ポリッシング装置
【課題】押圧リングを剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持することができるとともに、押圧リングとトップリングの同芯度を精度良く確保することができるポリッシング装置を提供する。
【解決手段】半導体ウエハ４を収容するトップリングの周囲に押圧リング３を上下動自在に配置し、押圧リング３を研磨布６に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設け、押圧リング３をベアリングを介してトップリングに支持させるように構成し、前記ベアリングは、押圧リング３とトップリング１との相対回転を支持する回転支持用ベアリング３８と、押圧リング３のトップリング１に対する上下動を支持する上下移動用ベアリング３９とからなる。
【解決手段】半導体ウエハ４を収容するトップリングの周囲に押圧リング３を上下動自在に配置し、押圧リング３を研磨布６に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設け、押圧リング３をベアリングを介してトップリングに支持させるように構成し、前記ベアリングは、押圧リング３とトップリング１との相対回転を支持する回転支持用ベアリング３８と、押圧リング３のトップリング１に対する上下動を支持する上下移動用ベアリング３９とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング装置に係り、特にポリッシング対象物の周縁部の研磨量を制御する機構を具備したポリッシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、許容される焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来、この種のポリッシング装置は、ターンテーブルとトップリングとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて、砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨している。
【０００４】
上述したポリッシング装置において、研磨中のポリッシング対象物と研磨布との間の相対的な押圧力がポリッシング対象物の全面に亘って均一でないと、各部分の押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。よって、従来のポリッシング装置においては、上記の押圧力の不均一を避けるための手段として、
(i) トップリングの半導体ウエハ保持面に、弾性を有する例えばポリウレタン等の弾性マットを貼ること、
(ii) ポリッシング対象物の保持部、即ちトップリングを、研磨布の表面に対して傾動可能にすること、
(iii) 研磨布の研磨部の周囲の部分を、トップリング及びポリッシング対象物とは独立して押圧することにより、研磨布の研磨領域とその周囲の段差を防ぐこと、
等が行われている。
【０００５】
図１２は従来のポリッシング装置の一例の主要部を示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨布４２を貼った回転するターンテーブル４１と、回転および押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ４３を保持するトップリング４５と、研磨布４２に砥液Ｑを供給する砥液供給ノズル４８を備えている。トップリング４５はトップリングシャフト４９に連結されており、またトップリング４５はその下面にポリウレタン等の弾性マット４７を備えており、弾性マット４７に接触させて半導体ウエハ４３を保持する。さらにトップリング４５は、研磨中に半導体ウエハ４３がトップリング４５の下面から外れないようにするため、円筒状のガイドリング４６Ａを外周縁部に備えている。ここで、ガイドリング４６Ａはトップリング４５に対して固定されており、その下端面はトップリング４５の保持面から突出するように形成され、ポリッシング対象物である半導体ウエハ４３が保持面内に保持され、研磨中に研磨布４２との摩擦力によってトップリング外へ飛び出さないようになっている。
【０００６】
半導体ウエハ４３をトップリング４５の下面の弾性マット４７の下部に保持し、ターンテーブル４１上の研磨布４２に半導体ウエハ４３をトップリング４５によって押圧するとともに、ターンテーブル４１およびトップリング４５を回転させて研磨布４２と半導体ウエハ４３を相対運動させて研磨する。このとき、砥液供給ノズル４８から研磨布４２上に砥液Ｑを供給する。砥液は、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウエハを研磨する。
【０００７】
図１３は、図１２に示すポリッシング装置による研磨時の半導体ウエハと研磨布と弾性マットの状態を示す拡大断面図である。図１３に示すように、ポリッシング対象物のみが研磨布を押圧する構造になっている場合には、ポリッシング対象物である半導体ウエハ４３の周縁は、研磨布４２との接触／非接触の境界であると同時に、弾性マット４７との接触／非接触との境界になっている。このため、これらの境界であるポリッシング対象物の周縁において、ポリッシング対象物に加わる研磨圧力が不均一になり、ポリッシング対象物の周縁のみが多く研磨され、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまうという欠点があった。
上述した半導体ウエハの縁だれを防止するため、本件出願人は、先に特願平９−１０５２５２号にて半導体ウエハの外周側に位置する研磨布を押圧する構造を有したポリッシング装置を提案している。
【０００８】
図１４は、特願平９−１０５２５２号にて提案したポリッシング装置を示す図である。図１４において、符号５１はトップリングであり、トップリング５１は、トップリング本体５１Ａと、トップリング本体５１Ａの外周部にボルト１８１によって着脱可能に固定されたリテーナリング５１Ｂとからなり、半導体ウエハ５４を収容する凹部５１ａはトップリング本体５１Ａの下面とリテーナリング５１Ｂによって形成されている。そして、トップリング本体５１Ａの下面によって半導体ウエハ５４の上面を保持し、リテーナリング５１Ｂによって半導体ウエハ５４の外周部を保持するようになっている。前記トップリング本体５１Ａおよびリテーナリング５１Ｂの周囲には押圧リング５３が上下動可能に設けられている。また押圧リング５３とトップリング５１との間には、トップリング５１と押圧リングとが直接接触しないようにするためおよびトップリング５１の過度な傾動を抑制するための略Ｕ字状の断面を有する板バネ６７が介装されている。
【０００９】
前記トップリング５１の下面には弾性マット５２が貼着されている。またトップリング５１の下方には、上面に研磨布５６を貼ったターンテーブル５５が設置されている。またトップリング本体５１Ａには凹球面１８２ａを有した取付フランジ１８２が固定されている。トップリング５１の上方にはトップリングシャフト５８が配置されている。トップリングシャフト５８の下端には、凹球面１８４ａを有した駆動軸フランジ１８４が固定されている。そして、前記両凹球面１８２ａ，１８４ａ間には、球ベアリング５７が介装されている。また、トップリング本体５１Ａと取付フランジ１８２との間には空間１８３が形成され、この空間１８３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるようになっている。
【００１０】
前記トップリングシャフト５８はトップリングヘッド５９に固定されたトップリング用エアシリンダ（図示せず）に連結されており、このトップリング用エアシリンダによってトップリングシャフト５８は上下動し、トップリング５１の下端面に保持された半導体ウエハ５４をターンテーブル５５上の研磨布５６に押圧するようになっている。
【００１１】
また、トップリングシャフト５８はトップリング用モータ（図示せず）に連結されており、このトップリング用モータを回転駆動することによってトップリング５１が回転する。トップリング５１の周囲に設けられた押圧リング５３の上端部は押圧リング用エアシリンダ７２に連結されている。押圧リング用エアシリンダ７２はトップリングヘッド５９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ７２は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。トップリング５１と押圧リング５３との間に、トップリング５１の回転を押圧リング５３に伝達するためのキー等の手段が設けられていない。従って、研磨中にトップリング５１はトップリングシャフト５８の軸心まわりに回転するが、押圧リング５３は自身の軸線に対して非回転に構成されている。
【００１２】
トップリング用エアシリンダ及び押圧リング用エアシリンダ７２は、それぞれレギュレータ（図示せず）を介して圧縮空気源（図示せず）に接続されている。そして、トップリングの押圧力に対するガイドリングの押圧力を適宜調整することにより、半導体ウエハの中心部から周縁部、さらには半導体ウエハの外側にある押圧リングの外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハの外周部における研磨量の過不足を防止することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本件出願人が先に特願平９−１０５２５２号において提案したポリッシング装置では、押圧リング５３は、トップリングヘッド５９に固定されたエアシリンダ７２のシャフトのみによって支持されている。エアシリンダ７２は円周上に等間隔に複数（例えば、３個）設けられてはいるが、押圧リング５３はエアシリンダのシャフトの剛性のみに頼った、いわゆる片持ち構造によって支持されている。押圧リング５３の下面には大きな摩擦トルクが作用するため、押圧リング５３を剛性高く、即ち、しっかりと支持できないという問題点があった。そのため、トップリングと押圧リングとの同芯度の確保が難しく、押圧リングがトップリングに対して偏心して半導体ウエハの周縁部近傍の研磨布の全周を均一に押圧できず、これが、半導体ウエハの周縁部の研磨結果に影響を及ぼすという問題点があった。
【００１４】
また、トップリング５１と押圧リング５３との間には、トップリング５１と押圧リングの直接の接触を避けるためおよびトップリングの過度の傾動を抑制するための板バネ６７が介装されているが、上述したように押圧リング５３を支持する構造の剛性が不足しているために、板バネ６７の損耗が激しく、部品交換の頻度が高いという問題点があった。
【００１５】
さらに本件出願人が先に提案したポリッシング装置では、押圧リング５３がトップリング５１の全周を囲み、しかも押圧リング５３がポリッシング対象物である半導体ウエハの研磨中に研磨布５６を下方に押圧しているため、研磨布の表面に供給したスラリー状の研磨砥液の押圧リングの内側への流入が押圧リングでさえぎられてしまい、研磨布とポリッシング対象物との間に位置して実際に研磨に使用される砥液が不足してしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、押圧リングを剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持することができるとともに、押圧リングとトップリングの同芯度を精度良く確保することができるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成するため、本発明のポリッシング装置は、上面に研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、前記ポリッシング対象物を収容するトップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置し、前記押圧リングを研磨布に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設け、前記押圧リングをベアリングを介してトップリングに支持させるように構成し、前記ベアリングは、前記押圧リングとトップリングとの相対回転を支持する回転支持用ベアリングと、前記押圧リングのトップリングに対する上下動を支持する上下移動用ベアリングとからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、押圧リングはベアリングを介してトップリングに支持されているため、押圧リングを剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持できるとともに、トップリングと押圧リングとの同芯度を確保することができる。
