件
32‧‧‧昇降桿
32a‧‧‧下端部
32b‧‧‧插通孔
32c‧‧‧插通孔
33‧‧‧支承螺柱
34‧‧‧軸承
35‧‧‧纜線插通孔
36‧‧‧探頭保持支架
40‧‧‧遊星輪
41‧‧‧工件保持孔
51‧‧‧光纖纜線
52‧‧‧一次側纜線
53‧‧‧二次側纜線
56‧‧‧電力電纜
57‧‧‧一次側纜線
58‧‧‧二次側纜線
60‧‧‧旋轉接頭
61‧‧‧光用旋轉接頭部
62‧‧‧靜止側接頭部
62a‧‧‧插通孔
63‧‧‧旋轉側接頭部
63a‧‧‧插通孔
64‧‧‧軸承
65‧‧‧電氣用旋轉接頭部
66‧‧‧靜止側接頭部
67‧‧‧旋轉側接頭部
68‧‧‧軸承
69‧‧‧電刷
71‧‧‧銷
72‧‧‧銷
73‧‧‧第1纜線蓋
73a‧‧‧底壁
73b‧‧‧側壁
74‧‧‧第2纜線蓋
74a‧‧‧底壁
74b‧‧‧側壁
75‧‧‧空間部
76‧‧‧開口孔
76a‧‧‧開口緣部
W‧‧‧工件
[第1圖]將本發明的平面研磨裝置的實施例概略地顯 示的剖面圖。
[第2圖]擴大第1圖的旋轉接頭周邊的剖面圖。
本實施例的平面研磨裝置1，是具有：可旋轉自如地被支撐於機體2的下定盤10、及可昇降自如及可旋轉自如地被支撐於機體2的上定盤20、及被設在上定盤20及下定盤10之間並由上定盤20及下定盤10將被研磨的矽晶圓等的工件W保持的遊星輪40。在上定盤20的下面及下定盤10的上面中，安裝有研磨墊18a、18b。
在機體2中，設有包含光源3及運算控制裝置4的測量單元5。光源3是將雷射光輸出者，運算控制裝置4，是將工件W的厚度等的測量資料收集，進行被收集的資料的運算和分析等進行研磨裝置1整體的控制以外，也兼具電力供給用的電源者。又，包含光源3及運算控制裝置4的測量單元5，是被設置在不與機體2以外的上定盤20和下定盤10的旋轉干涉的位置也可以。
在上定盤20中，感測器手段，是設有測量工件W的厚度的光學式的探頭21，測量單元5及探頭21，是藉由光纖纜線51及電力電纜56，透過旋轉接頭60相互連接。
在下定盤10的中心配設有太陽齒輪11，在下定盤10的外周使內部齒輪12將下定盤10圍起來的方式配設。且，在下定盤10上，前述遊星輪40，是與太陽齒 輪11及內部齒輪12嚙合地複數配設。在太陽齒輪11的中央下部中安裝有圓筒狀的第1驅動軸13，在下定盤10的中央下部中安裝有圓筒狀的第2驅動軸14，在內部齒輪12的中央下部中安裝有圓筒狀的第3驅動軸15。且，在下定盤10的中心中安裝有第4驅動軸16，此第4驅動軸16是被收容在第1驅動軸13。第1驅動軸13是被收容在第2驅動軸14，第2驅動軸14是被收容在第3驅動軸15。這些的第1~第4驅動軸13~16，是藉由無圖示的驅動馬達被驅動旋轉的方式構成。
圓板形的工件W是各別被保持在形成於各遊星輪40的複數工件保持孔41內，藉由將太陽齒輪11及內部齒輪12的雙方旋轉，使上述各遊星輪40在太陽齒輪11的周圍自轉及公轉，被保持在各遊星輪40的工件W的上下雙面，是藉由被安裝於上定盤20的下面的研磨墊18a及被安裝於下定盤10的上面的研磨墊18b而被研磨。
上定盤20，是透過定盤懸吊件31被安裝於昇降用致動器7的昇降桿32。此昇降用致動器7是被支撐於機體2。
對於此上定盤20的安裝更說明詳細的話，在定盤懸吊件31的外周側的下面中，朝下方向延伸的複數支承螺柱33是等間隔地設置，此支承螺柱33是被安裝於上定盤20的上面。且，在定盤懸吊件31的內周面及昇降桿32的外周面之間，設有：將此定盤懸吊件31及昇降桿32由 上下方向固定地結合，或在上定盤20的旋轉方向中可相對地旋轉自如地結合的軸承34。且，在定盤懸吊件31的內周側中，將後述的光纖纜線51及電力電纜56插通用的纜線插通孔35是形成於厚度方向。
上定盤20，是在工件W的非研磨時，藉由昇降桿32而朝退避位置(未圖示)上昇，在工件W的研磨時，下降至第1圖的研磨位置為止。上定盤20下降的話，被安裝於上定盤20的鉤22因為是卡合於第4驅動軸16的上端的驅動器17，所以上定盤20及定盤懸吊件31，是藉由第4驅動軸16透過驅動器17被驅動，一體地旋轉。