【００１９】
また本発明によれば、押圧リングは、上下移動用ベアリングによってトップリングに対して上下動が許容されているため、上下動時の押圧リングの摺動抵抗は極めて小さく、押圧リングは円滑に上下動する。
【００２０】
さらに本発明によれば、押圧リングを支持するベアリングへの水等の異物の侵入路に非接触のラビリンスを設置したため、異物の侵入を阻止することができるとともにこの部分からの発塵を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、図１はポリッシング装置の全体構成を示す断面図であり、図２はトップリング及び押圧リングの部分を示す拡大断面図であり、図３は図２のIII−III線矢視図である。
【００２２】
図１および図２において、符号１はトップリングであり、トップリング１は、トップリング本体１Ａと、トップリング本体１Ａの外周部にボルト３１によって着脱可能に固定されたリテーナリング１Ｂとからなり、半導体ウエハ４を収容する凹部１ａはトップリング本体１Ａの下面とリテーナリング１Ｂによって形成されている。そして、トップリング本体１Ａの下面によって半導体ウエハ４の上面を保持し、リテーナリング１Ｂによって半導体ウエハ４の外周部を保持するようになっている。前記トップリング本体１Ａおよびリテーナリング１Ｂの周囲には押圧リング３が上下動可能に設けられている。
【００２３】
前記トップリング１の下面には弾性マット２が貼着されている。またトップリング１の下方には、上面に研磨布６を貼ったターンテーブル５が設置されている。またトップリング本体１Ａには凹球面３２ａを有した取付フランジ３２が固定されている。トップリング１の上方にはトップリングシャフト８が配置されている。トップリングシャフト８の下端には、凹球面３４ａを有した駆動軸フランジ３４が固定されている。そして、前記両凹球面３２ａ，３４ａ間には、球ベアリング７が介装されている。また、トップリング本体１Ａと取付フランジ３２との間には空間３３が形成され、この空間３３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるようになっている。トップリング本体１Ａは空間３３と連通して下面に開口する多数の連通孔３５を有している。弾性マット２も同様に前記連通孔３５に対向した位置に貫通孔を有している。これによって、半導体ウエハ４（図１参照）の上面を真空によって吸着可能であり、又、半導体ウエハ４の上面に液体又は加圧空気を供給できるようになっている。
【００２４】
前記トップリングシャフト８はトップリングヘッド９に固定されたトップリング用エアシリンダ１０に連結されており、このトップリング用エアシリンダ１０によってトップリングシャフト８は上下動し、トップリング１の下端面に保持された半導体ウエハ４をターンテーブル５に押圧するようになっている。
また、トップリングシャフト８はキー（図示せず）を介して回転筒１１に連結されており、この回転筒１１はその外周部にタイミングプーリ１２を有している。そして、タイミングプーリ１２は、タイミングベルト１３を介して、トップリングヘッド９に固定されたトップリング用モータ１４に設けられたタイミングプーリ１５に接続されている。したがって、トップリング用モータ１４を回転駆動することによってタイミングプーリ１５、タイミングベルト１３およびタイミングプーリ１２を介して回転筒１１及びトップリングシャフト８が一体に回転し、トップリング１が回転する。トップリングヘッド９は、フレーム（図示せず）に固定支持されたトップリングヘッドシャフト１６によって支持されている。
【００２５】
トップリング１の周囲に設けられた押圧リング３は、図２に示すように、最下位置にあってアルミナセラミックからなる第１押圧リング部材３ａと、第１押圧リング部材３ａの上方にあるステンレス鋼からなる第２、第３押圧リング部材３ｂ，３ｃとから構成されている。第２および第３押圧リング部材３ｂ，３ｃは、ボルト（図示せず）によって相互に接続されており、第１押圧リング部材３ａは第２押圧リング部材３ｂに接着等によって固定されている。第１押圧リング部材３ａの下端部は、研磨布６を押圧する押圧面３ｆになっている。
【００２６】
トップリング１の取付フランジ３２には、ベアリング受けフランジ３６が固定されている。そして、ベアリング受けフランジ３６と押圧リング３との間には、押圧リング３を支持するための押圧リング支持ベアリング３７が介装されている。押圧リング支持ベアリング３７は、図２および図３に示すように、第３押圧リング部材３ｃに嵌合されたベアリングケ−ス３７ａと、上下２列で全周に亘って配置された多数のボール３７ｂと、ベアリングケース３７ａ内でボール３７ｂを保持するためのリテーナ（図示せず）とを有している。押圧リング支持ベアリング３７は押圧リング３の上端に固定されたベアリング押さえ５０によって上端が押さえられている。
【００２７】
本実施の形態においては、トップリング１と押圧リング３との間に、トップリング１の回転を押圧リング３に伝達するためのキー等の手段が設けられていない。従って、研磨中にトップリング１はトップリングシャフト８の軸心まわりに回転するが、押圧リング３は自身の軸線に対して非回転に構成されており、即ち、トップリング１と押圧リング３との間には相対回転が生ずるが、この際、トップリング１に固定されたベアリング受けフランジ３６の外周面は、ボール３７ｂが転動するベアリング転動面３６Ｒを構成している。押圧リング支持ベアリング３７は、回転支持ベアリングと上下移動支持ベアリングの両者の機能を有しており、トップリング１と押圧リング３とは押圧リング支持ベアリング３７の回転支持ベアリング機能によって相対回転が許容され、押圧リング３は押圧リング支持ベアリング３７の上下移動支持ベアリング機能によってトップリング１に対して上下動が許容されている。
【００２８】
押圧リング３の第３押圧リング部材３ｃには、押圧リング用エアシリンダ２２のシャフト２２ａの下端部が係合している。押圧リング用エアシリンダ２２はトップリングヘッド９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ２２は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。またリテーナリング１Ｂはステンレス鋼等の金属からなり、リテーナリング１Ｂの外周部には、下部に半径方向内方に傾斜したテーパ面１Ｂｔを形成して下部側を上部側より薄肉に形成している。一方、押圧リング３の内周部にリテーナリング１Ｂのテーパ面１Ｂｔに対応した位置に半径方向内方に傾斜したテーパ面３ｔを形成し、押圧リング３の押圧面３ｆをトップリング１に保持された半導体ウエハ４の周縁部に可能な限り近づけるようにしている。
上述のリテーナリング１Ｂおよび押圧リング３の構成により、押圧リング３の押圧面３ｆの内周縁と半導体ウエハ４の周縁部との離間距離を短かくすることができるため、押圧リング３は半導体ウエハ４の周縁部近傍の研磨布６を押圧することができる。
【００２９】
図１に示すように、トップリング用エアシリンダ１０及び押圧リング用エアシリンダ２２は、それぞれレギュレータＲ１，Ｒ２を介して圧縮空気源２４に接続されている。そして、レギュレータＲ１によってトップリング用エアシリンダ１０へ供給する空気圧を調整することによりトップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧力を調整することができ、レギュレータＲ２によって押圧リング用エアシリンダ２２へ供給する空気圧を調整することにより押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力を調整することができる。
また、ターンテーブル５の上方には砥液供給配管２５が設置されており、砥液供給配管２５によってターンテーブル５上の研磨布６上に研磨砥液Ｑが供給されるようになっている。
【００３０】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング１の下面に半導体ウエハ４を保持させ、トップリング用エアシリンダ１０を作動させてトップリング１をターンテーブル５に向かって押圧し、回転しているターンテーブル５の上面の研磨布６に半導体ウエハ４を押圧する。一方、砥液供給配管２５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布６に研磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ４の研磨される面（下面）と研磨布６の間に研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行われる。
【００３１】
トップリング用エアシリンダ１０によるトップリング１の押圧力に応じて押圧リング用エアシリンダ２２による押圧リング３の研磨布６への押圧力を適宜調整して半導体ウエハ４の研磨を行う。研磨中にレギュレータＲ１によってトップリング１が半導体ウエハ４をターンテーブル５上の研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１を変更でき、レギュレータＲ２によって押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を変更できる（図１参照）。したがって、研磨中に、押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を、トップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１に応じて変更することができる。この押圧力Ｆ１に対する押圧力Ｆ２を適宜調整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周縁部、さらには半導体ウエハ４の外側にある押圧リング３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハ４の周縁部における研磨量の過不足を防止することができる。
【００３２】
また半導体ウエハ４の周縁部で内部側より意図的に研磨量を多くし又は逆に少なくしたい場合には、押圧リングの押圧力Ｆ２をトップリングの押圧力Ｆ１に基づいて最適な値に選択することにより、半導体ウエハ４の周縁部の研磨量を意図的に増減できる。
【００３３】
本実施の形態においては、押圧リング３が押圧リング支持ベアリング３７を介してトップリング１に支持されているため、押圧リング３が剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持される。また押圧リング３は、押圧リング支持ベアリング３７の上下移動支持ベアリング機能によってトップリング１に対して上下動が許容されているため、上下動時の押圧リング３の摺動抵抗は極めて小さく、押圧リング３は円滑に上下動する。
【００３４】
また押圧リング３がトップリング１の軸線と同芯に配置された押圧リング支持ベアリング３７によって支持されているため、押圧リング３とトップリング１との同芯度を精度良く確保することができる。この結果、押圧リング３とトップリング１との間隔、ひいては、押圧リング３の内周縁とトップリング１に支持された半導体ウエハ４の外周縁の間隔を全周に亘って均一に保つことができる。さらにこのことから、押圧リング３と、トップリング１すなわち半導体ウエハ４との間隔を従来以上に、即ち前述のリテーナリングと押圧リングのテーパ面を設けただけの場合以上に小さくすることが可能になり、性能の安定と制御の容易性が実現できる。具体的には、ウエハの研磨面のより周縁に近いところまで均一に研磨できるので１枚のウエハから得られる半導体デバイス製品の数が増え、また研磨時の押圧リングの押圧力等の運転条件を変化させたときの応答性が良くなる。
【００３５】
また、図１４に示す、先に本件出願人によって提案されたポリッシング装置においては、押圧リングとトップリングとの間にトップリングの傾動抑制用の板バネを介装していたが、本実施の形態においては、押圧リングがトップリングに直接接触する可能性が減り、また、トップリングが過度に傾動する可能性も減るので、この板バネの必要性がなくなる。この部材は消耗部材として取り扱われていたため、結果として、消耗部材のコストの低減につながる。
【００３６】
図４および図５は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の作用又は機能を有する部材は同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態においては、第１の実施の形態における押圧リング支持ベアリング３７の回転支持ベアリング機能と上下移動支持ベアリング機能を分割してそれぞれの機能を個別のベアリング３８，３９に分担させるようにしたものである。即ち、トップリング１の取付フランジ３２の外周部には回転支持ベアリング３８を介してベアリング受けリング４０が設けられており、ベアリング受けリング４０と押圧リング３との間には上下移動支持ベアリング３９が介装されている。回転支持ベアリング３８は通常のラジアルベアリングからなっている。上下移動支持ベアリング３９は図４および図５に示すように、円周上に３カ所設置されており、各上下移動支持ベアリング３９は押圧リング３に固定されたベアリング転動面３９Ｒを有した板状部材３９ａと、２行２列の４個の短円柱状ロ−ラ３９ｂと、ローラ３９ｂを収容するベアリングケース３９ｃとからなっている。ベアリングケース３９ｃはベアリング受けリング４０に固定されており、ベアリング受けリング４０にはベアリング押さえ６９が固定されている。
【００３７】
押圧リング３の上端部には押圧リングストッパ７０が固定され、また取付フランジ３２の上端部にはカバー７１が固定されている。そして、回転支持ベアリング３８と上下移動支持ベアリング３９とを囲むように３つのラビリンス７５，７６，７７が形成されている。即ち、ベアリング押さえ６９、押圧リングストッパ７０、およびカバー７１との間にはラビリンス７５が形成され、ベアリング受けリング４０と取付フランジ３２との間にはラビリンス７６が形成され、押圧リング３の第３押圧リング部材３ｃとリテーナ１Ｂとの間にはラビリンス７７が形成されている。
図４および図５に示す本実施の形態によれば、第１の実施形態と比べてベアリングの支持の位置を研磨面に対して近づけることが可能となる。その結果、押圧リング３の支持安定性をより確保することが可能となる。
【００３８】
また、第１の実施形態では二つの動作を一つのベアリングで受けていたため、ボールの動作面、すなわち転動面ではボールが同時に２方向に動くように点当たりすることになる。従って、転動面の硬さによっては、当たり面においてより大きな摩耗が発生し、ベアリングの寿命が短くなる可能性がある。本実施の形態では、トップリング１と押圧リング３との相対回転は回転支持ベアリング３８により支持され、押圧リング３のトップリング１に対する上下動は上下移動支持ベアリング３９で支持される。すなわち、一つのベアリングに対しては、１方向の動作のみを与えることが可能になり、転動面を線接触にすることで、ベアリングの寿命の向上にも寄与することが可能である。
【００３９】
上述の構造を採用するに際して、ベアリング設置部に対しては異物の進入、例えば、水、研磨液等の液体や研磨くず等の固体物の侵入は好ましくない。従って、ベアリングの周辺に、上記の液体や固体物が入らないようにする必要があり、その手段として、その周辺を接触型のシールによって機械的にシールするか、ラビリンス等の構造で覆う等の方法が考えられる。例えば、機械的にシールした場合には接触部においては少なからず摩耗が生じ、シール自体が消耗部材となる可能性がある。また、摩耗するということは、摩耗による異物の発生にもつながり、それ自身が異物の発生源になりかねない。それに対して、図４に示すようなラビリンス構造は非接触であるため、上述のような懸念はない。さらに、複数のラビリンス７５，７６，７７を並べることで、異物の侵入阻止の精度の向上も可能である。また、研磨面に対しても、必要外の異物の侵入は好ましくなく、上記ラビリンス構造の採用により、研磨面より上の部分で発生した異物の落下を防ぐ効果も期待できる。第２の実施形態における他の作用効果は第１の実施形態と同様である。
【００４０】
図６は図１乃至図５に示すポリッシング装置の改良構造を示す要部断面図である。図６に示す例においては、トップリング本体１Ａの上端外周部と取付フランジ３２の下端外周部とにインロー部ＩＮを形成し、トップリング本体１Ａと取付フランジ３２とを嵌合により位置決めしている。そのため、これら両部材を嵌合するだけでトップリング本体１Ａと取付フランジ３２との芯出しが行われ、組立性が向上する。またトップリング本体１Ａと取付フランジ３２との間に形成された真空や加圧空気を供給するための空間３３をシールするＯリング８０を取付フランジ３２とトップリング１Ａとを固定するボルト８１の内側に設けている。そのため、ボルト８１の部分にシール性のあるワッシャを設ける必要がない。
【００４１】
一方、押圧リング３においては、第３押圧リング部材３ｃの上部に洗浄水供給管８２が固定されるとともに下端に洗浄水吐出口８３が形成されている。第１押圧リング部材３ａを保持する第２押圧リング部材３ｂの上端に環状流路８４が形成されている。環状流路８４は円周方向に所定間隔をおいて設けられた複数の連通路８５を介して第２押圧リング部材３ｂの内周面に連通している。また第２押圧リング部材３ｂには、下部に円周方向に間隔をおいて複数のドレン穴８６が形成されている。そして、第２押圧リング部材３ｂの内周面は内方に凹んでおり、リテーナリング１Ｂと押圧リング３との間に比較的広い空間８８が形成されている。また第２押圧リング部材３ｂの内外周面はポリ四ふっ化エチレンからなる樹脂コーティング８９がなされている。
【００４２】
上述の押圧リング３の構成において、ガイドリング１Ｂと押圧リング３との間に入ったスラリー状の研磨砥液は、空間８８の部分からドレン穴８６を介して押圧リング３の外部に流出する。従って、ガイドリング１Ｂの上部へのスラリー状の研磨砥液の侵入を防ぐことができる。
【００４３】
また、洗浄水供給管８２から適宜洗浄水を供給することにより、洗浄水は洗浄水吐出口８３、環状流路８４および連通路８５を通ってガイドリング１Ｂと押圧リング３との間の空間８８に流入する。その後、洗浄水はガイドリング１Ｂと押圧リング３との間隙９１から流出する流路とドレン穴８６を通って押圧リング３の外部に流出する系路とをとり、これによりガイドリング１Ｂと押圧リング３とが洗浄される。なお、第２押圧リング部材３ｂと第３押圧リング部材３ｃとの外周側の接続部には間隙９０が形成されているため、環状流路８４内の洗浄水は間隙９０を通って押圧リング３の外周面を流れるため、押圧リング３の外周面が洗浄される。また、押圧リング３の第２押圧リング部材３ｂの内外面に樹脂コーティング８９が施されているため、スラリー状の研磨砥液が付着しにくく、またたとえ付着したとしても洗浄水の供給によって研磨砥液を容易に除去できる。
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、押圧リングがベアリングを介してトップリングに支持されているため、押圧リングが剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持される。また押圧リングは、ベアリングの上下移動支持ベアリング機能又は専用の上下移動支持ベアリングによってトップリングに対して上下動が許容されているため、上下動時の押圧リングの摺動抵抗は極めて小さく、押圧リングは円滑に上下動する。
【００４５】
また押圧リングがトップリングの軸線と同芯に配置されたベアリングによって支持されているため、押圧リングとトップリングとの同芯度を精度良く確保することができる。この結果、押圧リングとトップリングとの間隔、ひいては、押圧リングの内周縁とトップリングに支持された半導体ウエハの外周縁の間隔を全周に亘って均一に保つことができる。さらに、この間隔を均一に保つことができることにより、間隔をより小さく設定できるようになり、研磨の性能が向上する。
【００４６】
また本発明によれば、押圧リングを支持するベアリングへの水等の異物の侵入路に非接触のラビリンスを設置したため、異物の侵入を阻止することができるとともにこの部分からの発塵を防ぐことができる。
【００４７】
次に、本発明に係るポリッシング装置の第３の実施形態を図７乃至図１１を参照して説明する。図７はトップリング及び押圧リングの部分を示す拡大断面図であり、図８Ａは図７の要部拡大断面図であり、図８Ｂは図８ＡのVIII−VIII線断面図である。
【００４８】
図７において、符号１はトップリングであり、トップリング１は、トップリング本体１Ａと、トップリング本体１Ａの外周部にボルト３１によって着脱可能に固定されたリテーナリング１Ｂとからなり、半導体ウエハ４を収容する凹部１ａはトップリング本体１Ａの下面とリテーナリング１Ｂによって形成されている。そして、トップリング本体１Ａの下面によって半導体ウエハ４（図１参照）の上面を保持し、リテーナリング１Ｂによって半導体ウエハ４の外周部を保持するようになっている。前記トップリング本体１Ａおよびリテーナリング１Ｂの周囲には押圧リング３が上下動可能に設けられている。また押圧リング３とトップリング１との間には、トップリング１の過度な傾動を抑制するための略Ｕ字状の断面を有する板バネ１７が介装されている。
【００４９】
またトップリング本体１Ａには凹球面３２ａを有した取付フランジ３２が固定されている。トップリング１の上方にはトップリングシャフト８が配置されている。トップリングシャフト８の下端には、凹球面３４ａを有した駆動軸フランジ３４が固定されている。そして、前記両凹球面３２ａ，３４ａ間には、球ベアリング７が介装されている。また、トップリング本体１Ａと取付フランジ３２との間には空間３３が形成され、この空間３３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるようになっている。トップリング本体１Ａは空間３３と連通して下面に開口する多数の連通孔３５を有している。弾性マット２も同様に前記連通孔３５に対向した位置に開口を有している。これによって、半導体ウエハ４（図１参照）の上面を真空によって吸着可能であり、又、半導体ウエハ４の上面に液体又は加圧空気を供給できるようになっている。
【００５０】
トップリング１の周囲に設けられた押圧リング３は、図７および図８Ａに示すように、最下位置にあってアルミナセラミックからなる第１押圧リング部材３ａと、第１押圧リング部材３ａの上方にあるステンレス鋼からなる第２，第３押圧リング部材３ｂ，３ｃと、最上方位置にあるステンレス鋼からなる第４押圧リング部材３ｄとから構成されている。第２〜第４押圧リング部材３ｂ〜３ｄは、ボルトによって相互に接続されており、第１押圧リング部材３ａは第２押圧リング部材３ｂに接着等によって固定されている。第１押圧リング部材３ａの下端部は、内周側のみが下方に突出して突出部３ｅを形成しており、この突出部３ｅの下端面のみが研磨布６を押圧する押圧面３ｆになっている。
【００５１】
前記押圧面３ｆの半径方向の幅又は厚さｔは、２ｍｍ〜６ｍｍに設定されている。押圧リング３の上端部は押圧リング用エアシリンダ２２に連結されている。押圧リング用エアシリンダ２２はトップリングヘッド９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ２２は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。またリテーナリング１Ｂはステンレス鋼等の金属からなり、リテーナリング１Ｂの外周部には、下部に半径方向内方に傾斜したテーパ面１Ｂｔを形成して下部側を上部側より薄肉に形成している。一方、押圧リング３の内周部にリテーナリング１Ｂのテーパ面に対応した位置に半径方向内方に傾斜したテーパ面３ｔを形成し、押圧リング３の押圧面３ｆをトップリング１に保持された半導体ウエハ４の周縁部に可能な限り近づけるようにしている。
【００５２】