且探頭保持支架36是被固定在支承螺柱33中，探頭21是被保持在此探頭保持支架36。此探頭21，是被配置在貫通上定盤20的上下面的厚度測量孔23的正上方，在下端設有透明的窗板25的窗構件26是安裝在此厚度測量孔23中。又，探頭21，是直接安裝在上定盤20，或是將探頭21保持在被固定於定盤懸吊件31的探頭保持支架36也可以。
在昇降桿32的下端部32a及定盤懸吊件31之間，配設有旋轉接頭60。此旋轉接頭60，是具有內側的光用旋轉接頭部61及外側的電氣用旋轉接頭部65。
光用旋轉接頭部61，是具有可相對地旋轉自如的靜止側接頭部62及旋轉側接頭部63。靜止側接頭部62，是對於機體2固定地被安裝於非旋轉的昇降桿32的 下端部32a，旋轉側接頭部63，是藉由透過後述的第1纜線蓋73與定盤懸吊件31連結，而與定盤懸吊件31及上定盤20一體地旋轉，在靜止側接頭部62及旋轉側接頭部63之間，設有軸承64。
且在昇降桿32及靜止側接頭部62及旋轉側接頭部63及中，插通孔32b及62a及63a是位於同軸上地形成，光纖纜線51之中的與光源3連接的一次側纜線52被插入昇降桿32的插通孔32b及靜止側接頭部62的插通孔62a的內部，與探頭21連接的二次側纜線53被插入旋轉側接頭部63的插通孔63a的內部，被保持在靜止側接頭部62的一次側纜線52的端面、及被保持在旋轉側接頭部63的二次側纜線53的端面，是透過空隙在非接觸狀態下正對。
另一方面，電氣用旋轉接頭部65，是具有可相對地旋轉自如的靜止側接頭部66及旋轉側接頭部67。靜止側接頭部66，是固定地被安裝於昇降桿32的下端部32a，旋轉側接頭部67，是藉由與光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63連結，而與定盤懸吊件31及上定盤20一體地旋轉，在靜止側接頭部66及旋轉側接頭部67之間設有軸承68。
旋轉側接頭部67，是形成圓筒形，將光用旋轉接頭部61的靜止側接頭部62及旋轉側接頭部63的周圍在非接觸狀態下圍起來的方式配設，藉由由銷71與旋轉側接頭部63連結，與此旋轉側接頭部63成為一體地旋轉。
靜止側接頭部66，是形成圓筒形，將旋轉側接頭部67的周圍圍起來的方式配設，設在靜止側接頭部66的內周部的電刷69是藉由滑接在旋轉側接頭部67的外周面，使靜止側接頭部66及旋轉側接頭部67電力地連接。軸承68，是設在靜止側接頭部66的內周面及旋轉側接頭部67的外周面之間。
在電氣用旋轉接頭部65的靜止側接頭部66中，電力電纜56之中，將一端與運算控制裝置4連接的一次側纜線57的另一端，是通過昇降桿32的插通孔32c內地連接，在旋轉側接頭部67中，連接有將一端與探頭21連接的二次側纜線58的另一端。
在定盤懸吊件31的中央部下面中，將旋轉接頭60覆蓋的方式，形成有底筒狀的小徑的第1纜線蓋73及大徑的第2纜線蓋74，是在彼此之間將空間部75保持地呈內外同心狀配置，被安裝成與定盤懸吊件31及上定盤20一體地旋轉。第2纜線蓋74，因為直徑及深度皆比第1纜線蓋73更大，所以空間部75，是在第1纜線蓋73的底壁73a外面及第2纜線蓋74的底壁74a內面之間、及第1纜線蓋73的側壁73b外面及第2纜線蓋74的側壁74b內面之間連續地形成。
第1纜線蓋73及第2纜線蓋74，可以由金屬和樹脂等的材料形成，較佳是由樹脂形成，更佳是，藉由具有透視性而可以將內部透視地形成。又，第1纜線蓋73及第2纜線蓋74是為了極力防止纜線的接觸，形成有底圓筒 狀體較佳，但是不限定於此，可形成有底筒狀的話，多角筒狀體等的不同的形狀也可以。
在第1纜線蓋73的底壁73a的中央部中，形成有將第1纜線蓋73的內部及空間部75連通的開口孔76，與開口孔76嵌合的光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63的下端部及開口孔76的開口緣部76a是藉由銷72被連結，在上定盤20的旋轉時使光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63追隨上定盤20地旋轉。