上述のリテーナリング１Ｂおよび押圧リング３の構成により、押圧リング３の押圧面３ｆの内周縁と半導体ウエハ４の周縁部との離間距離を短かくすることができるため、押圧リング３は半導体ウエハ４の周縁部近傍の研磨布６を押圧することができる。したがって、半導体ウエハ４の周縁部が過研磨されることを防止できる。またリテーナリング１Ｂは、図８Ａの太線に示すように、その下部内外周面および下端面に樹脂コーティング１８が施されている。樹脂コーティング１８はＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ポリビニール等が好ましく、その膜厚は１００ミクロン以内が適当である。金属製のリテーナリング１Ｂに樹脂コーティング１８を施したため、半導体ウエハ４への金属汚染を防止することができる。
【００５３】
本実施例においては、トップリング１と押圧リング３との間に、トップリング１の回転を押圧リング３に伝達するためのキー等の手段が設けられていない。従って、研磨中にトップリング１はトップリングシャフト８の軸心まわりに回転するが、押圧リング３は自身の軸線に対して非回転に構成されている。そのため、トップリング１の回転力が押圧リング３へ伝達しないので、トップリングシャフト８の回転負荷が少なくなる。また、押圧リング３をトップリングヘッド９に固定された押圧リング用エアシリンダ２２によって直接作動させることができるため、装置構造が簡易になる。
【００５４】
また、押圧リング３の第２押圧リング部材３ｂの周壁には、図７、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、この周壁を貫通する砥液供給孔３ｍが放射状に複数個（例えば６個）形成されている。複数の砥液供給孔３ｍのうち、ターンテーブル５の回転方向Ｒの上流側に位置する複数（例えば３個）の開口部には、図８Ｂに示すように、コネクタ１０７ａを介して砥液供給チューブ１００の各分岐管１０１が接続されている。そして、砥液供給チューブ１００は砥液供給源１０２に接続されている。他の砥液供給孔３ｍの開口部は栓部材１０３によって閉塞されている。また砥液供給チューブ１００には、供給する砥液の流量を制御するポンプ１０４と、このポンプ１０４の上流側に位置して砥液の供給を開始および停止する開閉弁１０５ａが設けられている。砥液供給孔３ｍ、コネクタ１０７ａ、分岐管１０１、砥液供給チューブ１００、ポンプ１０４および砥液供給源１０２は、砥液供給手段を構成しており、押圧リング３の内側に砥液を供給できるようになっている。押圧リング３が非回転に構成されているため、砥液供給源１０２から砥液供給孔３ｍへの砥液の供給がロータリジョイント等を介さずに簡易に行える。
【００５５】
前記砥液供給手段から、押圧リング３の内側に砥液を供給することにより、半導体ウエハ４の研磨中に押圧リング３によって押圧リング３の内側へのスラリー状の研磨砥液の流入がさえぎられても、研磨に使用される砥液の不足をなくすことができる。そのため、ポリッシング対象物の研磨は、十分な砥液の下で円滑に行われる。
【００５６】
前記砥液供給チューブ１００の開閉弁１０５ａとポンプ１０４との間には、洗浄液供給チューブ１０８ａが接続され、このチューブ１０８ａは洗浄液供給源１０９に接続されて、洗浄手段が構成されている。前記洗浄液供給チューブ１０８ａにも開閉弁１０５ｂが介装されている。これにより、開閉弁１０５ｂを開いて前記洗浄手段から前記砥液供給手段の砥液供給チューブ１００および砥液供給孔３ｍに洗浄液を供給することにより、内部に付着した砥液を洗い流すことができる。
【００５７】
また押圧リング３の第２押圧リング部材３ｂと第３押圧リング部材３ｃとの間には、図９Ａ（図７の要部拡大断面図）及び図９Ｂ（図９ＡのIX−IX線断面図）に示すように、第２押圧リング部材３ｂの上面にその全周に亘って形成された円周溝からなる洗浄液流路３ｉが設けられている。第２押圧リング部材３ｂには、前記洗浄液流路３ｉに連通して外周面に開口する洗浄液供給孔３ｊと、前記洗浄液流路３ｉに連通して内周面に開口する洗浄液吐出孔３ｋが放射状に複数個設けられている。洗浄液供給孔３ｊの開口部には、コネクタ１０７ｂを介して洗浄液供給チューブ１０８ｂが接続されている。洗浄液供給チューブ１０８ｂも開閉弁１０６を介して、前述の洗浄液供給チューブ１０８ａと同様に洗浄液供給源１０９に接続されている。洗浄液吐出孔３ｋ、洗浄液流路３ｉ、洗浄液供給孔３ｊ、コネクタ１０７ｂ、洗浄液供給チューブ１０８ｂおよび洗浄液供給源１０９は、洗浄液供給手段を構成している。押圧リング３が非回転に構成されているため、洗浄液供給源１０９から洗浄液流路３ｉへの洗浄液の供給及び洗浄液吐出孔３ｋからの洗浄液の吐出がロータリジョイント等を介さずに簡易に行える。
【００５８】
前記洗浄液供給手段から、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間隙に、適宜、洗浄液を供給することにより、前記間隙に入り込んだスラリー状の研磨砥液を洗い流すことができる。そのため、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間に研磨砥液が固着することがなく、押圧リング３の円滑な動きを確保することができる。
【００５９】
また、押圧リング３には、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間隙に溜まる空気等の気体を排出するための複数のガス抜き穴３ｖが形成されている（図８Ａ参照）。したがって、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間隙に気体がこもる（充満する）ことがないため、押圧リング３の上下動が円滑に行われる。よって、研磨開始時に、押圧リング３は最適なタイミングで研磨布６に接触してこれを所望の押圧力で押圧することができる。
【００６０】
図１０Ａは押圧リングの一部を示す斜視図であり、図１０Ｂは図１０ＡのＸ矢視図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、押圧リング３には、砥液供給孔３ｍ、砥液供給孔３ｍの開口端より下方に延びる砥液供給溝３ｐ、洗浄液吐出孔３ｋおよび洗浄液供給流路３ｉが形成されている。砥液供給孔３ｍに供給された砥液は、砥液案内溝３ｐに沿って流下して研磨布６に達する。
【００６１】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、押圧リングの他の実施形態を示す図であり、図１１Ａは押圧リングの一部を示す斜視図であり、図１１Ｂは図１１ＡのXI矢視図である。押圧リング３の内周面は段差がなく平滑な円周面になっている。押圧リング３に、砥液供給孔３ｍ、洗浄液吐出孔３ｋおよび洗浄液流路３ｉが設けられていることは図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態と同様である。そして、押圧リング３の内周面には、前記洗浄液吐出孔３ｋの開口端と前記砥液供給孔３ｍの開口端とを結ぶ洗浄液案内溝３ｎと、前記砥液供給孔３ｍの開口端から下方に延びる砥液案内溝３ｐが形成されている。よって、砥液供給孔３ｍに供給された砥液は、砥液案内溝３ｐに沿って流下して研磨布６に達する。また、砥液供給孔３ｍおよび砥液案内溝３ｐに付着した砥液は、洗浄手段によって砥液供給孔３ｍに供給されて砥液案内溝３ｐに沿って流れる洗浄液と、洗浄液供給手段によって洗浄液吐出孔３ｋから吐出されて洗浄液案内溝３ｎから砥液供給孔３ｍを介して砥液案内溝３ｐに沿って流れる洗浄液の双方で洗浄される。
【００６２】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング１の下面に半導体ウエハ４を保持させ、トップリング用エアシリンダ１０を作動させてトップリング１をターンテーブル５に向かって押圧し、回転しているターンテーブル５の上面の研磨布６に半導体ウエハ４を押圧する。一方、砥液供給ノズル２５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布６に研磨砥液Ｑが保持されており、同時に、砥液供給手段によって、押圧リング３の内側に砥液を供給することにより、半導体ウエハ４の研磨される面（下面）と研磨布６の間に十分な研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行われる。
【００６３】
トップリング用エアシリンダ１０によるトップリング１の押圧力に応じて押圧リング用エアシリンダ２２による押圧リング３の研磨布６への押圧力を適宜調整して半導体ウエハ４の研磨を行う。研磨中にレギュレータＲ１によってトップリング１が半導体ウエハ４をターンテーブル５上の研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１を変更でき、レギュレータＲ２によって押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を変更できる（図１参照）。したがって、研磨中に、押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を、トップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１に応じて変更することができる。この押圧力Ｆ１に対する押圧力Ｆ２を適宜調整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周縁部、さらには半導体ウエハ４の外側にある押圧リング３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハ４の周縁部における研磨量の過不足を防止することができる。
【００６４】
また半導体ウエハ４の周縁部で内部側より意図的に研磨量を多くし又は逆に少なくしたい場合には、押圧リング３の押圧力Ｆ２をトップリング１の押圧力Ｆ１に基づいて最適な値に選択することにより、半導体ウエハ４の周縁部の研磨量を意図的に増減できる。
【００６５】
そして、例えば半導体ウエハ４の研磨を終了した後の次の研磨を行う前に、押圧リング３とトップリング１との間隙に洗浄液を供給して、押圧リング３とトップリング１との間隙に入り込んだスラリー状の研磨砥液を洗い流し、同時に、洗浄手段を介して、砥液供給手段の砥液供給チューブ１００および砥液供給孔３ｍに洗浄液を供給して、ここに付着した砥液を洗い流す。
【００６６】
本実施例によれば、押圧リング３の内側に砥液を供給する手段を設けたため、半導体ウエハ４の研磨中に押圧リング３によって押圧リング３の内側へのスラリー状の研磨砥液の流入がさえぎられても、押圧リング３の内側に砥液を供給することにより、研磨に使用される砥液の不足をなくすことができる。したがって、ポリッシング対象物の研磨は、十分な砥液の下に円滑に行われる。そして、大径の半導体ウエハ４の場合にも、充分な量の砥液が確保される。
【００６７】
また、本実施例によれば、リテーナリング１Ｂと押圧リング３とを最適な材質のものを選択することができる。リテーナリング１Ｂは、内周面が半導体ウエハ４に接触し、下端が研磨布６に接触しないため、金属に樹脂コーティング１８を施す等の手段により比較的柔らかな表面を有する材料から選ぶことができる。硬い材料を用いると、研磨中に半導体ウエハ４が破損することがあるからである。またリテーナリング１Ｂと押圧リング３とが接触したとしても、両者は樹脂コーティング１８を介して接触するため、金属同士の接触がなく、押圧リング３とリテーナリング１Ｂの相対運動（上下運動および回転運動）が円滑に行われる。
【００６８】
また第１押圧リング３ａは、半導体ウエハ４に接触せず、かつ研磨布６と接触するために、アルミナセラミック等の硬度が高く耐摩耗性に富み、かつ摩擦係数の低い材料から選択することができる。押圧リングは、摩耗が少なく、かつ研磨布との摩擦抵抗が小さく、又、押圧リングの摩耗粉が半導体ウエハ４上の半導体デバイスに悪影響を与えないものが望ましい。第１押圧リング３ａは、上述したように半導体ウエハ４と直接接触することがないために、この面からの制約がないので、上記要請を満たすような最適な材質であるアルミナセラミックを選択することができる。なお、押圧リングの材質としてアルミナセラミック以外に炭化ケイ素（ＳｉＣ）やジルコニア等のセラミックであってもよい。
【００６９】
なお、本実施例では、押圧リング３を非回転に構成した例を示しているが、押圧リングを回転自在に構成し、ロータリージョイントを介して押圧リングの内側に砥液を供給するようにしても良い。
【００７０】
以上説明したように本発明によれば、押圧リングの内側に砥液を供給する手段を設けたため、研磨中に押圧リングによって押圧リングの内側へのスラリー状の研磨砥液の流入がさえぎられても、押圧リングの内側のポリッシング部に砥液を直接に供給することにより、研磨に使用される砥液の不足をなくすことができる。したがって、ポリッシング対象物の研磨は、十分な砥液の下に円滑に行われる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング装置に関するものであり、半導体デバイスの製造工程に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は本発明に係るポリッシング装置の第１の実施形態の全体構成を示す断面図である。
【図２】図２は本発明に係るポリッシング装置の第１の実施形態の要部構成を示す断面図である。
【図３】図３は図２のIII−III線矢視図である。
【図４】図４は本発明に係るポリッシング装置の第２の実施形態の要部構成を示す断面図である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図６は図１乃至図５に示すポリッシング装置の改良構造を示す要部断面図である。
【図７】図７は本発明に係るポリッシング装置の第３の実施形態の要部構成を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは図７の要部拡大断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８ＡのVIII−VIII線断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは図７の要部拡大断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９ＡのIX−IX線断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは押圧リングの一部を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは図１０ＡのＸ矢視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは押圧リングの一部を示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは図１１ＡのXI矢視図である。
【図１２】図１２は従来のポリッシング装置の概略構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は従来のポリッシング装置における半導体ウエハと研磨布と弾性マットとの状態を示す拡大断面図である。
【図１４】図１４は本件出願人が先に提案したポリッシング装置の例の主要部を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ トップリング
１Ａ トップリング本体
１Ｂ リテーナリング
２ 弾性マット
３ 押圧リング
３ａ 第１押圧リング部材
３ｂ 第２押圧リング部材
３ｃ 第３押圧リング部材
３ｄ 第４押圧リング部材
３ｆ 押圧面
４ 半導体ウエハ
５ ターンテーブル
６ 研磨布
７ 球ベアリング
８ トップリングシャフト
９ トップリングヘッド
１０ トップリング用エアシリンダ
１１ 回転筒
１２，１５ タイミングプーリ
１４ トップリング用モータ
１６ トップリングヘッドシャフト
１７ 板バネ
１８ 樹脂コーティング
２２ 押圧リング用エアシリンダ
２４ 圧縮空気源
２５ 砥液供給配管
３１ ボルト
３２ 取付フランジ
３２ａ，３４ａ 凹球面
３３ 空間
３４ 駆動軸フランジ
３５ 連通孔
３６ ベアリング受けフランジ
３７ 押圧リング支持ベアリング
３７ｂ ボール
３７ａ ベアリングケース
３８ 回転支持ベアリング
３９ 上下移動支持ベアリング
４０ ベアリング受けリング
５０，６９ ベアリング押さえ
７０ 押圧リングストッパ
７１ カバー
７５，７６，７７ ラビリンス
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング装置に係り、特にポリッシング対象物の周縁部の研磨量を制御する機構を具備したポリッシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、許容される焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来、この種のポリッシング装置は、ターンテーブルとトップリングとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて、砥液を供給しつつ該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨している。
【０００４】
上述したポリッシング装置において、研磨中のポリッシング対象物と研磨布との間の相対的な押圧力がポリッシング対象物の全面に亘って均一でないと、各部分の押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。よって、従来のポリッシング装置においては、上記の押圧力の不均一を避けるための手段として、
(i) トップリングの半導体ウエハ保持面に、弾性を有する例えばポリウレタン等の弾性マットを貼ること、
(ii) ポリッシング対象物の保持部、即ちトップリングを、研磨布の表面に対して傾動可能にすること、
(iii) 研磨布の研磨部の周囲の部分を、トップリング及びポリッシング対象物とは独立して押圧することにより、研磨布の研磨領域とその周囲の段差を防ぐこと、
等が行われている。
【０００５】
図１２は従来のポリッシング装置の一例の主要部を示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨布４２を貼った回転するターンテーブル４１と、回転および押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ４３を保持するトップリング４５と、研磨布４２に砥液Ｑを供給する砥液供給ノズル４８を備えている。トップリング４５はトップリングシャフト４９に連結されており、またトップリング４５はその下面にポリウレタン等の弾性マット４７を備えており、弾性マット４７に接触させて半導体ウエハ４３を保持する。さらにトップリング４５は、研磨中に半導体ウエハ４３がトップリング４５の下面から外れないようにするため、円筒状のガイドリング４６Ａを外周縁部に備えている。ここで、ガイドリング４６Ａはトップリング４５に対して固定されており、その下端面はトップリング４５の保持面から突出するように形成され、ポリッシング対象物である半導体ウエハ４３が保持面内に保持され、研磨中に研磨布４２との摩擦力によってトップリング外へ飛び出さないようになっている。
【０００６】
半導体ウエハ４３をトップリング４５の下面の弾性マット４７の下部に保持し、ターンテーブル４１上の研磨布４２に半導体ウエハ４３をトップリング４５によって押圧するとともに、ターンテーブル４１およびトップリング４５を回転させて研磨布４２と半導体ウエハ４３を相対運動させて研磨する。このとき、砥液供給ノズル４８から研磨布４２上に砥液Ｑを供給する。砥液は、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウエハを研磨する。
【０００７】
図１３は、図１２に示すポリッシング装置による研磨時の半導体ウエハと研磨布と弾性マットの状態を示す拡大断面図である。図１３に示すように、ポリッシング対象物のみが研磨布を押圧する構造になっている場合には、ポリッシング対象物である半導体ウエハ４３の周縁は、研磨布４２との接触／非接触の境界であると同時に、弾性マット４７との接触／非接触との境界になっている。このため、これらの境界であるポリッシング対象物の周縁において、ポリッシング対象物に加わる研磨圧力が不均一になり、ポリッシング対象物の周縁のみが多く研磨され、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまうという欠点があった。
上述した半導体ウエハの縁だれを防止するため、本件出願人は、先に特願平９−１０５２５２号にて半導体ウエハの外周側に位置する研磨布を押圧する構造を有したポリッシング装置を提案している。
【０００８】
図１４は、特願平９−１０５２５２号にて提案したポリッシング装置を示す図である。図１４において、符号５１はトップリングであり、トップリング５１は、トップリング本体５１Ａと、トップリング本体５１Ａの外周部にボルト１８１によって着脱可能に固定されたリテーナリング５１Ｂとからなり、半導体ウエハ５４を収容する凹部５１ａはトップリング本体５１Ａの下面とリテーナリング５１Ｂによって形成されている。そして、トップリング本体５１Ａの下面によって半導体ウエハ５４の上面を保持し、リテーナリング５１Ｂによって半導体ウエハ５４の外周部を保持するようになっている。前記トップリング本体５１Ａおよびリテーナリング５１Ｂの周囲には押圧リング５３が上下動可能に設けられている。また押圧リング５３とトップリング５１との間には、トップリング５１と押圧リングとが直接接触しないようにするためおよびトップリング５１の過度な傾動を抑制するための略Ｕ字状の断面を有する板バネ６７が介装されている。
【０００９】
前記トップリング５１の下面には弾性マット５２が貼着されている。またトップリング５１の下方には、上面に研磨布５６を貼ったターンテーブル５５が設置されている。またトップリング本体５１Ａには凹球面１８２ａを有した取付フランジ１８２が固定されている。トップリング５１の上方にはトップリングシャフト５８が配置されている。トップリングシャフト５８の下端には、凹球面１８４ａを有した駆動軸フランジ１８４が固定されている。そして、前記両凹球面１８２ａ，１８４ａ間には、球ベアリング５７が介装されている。また、トップリング本体５１Ａと取付フランジ１８２との間には空間１８３が形成され、この空間１８３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるようになっている。
【００１０】
前記トップリングシャフト５８はトップリングヘッド５９に固定されたトップリング用エアシリンダ（図示せず）に連結されており、このトップリング用エアシリンダによってトップリングシャフト５８は上下動し、トップリング５１の下端面に保持された半導体ウエハ５４をターンテーブル５５上の研磨布５６に押圧するようになっている。
【００１１】
また、トップリングシャフト５８はトップリング用モータ（図示せず）に連結されており、このトップリング用モータを回転駆動することによってトップリング５１が回転する。トップリング５１の周囲に設けられた押圧リング５３の上端部は押圧リング用エアシリンダ７２に連結されている。押圧リング用エアシリンダ７２はトップリングヘッド５９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ７２は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。トップリング５１と押圧リング５３との間に、トップリング５１の回転を押圧リング５３に伝達するためのキー等の手段が設けられていない。従って、研磨中にトップリング５１はトップリングシャフト５８の軸心まわりに回転するが、押圧リング５３は自身の軸線に対して非回転に構成されている。
【００１２】