且從光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63的插通孔63a導出的光纖纜線51的二次側纜線53、及與電氣用旋轉接頭部65的旋轉側接頭部67連接的電力電纜56的二次側纜線58是被收容在空間部75內，藉由通過空間部75內而對於旋轉接頭60的靜止側部分或是零件在非接觸狀態被隔離，從形成於定盤懸吊件31的纜線插通孔35朝定盤懸吊件31的外部被導出之後，與探頭21連接。
由如此構成的平面研磨裝置將工件W研磨時，工件W被組裝在遊星輪40之後，將退避位置佔位的上定盤20，是藉由昇降桿32的伸長而下降至第1圖的研磨位置為止，被安裝於上定盤20的鉤22是卡合於驅動器17。在此狀態下，第1~第4驅動軸13~16是藉由無圖示的驅動馬達被驅動、旋轉，各遊星輪40是在太陽齒輪11的周圍自轉及公轉，被保持在各遊星輪40的工件W的上下雙面是藉由被安裝於上定盤20的下面的研磨墊18a及 被安裝於下定盤10的上面的研磨墊18b而被研磨。
研磨中，在工件W中，雷射光是從探頭21被照射，來自工件W的表面及背面的反射光是由探頭21被受光，被受光的反射光是被轉換成電氣訊號，作為厚度資料通過電力電纜56被收集在運算控制裝置4，此資料是藉由被運算或是分析，而使工件W的厚度被測量。且，所測量的工件W的厚度是在成為所期的厚度的時點終了研磨。
此時，與旋轉接頭60的光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63連接的光纖纜線51的二次側纜線53、及與電氣用旋轉接頭部65的旋轉側接頭部67連接的電力電纜56的二次側纜線58，是與定盤懸吊件31及上定盤20一體地旋轉，其中任一，也與藉由被收容於第1纜線蓋73及第2纜線蓋74之間的空間部75內而從旋轉接頭60的靜止側部分或是零件被隔離，因為未與這些部分或是零件接觸，所以不會受到由接觸所產生的磨耗和斷裂等的損傷。且，在本實施例中因為無該接觸，所以透過纜線被供給的雷射光和電力、及透過纜線被傳達的反射光和電氣訊號等的測量資料，是不會受到藉由該接觸所發生的雜訊等的影響，可以進行穩定的雷射光或是電力的供給，或是測量資料的收集。即，成為可進行穩定的研磨加工。
又，在本實施例中，將旋轉接頭60的電氣用旋轉接頭部65中的一次側纜線57及二次側纜線58，由 電刷69電連接，但是將一次側纜線57及二次側纜線58，使用水銀等的液體金屬電連接也可以。
且在本實施例中，被插入昇降桿32的插通孔32b的光纖纜線51的一次側纜線52及電力電纜56的一次側纜線57，是從昇降桿32的側面朝外部被導出地與光源3及運算控制裝置4連接，但是從昇降桿32的上面朝外部被導出的構造也可以。
進一步，在本實施例中，探頭21是被安裝於上定盤20，旋轉接頭60的光用旋轉接頭部61的靜止側接頭部62及電氣用旋轉接頭部65的靜止側接頭部66是被安裝於昇降桿32的下端部32a，光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63及電氣用旋轉接頭部65的旋轉側接頭部67是與上定盤20一體地旋轉的方式構成，但是變形例，是將探頭21安裝在下定盤10，將旋轉接頭60安裝在下定盤用驅動軸(第2驅動軸)14的下端，從下定盤10側將工件W的厚度測量的方式構成也可以。
此變形例的情況，可以考慮如第2圖，附加了符號32的部分是旋轉的下定盤用驅動軸，附加了符號31的部分是下定盤用驅動軸的周圍的靜止的機體部分，如此的話，光用旋轉接頭部61的靜止側接頭部62及電氣用旋轉接頭部65的靜止側接頭部66是各別成為旋轉側接頭部，並且光用旋轉接頭部61的旋轉側接頭部63及電氣用旋轉接頭部65的旋轉側接頭部67是成為各別靜止側接頭部，且，第1纜線蓋73及第2纜線蓋74是被安裝於靜 止側也就是機體部分，被收容於兩纜線蓋73、74間的空間部75內的光纖纜線51的二次側纜線53及電力電纜56的二次側纜線58，是成為將測量單元5及靜止側接頭部連接的一次側纜線。