トップリング用エアシリンダ及び押圧リング用エアシリンダ７２は、それぞれレギュレータ（図示せず）を介して圧縮空気源（図示せず）に接続されている。そして、トップリングの押圧力に対するガイドリングの押圧力を適宜調整することにより、半導体ウエハの中心部から周縁部、さらには半導体ウエハの外側にある押圧リングの外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハの外周部における研磨量の過不足を防止することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本件出願人が先に特願平９−１０５２５２号において提案したポリッシング装置では、押圧リング５３は、トップリングヘッド５９に固定されたエアシリンダ７２のシャフトのみによって支持されている。エアシリンダ７２は円周上に等間隔に複数（例えば、３個）設けられてはいるが、押圧リング５３はエアシリンダのシャフトの剛性のみに頼った、いわゆる片持ち構造によって支持されている。押圧リング５３の下面には大きな摩擦トルクが作用するため、押圧リング５３を剛性高く、即ち、しっかりと支持できないという問題点があった。そのため、トップリングと押圧リングとの同芯度の確保が難しく、押圧リングがトップリングに対して偏心して半導体ウエハの周縁部近傍の研磨布の全周を均一に押圧できず、これが、半導体ウエハの周縁部の研磨結果に影響を及ぼすという問題点があった。
【００１４】
また、トップリング５１と押圧リング５３との間には、トップリング５１と押圧リングの直接の接触を避けるためおよびトップリングの過度の傾動を抑制するための板バネ６７が介装されているが、上述したように押圧リング５３を支持する構造の剛性が不足しているために、板バネ６７の損耗が激しく、部品交換の頻度が高いという問題点があった。
【００１５】
さらに本件出願人が先に提案したポリッシング装置では、押圧リング５３がトップリング５１の全周を囲み、しかも押圧リング５３がポリッシング対象物である半導体ウエハの研磨中に研磨布５６を下方に押圧しているため、研磨布の表面に供給したスラリー状の研磨砥液の押圧リングの内側への流入が押圧リングでさえぎられてしまい、研磨布とポリッシング対象物との間に位置して実際に研磨に使用される砥液が不足してしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、押圧リングを剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持することができるとともに、押圧リングとトップリングの同芯度を精度良く確保することができるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した目的を達成するため、本発明のポリッシング装置は、上面に研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、前記ポリッシング対象物を収容するトップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置し、前記押圧リングを研磨布に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設け、前記押圧リングをベアリングを介してトップリングに支持させるように構成し、前記ベアリングは、前記押圧リングとトップリングとの相対回転を支持する回転支持用ベアリングと、前記押圧リングのトップリングに対する上下動を支持する上下移動用ベアリングとからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、押圧リングはベアリングを介してトップリングに支持されているため、押圧リングを剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持できるとともに、トップリングと押圧リングとの同芯度を確保することができる。
【００１９】
また本発明によれば、押圧リングは、上下移動用ベアリングによってトップリングに対して上下動が許容されているため、上下動時の押圧リングの摺動抵抗は極めて小さく、押圧リングは円滑に上下動する。
【００２０】
さらに本発明によれば、押圧リングを支持するベアリングへの水等の異物の侵入路に非接触のラビリンスを設置したため、異物の侵入を阻止することができるとともにこの部分からの発塵を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を図面を参照して説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、図１はポリッシング装置の全体構成を示す断面図であり、図２はトップリング及び押圧リングの部分を示す拡大断面図であり、図３は図２のIII−III線矢視図である。
【００２２】
図１および図２において、符号１はトップリングであり、トップリング１は、トップリング本体１Ａと、トップリング本体１Ａの外周部にボルト３１によって着脱可能に固定されたリテーナリング１Ｂとからなり、半導体ウエハ４を収容する凹部１ａはトップリング本体１Ａの下面とリテーナリング１Ｂによって形成されている。そして、トップリング本体１Ａの下面によって半導体ウエハ４の上面を保持し、リテーナリング１Ｂによって半導体ウエハ４の外周部を保持するようになっている。前記トップリング本体１Ａおよびリテーナリング１Ｂの周囲には押圧リング３が上下動可能に設けられている。
【００２３】
前記トップリング１の下面には弾性マット２が貼着されている。またトップリング１の下方には、上面に研磨布６を貼ったターンテーブル５が設置されている。またトップリング本体１Ａには凹球面３２ａを有した取付フランジ３２が固定されている。トップリング１の上方にはトップリングシャフト８が配置されている。トップリングシャフト８の下端には、凹球面３４ａを有した駆動軸フランジ３４が固定されている。そして、前記両凹球面３２ａ，３４ａ間には、球ベアリング７が介装されている。また、トップリング本体１Ａと取付フランジ３２との間には空間３３が形成され、この空間３３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるようになっている。トップリング本体１Ａは空間３３と連通して下面に開口する多数の連通孔３５を有している。弾性マット２も同様に前記連通孔３５に対向した位置に貫通孔を有している。これによって、半導体ウエハ４（図１参照）の上面を真空によって吸着可能であり、又、半導体ウエハ４の上面に液体又は加圧空気を供給できるようになっている。
【００２４】
前記トップリングシャフト８はトップリングヘッド９に固定されたトップリング用エアシリンダ１０に連結されており、このトップリング用エアシリンダ１０によってトップリングシャフト８は上下動し、トップリング１の下端面に保持された半導体ウエハ４をターンテーブル５に押圧するようになっている。
また、トップリングシャフト８はキー（図示せず）を介して回転筒１１に連結されており、この回転筒１１はその外周部にタイミングプーリ１２を有している。そして、タイミングプーリ１２は、タイミングベルト１３を介して、トップリングヘッド９に固定されたトップリング用モータ１４に設けられたタイミングプーリ１５に接続されている。したがって、トップリング用モータ１４を回転駆動することによってタイミングプーリ１５、タイミングベルト１３およびタイミングプーリ１２を介して回転筒１１及びトップリングシャフト８が一体に回転し、トップリング１が回転する。トップリングヘッド９は、フレーム（図示せず）に固定支持されたトップリングヘッドシャフト１６によって支持されている。
【００２５】
トップリング１の周囲に設けられた押圧リング３は、図２に示すように、最下位置にあってアルミナセラミックからなる第１押圧リング部材３ａと、第１押圧リング部材３ａの上方にあるステンレス鋼からなる第２、第３押圧リング部材３ｂ，３ｃとから構成されている。第２および第３押圧リング部材３ｂ，３ｃは、ボルト（図示せず）によって相互に接続されており、第１押圧リング部材３ａは第２押圧リング部材３ｂに接着等によって固定されている。第１押圧リング部材３ａの下端部は、研磨布６を押圧する押圧面３ｆになっている。
【００２６】
トップリング１の取付フランジ３２には、ベアリング受けフランジ３６が固定されている。そして、ベアリング受けフランジ３６と押圧リング３との間には、押圧リング３を支持するための押圧リング支持ベアリング３７が介装されている。押圧リング支持ベアリング３７は、図２および図３に示すように、第３押圧リング部材３ｃに嵌合されたベアリングケ−ス３７ａと、上下２列で全周に亘って配置された多数のボール３７ｂと、ベアリングケース３７ａ内でボール３７ｂを保持するためのリテーナ（図示せず）とを有している。押圧リング支持ベアリング３７は押圧リング３の上端に固定されたベアリング押さえ５０によって上端が押さえられている。
【００２７】
本実施の形態においては、トップリング１と押圧リング３との間に、トップリング１の回転を押圧リング３に伝達するためのキー等の手段が設けられていない。従って、研磨中にトップリング１はトップリングシャフト８の軸心まわりに回転するが、押圧リング３は自身の軸線に対して非回転に構成されており、即ち、トップリング１と押圧リング３との間には相対回転が生ずるが、この際、トップリング１に固定されたベアリング受けフランジ３６の外周面は、ボール３７ｂが転動するベアリング転動面３６Ｒを構成している。押圧リング支持ベアリング３７は、回転支持ベアリングと上下移動支持ベアリングの両者の機能を有しており、トップリング１と押圧リング３とは押圧リング支持ベアリング３７の回転支持ベアリング機能によって相対回転が許容され、押圧リング３は押圧リング支持ベアリング３７の上下移動支持ベアリング機能によってトップリング１に対して上下動が許容されている。
【００２８】
押圧リング３の第３押圧リング部材３ｃには、押圧リング用エアシリンダ２２のシャフト２２ａの下端部が係合している。押圧リング用エアシリンダ２２はトップリングヘッド９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ２２は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。またリテーナリング１Ｂはステンレス鋼等の金属からなり、リテーナリング１Ｂの外周部には、下部に半径方向内方に傾斜したテーパ面１Ｂｔを形成して下部側を上部側より薄肉に形成している。一方、押圧リング３の内周部にリテーナリング１Ｂのテーパ面１Ｂｔに対応した位置に半径方向内方に傾斜したテーパ面３ｔを形成し、押圧リング３の押圧面３ｆをトップリング１に保持された半導体ウエハ４の周縁部に可能な限り近づけるようにしている。
上述のリテーナリング１Ｂおよび押圧リング３の構成により、押圧リング３の押圧面３ｆの内周縁と半導体ウエハ４の周縁部との離間距離を短かくすることができるため、押圧リング３は半導体ウエハ４の周縁部近傍の研磨布６を押圧することができる。
【００２９】
図１に示すように、トップリング用エアシリンダ１０及び押圧リング用エアシリンダ２２は、それぞれレギュレータＲ１，Ｒ２を介して圧縮空気源２４に接続されている。そして、レギュレータＲ１によってトップリング用エアシリンダ１０へ供給する空気圧を調整することによりトップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧力を調整することができ、レギュレータＲ２によって押圧リング用エアシリンダ２２へ供給する空気圧を調整することにより押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力を調整することができる。
また、ターンテーブル５の上方には砥液供給配管２５が設置されており、砥液供給配管２５によってターンテーブル５上の研磨布６上に研磨砥液Ｑが供給されるようになっている。
【００３０】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング１の下面に半導体ウエハ４を保持させ、トップリング用エアシリンダ１０を作動させてトップリング１をターンテーブル５に向かって押圧し、回転しているターンテーブル５の上面の研磨布６に半導体ウエハ４を押圧する。一方、砥液供給配管２５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布６に研磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ４の研磨される面（下面）と研磨布６の間に研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行われる。
【００３１】
トップリング用エアシリンダ１０によるトップリング１の押圧力に応じて押圧リング用エアシリンダ２２による押圧リング３の研磨布６への押圧力を適宜調整して半導体ウエハ４の研磨を行う。研磨中にレギュレータＲ１によってトップリング１が半導体ウエハ４をターンテーブル５上の研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１を変更でき、レギュレータＲ２によって押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を変更できる（図１参照）。したがって、研磨中に、押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を、トップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１に応じて変更することができる。この押圧力Ｆ１に対する押圧力Ｆ２を適宜調整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周縁部、さらには半導体ウエハ４の外側にある押圧リング３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハ４の周縁部における研磨量の過不足を防止することができる。
【００３２】
また半導体ウエハ４の周縁部で内部側より意図的に研磨量を多くし又は逆に少なくしたい場合には、押圧リングの押圧力Ｆ２をトップリングの押圧力Ｆ１に基づいて最適な値に選択することにより、半導体ウエハ４の周縁部の研磨量を意図的に増減できる。
【００３３】
本実施の形態においては、押圧リング３が押圧リング支持ベアリング３７を介してトップリング１に支持されているため、押圧リング３が剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持される。また押圧リング３は、押圧リング支持ベアリング３７の上下移動支持ベアリング機能によってトップリング１に対して上下動が許容されているため、上下動時の押圧リング３の摺動抵抗は極めて小さく、押圧リング３は円滑に上下動する。
【００３４】
また押圧リング３がトップリング１の軸線と同芯に配置された押圧リング支持ベアリング３７によって支持されているため、押圧リング３とトップリング１との同芯度を精度良く確保することができる。この結果、押圧リング３とトップリング１との間隔、ひいては、押圧リング３の内周縁とトップリング１に支持された半導体ウエハ４の外周縁の間隔を全周に亘って均一に保つことができる。さらにこのことから、押圧リング３と、トップリング１すなわち半導体ウエハ４との間隔を従来以上に、即ち前述のリテーナリングと押圧リングのテーパ面を設けただけの場合以上に小さくすることが可能になり、性能の安定と制御の容易性が実現できる。具体的には、ウエハの研磨面のより周縁に近いところまで均一に研磨できるので１枚のウエハから得られる半導体デバイス製品の数が増え、また研磨時の押圧リングの押圧力等の運転条件を変化させたときの応答性が良くなる。
【００３５】
また、図１４に示す、先に本件出願人によって提案されたポリッシング装置においては、押圧リングとトップリングとの間にトップリングの傾動抑制用の板バネを介装していたが、本実施の形態においては、押圧リングがトップリングに直接接触する可能性が減り、また、トップリングが過度に傾動する可能性も減るので、この板バネの必要性がなくなる。この部材は消耗部材として取り扱われていたため、結果として、消耗部材のコストの低減につながる。
【００３６】
図４および図５は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の作用又は機能を有する部材は同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態においては、第１の実施の形態における押圧リング支持ベアリング３７の回転支持ベアリング機能と上下移動支持ベアリング機能を分割してそれぞれの機能を個別のベアリング３８，３９に分担させるようにしたものである。即ち、トップリング１の取付フランジ３２の外周部には回転支持ベアリング３８を介してベアリング受けリング４０が設けられており、ベアリング受けリング４０と押圧リング３との間には上下移動支持ベアリング３９が介装されている。回転支持ベアリング３８は通常のラジアルベアリングからなっている。上下移動支持ベアリング３９は図４および図５に示すように、円周上に３カ所設置されており、各上下移動支持ベアリング３９は押圧リング３に固定されたベアリング転動面３９Ｒを有した板状部材３９ａと、２行２列の４個の短円柱状ロ−ラ３９ｂと、ローラ３９ｂを収容するベアリングケース３９ｃとからなっている。ベアリングケース３９ｃはベアリング受けリング４０に固定されており、ベアリング受けリング４０にはベアリング押さえ６９が固定されている。
【００３７】
押圧リング３の上端部には押圧リングストッパ７０が固定され、また取付フランジ３２の上端部にはカバー７１が固定されている。そして、回転支持ベアリング３８と上下移動支持ベアリング３９とを囲むように３つのラビリンス７５，７６，７７が形成されている。即ち、ベアリング押さえ６９、押圧リングストッパ７０、およびカバー７１との間にはラビリンス７５が形成され、ベアリング受けリング４０と取付フランジ３２との間にはラビリンス７６が形成され、押圧リング３の第３押圧リング部材３ｃとリテーナ１Ｂとの間にはラビリンス７７が形成されている。
図４および図５に示す本実施の形態によれば、第１の実施形態と比べてベアリングの支持の位置を研磨面に対して近づけることが可能となる。その結果、押圧リング３の支持安定性をより確保することが可能となる。
【００３８】
また、第１の実施形態では二つの動作を一つのベアリングで受けていたため、ボールの動作面、すなわち転動面ではボールが同時に２方向に動くように点当たりすることになる。従って、転動面の硬さによっては、当たり面においてより大きな摩耗が発生し、ベアリングの寿命が短くなる可能性がある。本実施の形態では、トップリング１と押圧リング３との相対回転は回転支持ベアリング３８により支持され、押圧リング３のトップリング１に対する上下動は上下移動支持ベアリング３９で支持される。すなわち、一つのベアリングに対しては、１方向の動作のみを与えることが可能になり、転動面を線接触にすることで、ベアリングの寿命の向上にも寄与することが可能である。
【００３９】
上述の構造を採用するに際して、ベアリング設置部に対しては異物の進入、例えば、水、研磨液等の液体や研磨くず等の固体物の侵入は好ましくない。従って、ベアリングの周辺に、上記の液体や固体物が入らないようにする必要があり、その手段として、その周辺を接触型のシールによって機械的にシールするか、ラビリンス等の構造で覆う等の方法が考えられる。例えば、機械的にシールした場合には接触部においては少なからず摩耗が生じ、シール自体が消耗部材となる可能性がある。また、摩耗するということは、摩耗による異物の発生にもつながり、それ自身が異物の発生源になりかねない。それに対して、図４に示すようなラビリンス構造は非接触であるため、上述のような懸念はない。さらに、複数のラビリンス７５，７６，７７を並べることで、異物の侵入阻止の精度の向上も可能である。また、研磨面に対しても、必要外の異物の侵入は好ましくなく、上記ラビリンス構造の採用により、研磨面より上の部分で発生した異物の落下を防ぐ効果も期待できる。第２の実施形態における他の作用効果は第１の実施形態と同様である。
【００４０】
図６は図１乃至図５に示すポリッシング装置の改良構造を示す要部断面図である。図６に示す例においては、トップリング本体１Ａの上端外周部と取付フランジ３２の下端外周部とにインロー部ＩＮを形成し、トップリング本体１Ａと取付フランジ３２とを嵌合により位置決めしている。そのため、これら両部材を嵌合するだけでトップリング本体１Ａと取付フランジ３２との芯出しが行われ、組立性が向上する。またトップリング本体１Ａと取付フランジ３２との間に形成された真空や加圧空気を供給するための空間３３をシールするＯリング８０を取付フランジ３２とトップリング１Ａとを固定するボルト８１の内側に設けている。そのため、ボルト８１の部分にシール性のあるワッシャを設ける必要がない。
【００４１】
一方、押圧リング３においては、第３押圧リング部材３ｃの上部に洗浄水供給管８２が固定されるとともに下端に洗浄水吐出口８３が形成されている。第１押圧リング部材３ａを保持する第２押圧リング部材３ｂの上端に環状流路８４が形成されている。環状流路８４は円周方向に所定間隔をおいて設けられた複数の連通路８５を介して第２押圧リング部材３ｂの内周面に連通している。また第２押圧リング部材３ｂには、下部に円周方向に間隔をおいて複数のドレン穴８６が形成されている。そして、第２押圧リング部材３ｂの内周面は内方に凹んでおり、リテーナリング１Ｂと押圧リング３との間に比較的広い空間８８が形成されている。また第２押圧リング部材３ｂの内外周面はポリ四ふっ化エチレンからなる樹脂コーティング８９がなされている。
【００４２】
上述の押圧リング３の構成において、ガイドリング１Ｂと押圧リング３との間に入ったスラリー状の研磨砥液は、空間８８の部分からドレン穴８６を介して押圧リング３の外部に流出する。従って、ガイドリング１Ｂの上部へのスラリー状の研磨砥液の侵入を防ぐことができる。
【００４３】
また、洗浄水供給管８２から適宜洗浄水を供給することにより、洗浄水は洗浄水吐出口８３、環状流路８４および連通路８５を通ってガイドリング１Ｂと押圧リング３との間の空間８８に流入する。その後、洗浄水はガイドリング１Ｂと押圧リング３との間隙９１から流出する流路とドレン穴８６を通って押圧リング３の外部に流出する系路とをとり、これによりガイドリング１Ｂと押圧リング３とが洗浄される。なお、第２押圧リング部材３ｂと第３押圧リング部材３ｃとの外周側の接続部には間隙９０が形成されているため、環状流路８４内の洗浄水は間隙９０を通って押圧リング３の外周面を流れるため、押圧リング３の外周面が洗浄される。また、押圧リング３の第２押圧リング部材３ｂの内外面に樹脂コーティング８９が施されているため、スラリー状の研磨砥液が付着しにくく、またたとえ付着したとしても洗浄水の供給によって研磨砥液を容易に除去できる。
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、押圧リングがベアリングを介してトップリングに支持されているため、押圧リングが剛性高く、即ち、十分にしっかりと支持される。また押圧リングは、ベアリングの上下移動支持ベアリング機能又は専用の上下移動支持ベアリングによってトップリングに対して上下動が許容されているため、上下動時の押圧リングの摺動抵抗は極めて小さく、押圧リングは円滑に上下動する。
【００４５】
また押圧リングがトップリングの軸線と同芯に配置されたベアリングによって支持されているため、押圧リングとトップリングとの同芯度を精度良く確保することができる。この結果、押圧リングとトップリングとの間隔、ひいては、押圧リングの内周縁とトップリングに支持された半導体ウエハの外周縁の間隔を全周に亘って均一に保つことができる。さらに、この間隔を均一に保つことができることにより、間隔をより小さく設定できるようになり、研磨の性能が向上する。
【００４６】
また本発明によれば、押圧リングを支持するベアリングへの水等の異物の侵入路に非接触のラビリンスを設置したため、異物の侵入を阻止することができるとともにこの部分からの発塵を防ぐことができる。
【００４７】
次に、本発明に係るポリッシング装置の第３の実施形態を図７乃至図１１を参照して説明する。図７はトップリング及び押圧リングの部分を示す拡大断面図であり、図８Ａは図７の要部拡大断面図であり、図８Ｂは図８ＡのVIII−VIII線断面図である。
【００４８】
図７において、符号１はトップリングであり、トップリング１は、トップリング本体１Ａと、トップリング本体１Ａの外周部にボルト３１によって着脱可能に固定されたリテーナリング１Ｂとからなり、半導体ウエハ４を収容する凹部１ａはトップリング本体１Ａの下面とリテーナリング１Ｂによって形成されている。そして、トップリング本体１Ａの下面によって半導体ウエハ４（図１参照）の上面を保持し、リテーナリング１Ｂによって半導体ウエハ４の外周部を保持するようになっている。前記トップリング本体１Ａおよびリテーナリング１Ｂの周囲には押圧リング３が上下動可能に設けられている。また押圧リング３とトップリング１との間には、トップリング１の過度な傾動を抑制するための略Ｕ字状の断面を有する板バネ１７が介装されている。