藉由如此變形例的構成，可以防止與旋轉接頭的靜止側接頭部連接的纜線，與旋轉接頭的旋轉側接頭部和其他的旋轉的部分等接觸而損傷或斷線。且，纜線因為不與旋轉接頭的旋轉側接頭部和其他的旋轉的部分等接觸，所以透過纜線被供給的雷射光和電力、及透過纜線被傳達的反射光和電氣訊號等的測量資料，是不會受到藉由該接觸所發生的雜訊等的影響，可以進行穩定的雷射光或是電力的供給，或是測量資料的收集。即，成為可進行穩定的研磨加工。
又，如上述的變形例，將探頭21安裝在下定盤10，將旋轉接頭60安裝於下定盤用驅動軸14的下端的構造，可以適用於將工件的單面由下定盤研磨的單面研磨裝置。
且探頭21，是將電源由本身保持的情況和探頭是將測量資料轉換成電氣訊號由無線朝運算控制裝置4發訊的方式構成的情況時，電力電纜56是成為不需要。這種情況，測量單元5及探頭21，因為是只有通過光纖纜線51被連接，所以旋轉接頭60，是可以將電氣用旋轉接頭部65取消而只有光用旋轉接頭部61。
其相反地，探頭21，是例如，將藉由被研磨 而變化的工件上面的位置資訊、和研磨加工時的定盤的溫度資訊等，電力地檢出者的情況時，不需要與雷射光相關連的光源和光纖纜線等，只有使用電力電纜。因此，旋轉接頭60，是可以將光用旋轉接頭部61取消而只有電氣用旋轉接頭部65。
31‧‧‧定盤懸吊件
32‧‧‧昇降桿
32a‧‧‧下端部
32b‧‧‧插通孔
32c‧‧‧插通孔
34‧‧‧軸承
35‧‧‧纜線插通孔
52‧‧‧一次側纜線
53‧‧‧二次側纜線
57‧‧‧一次側纜線
58‧‧‧二次側纜線
60‧‧‧旋轉接頭
61‧‧‧光用旋轉接頭部
62‧‧‧靜止側接頭部
62a‧‧‧插通孔
63‧‧‧旋轉側接頭部
63a‧‧‧插通孔
64‧‧‧軸承
65‧‧‧電氣用旋轉接頭部
66‧‧‧靜止側接頭部
67‧‧‧旋轉側接頭部
68‧‧‧軸承
69‧‧‧電刷
71‧‧‧銷
72‧‧‧銷
73‧‧‧第1纜線蓋
73a‧‧‧底壁
73b‧‧‧側壁
74‧‧‧第2纜線蓋
74a‧‧‧底壁
74b‧‧‧側壁
75‧‧‧空間部
76‧‧‧開口孔
76a‧‧‧開口緣部

Claims (4)

  1. 一種平面研磨裝置，其特徵為：具有：機體；及為了研磨工件而可旋轉自如地被支撐於機體的定盤；及工件的研磨時為了將有關於工件或是定盤的資料測量而與定盤一體地旋轉的感測器手段；及設在機體，藉由纜線而與感測器手段連接的測量單元；及位在機體側的靜止部及定盤側的旋轉部之間，具有與靜止部側連結的靜止側接頭部、及與旋轉部側連結的旋轉側接頭部之旋轉接頭；及將旋轉接頭的靜止側接頭部及測量單元連接的一次側纜線；及將旋轉接頭的旋轉側接頭部及感測器手段連接的二次側纜線；在將與旋轉接頭的靜止側接頭部或是旋轉側接頭部連接的纜線覆蓋的位置，設有彼此之間將空間部保持地配設的第1纜線蓋及第2纜線蓋，且與靜止側接頭部或是旋轉側接頭部連接的纜線是被收容在兩纜線蓋之間的空間部內。
  2. 如申請專利範圍第1項的平面研磨裝置，其中，第1纜線蓋及第2纜線蓋，是形成有底筒狀，大徑的第2纜線蓋，是在彼此之間將空間部保持的狀態下呈同心狀地配設在小徑的第1纜線蓋的外側。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的平面研磨裝置，其中，第1纜線蓋及第2纜線蓋，是具有透視性。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的平面研磨裝置，其 中，平面研磨裝置是雙面研磨裝置，定盤是上定盤及下定盤，上定盤，是可昇降自如且可旋轉自如地被支撐於機體，感測器手段，是與上定盤一體地旋轉的方式配設並將工件研磨時的資料測量的方式構成，纜線，是包含光纖纜線及電力電纜之中至少一方。
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