【００４９】
またトップリング本体１Ａには凹球面３２ａを有した取付フランジ３２が固定されている。トップリング１の上方にはトップリングシャフト８が配置されている。トップリングシャフト８の下端には、凹球面３４ａを有した駆動軸フランジ３４が固定されている。そして、前記両凹球面３２ａ，３４ａ間には、球ベアリング７が介装されている。また、トップリング本体１Ａと取付フランジ３２との間には空間３３が形成され、この空間３３に真空、加圧空気、水等の液体が供給できるようになっている。トップリング本体１Ａは空間３３と連通して下面に開口する多数の連通孔３５を有している。弾性マット２も同様に前記連通孔３５に対向した位置に開口を有している。これによって、半導体ウエハ４（図１参照）の上面を真空によって吸着可能であり、又、半導体ウエハ４の上面に液体又は加圧空気を供給できるようになっている。
【００５０】
トップリング１の周囲に設けられた押圧リング３は、図７および図８Ａに示すように、最下位置にあってアルミナセラミックからなる第１押圧リング部材３ａと、第１押圧リング部材３ａの上方にあるステンレス鋼からなる第２，第３押圧リング部材３ｂ，３ｃと、最上方位置にあるステンレス鋼からなる第４押圧リング部材３ｄとから構成されている。第２〜第４押圧リング部材３ｂ〜３ｄは、ボルトによって相互に接続されており、第１押圧リング部材３ａは第２押圧リング部材３ｂに接着等によって固定されている。第１押圧リング部材３ａの下端部は、内周側のみが下方に突出して突出部３ｅを形成しており、この突出部３ｅの下端面のみが研磨布６を押圧する押圧面３ｆになっている。
【００５１】
前記押圧面３ｆの半径方向の幅又は厚さｔは、２ｍｍ〜６ｍｍに設定されている。押圧リング３の上端部は押圧リング用エアシリンダ２２に連結されている。押圧リング用エアシリンダ２２はトップリングヘッド９に固定されている。押圧リング用エアシリンダ２２は円周上に複数個（例えば３個）配設されている。またリテーナリング１Ｂはステンレス鋼等の金属からなり、リテーナリング１Ｂの外周部には、下部に半径方向内方に傾斜したテーパ面１Ｂｔを形成して下部側を上部側より薄肉に形成している。一方、押圧リング３の内周部にリテーナリング１Ｂのテーパ面に対応した位置に半径方向内方に傾斜したテーパ面３ｔを形成し、押圧リング３の押圧面３ｆをトップリング１に保持された半導体ウエハ４の周縁部に可能な限り近づけるようにしている。
【００５２】
上述のリテーナリング１Ｂおよび押圧リング３の構成により、押圧リング３の押圧面３ｆの内周縁と半導体ウエハ４の周縁部との離間距離を短かくすることができるため、押圧リング３は半導体ウエハ４の周縁部近傍の研磨布６を押圧することができる。したがって、半導体ウエハ４の周縁部が過研磨されることを防止できる。またリテーナリング１Ｂは、図８Ａの太線に示すように、その下部内外周面および下端面に樹脂コーティング１８が施されている。樹脂コーティング１８はＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ポリビニール等が好ましく、その膜厚は１００ミクロン以内が適当である。金属製のリテーナリング１Ｂに樹脂コーティング１８を施したため、半導体ウエハ４への金属汚染を防止することができる。
【００５３】
本実施例においては、トップリング１と押圧リング３との間に、トップリング１の回転を押圧リング３に伝達するためのキー等の手段が設けられていない。従って、研磨中にトップリング１はトップリングシャフト８の軸心まわりに回転するが、押圧リング３は自身の軸線に対して非回転に構成されている。そのため、トップリング１の回転力が押圧リング３へ伝達しないので、トップリングシャフト８の回転負荷が少なくなる。また、押圧リング３をトップリングヘッド９に固定された押圧リング用エアシリンダ２２によって直接作動させることができるため、装置構造が簡易になる。
【００５４】
また、押圧リング３の第２押圧リング部材３ｂの周壁には、図７、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、この周壁を貫通する砥液供給孔３ｍが放射状に複数個（例えば６個）形成されている。複数の砥液供給孔３ｍのうち、ターンテーブル５の回転方向Ｒの上流側に位置する複数（例えば３個）の開口部には、図８Ｂに示すように、コネクタ１０７ａを介して砥液供給チューブ１００の各分岐管１０１が接続されている。そして、砥液供給チューブ１００は砥液供給源１０２に接続されている。他の砥液供給孔３ｍの開口部は栓部材１０３によって閉塞されている。また砥液供給チューブ１００には、供給する砥液の流量を制御するポンプ１０４と、このポンプ１０４の上流側に位置して砥液の供給を開始および停止する開閉弁１０５ａが設けられている。砥液供給孔３ｍ、コネクタ１０７ａ、分岐管１０１、砥液供給チューブ１００、ポンプ１０４および砥液供給源１０２は、砥液供給手段を構成しており、押圧リング３の内側に砥液を供給できるようになっている。押圧リング３が非回転に構成されているため、砥液供給源１０２から砥液供給孔３ｍへの砥液の供給がロータリジョイント等を介さずに簡易に行える。
【００５５】
前記砥液供給手段から、押圧リング３の内側に砥液を供給することにより、半導体ウエハ４の研磨中に押圧リング３によって押圧リング３の内側へのスラリー状の研磨砥液の流入がさえぎられても、研磨に使用される砥液の不足をなくすことができる。そのため、ポリッシング対象物の研磨は、十分な砥液の下で円滑に行われる。
【００５６】
前記砥液供給チューブ１００の開閉弁１０５ａとポンプ１０４との間には、洗浄液供給チューブ１０８ａが接続され、このチューブ１０８ａは洗浄液供給源１０９に接続されて、洗浄手段が構成されている。前記洗浄液供給チューブ１０８ａにも開閉弁１０５ｂが介装されている。これにより、開閉弁１０５ｂを開いて前記洗浄手段から前記砥液供給手段の砥液供給チューブ１００および砥液供給孔３ｍに洗浄液を供給することにより、内部に付着した砥液を洗い流すことができる。
【００５７】
また押圧リング３の第２押圧リング部材３ｂと第３押圧リング部材３ｃとの間には、図９Ａ（図７の要部拡大断面図）及び図９Ｂ（図９ＡのIX−IX線断面図）に示すように、第２押圧リング部材３ｂの上面にその全周に亘って形成された円周溝からなる洗浄液流路３ｉが設けられている。第２押圧リング部材３ｂには、前記洗浄液流路３ｉに連通して外周面に開口する洗浄液供給孔３ｊと、前記洗浄液流路３ｉに連通して内周面に開口する洗浄液吐出孔３ｋが放射状に複数個設けられている。洗浄液供給孔３ｊの開口部には、コネクタ１０７ｂを介して洗浄液供給チューブ１０８ｂが接続されている。洗浄液供給チューブ１０８ｂも開閉弁１０６を介して、前述の洗浄液供給チューブ１０８ａと同様に洗浄液供給源１０９に接続されている。洗浄液吐出孔３ｋ、洗浄液流路３ｉ、洗浄液供給孔３ｊ、コネクタ１０７ｂ、洗浄液供給チューブ１０８ｂおよび洗浄液供給源１０９は、洗浄液供給手段を構成している。押圧リング３が非回転に構成されているため、洗浄液供給源１０９から洗浄液流路３ｉへの洗浄液の供給及び洗浄液吐出孔３ｋからの洗浄液の吐出がロータリジョイント等を介さずに簡易に行える。
【００５８】
前記洗浄液供給手段から、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間隙に、適宜、洗浄液を供給することにより、前記間隙に入り込んだスラリー状の研磨砥液を洗い流すことができる。そのため、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間に研磨砥液が固着することがなく、押圧リング３の円滑な動きを確保することができる。
【００５９】
また、押圧リング３には、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間隙に溜まる空気等の気体を排出するための複数のガス抜き穴３ｖが形成されている（図８Ａ参照）。したがって、押圧リング３とトップリング１のリテーナリング１Ｂとの間隙に気体がこもる（充満する）ことがないため、押圧リング３の上下動が円滑に行われる。よって、研磨開始時に、押圧リング３は最適なタイミングで研磨布６に接触してこれを所望の押圧力で押圧することができる。
【００６０】
図１０Ａは押圧リングの一部を示す斜視図であり、図１０Ｂは図１０ＡのＸ矢視図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、押圧リング３には、砥液供給孔３ｍ、砥液供給孔３ｍの開口端より下方に延びる砥液供給溝３ｐ、洗浄液吐出孔３ｋおよび洗浄液供給流路３ｉが形成されている。砥液供給孔３ｍに供給された砥液は、砥液案内溝３ｐに沿って流下して研磨布６に達する。
【００６１】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、押圧リングの他の実施形態を示す図であり、図１１Ａは押圧リングの一部を示す斜視図であり、図１１Ｂは図１１ＡのXI矢視図である。押圧リング３の内周面は段差がなく平滑な円周面になっている。押圧リング３に、砥液供給孔３ｍ、洗浄液吐出孔３ｋおよび洗浄液流路３ｉが設けられていることは図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態と同様である。そして、押圧リング３の内周面には、前記洗浄液吐出孔３ｋの開口端と前記砥液供給孔３ｍの開口端とを結ぶ洗浄液案内溝３ｎと、前記砥液供給孔３ｍの開口端から下方に延びる砥液案内溝３ｐが形成されている。よって、砥液供給孔３ｍに供給された砥液は、砥液案内溝３ｐに沿って流下して研磨布６に達する。また、砥液供給孔３ｍおよび砥液案内溝３ｐに付着した砥液は、洗浄手段によって砥液供給孔３ｍに供給されて砥液案内溝３ｐに沿って流れる洗浄液と、洗浄液供給手段によって洗浄液吐出孔３ｋから吐出されて洗浄液案内溝３ｎから砥液供給孔３ｍを介して砥液案内溝３ｐに沿って流れる洗浄液の双方で洗浄される。
【００６２】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング１の下面に半導体ウエハ４を保持させ、トップリング用エアシリンダ１０を作動させてトップリング１をターンテーブル５に向かって押圧し、回転しているターンテーブル５の上面の研磨布６に半導体ウエハ４を押圧する。一方、砥液供給ノズル２５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布６に研磨砥液Ｑが保持されており、同時に、砥液供給手段によって、押圧リング３の内側に砥液を供給することにより、半導体ウエハ４の研磨される面（下面）と研磨布６の間に十分な研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行われる。
【００６３】
トップリング用エアシリンダ１０によるトップリング１の押圧力に応じて押圧リング用エアシリンダ２２による押圧リング３の研磨布６への押圧力を適宜調整して半導体ウエハ４の研磨を行う。研磨中にレギュレータＲ１によってトップリング１が半導体ウエハ４をターンテーブル５上の研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１を変更でき、レギュレータＲ２によって押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を変更できる（図１参照）。したがって、研磨中に、押圧リング３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ２を、トップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押圧力Ｆ１に応じて変更することができる。この押圧力Ｆ１に対する押圧力Ｆ２を適宜調整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周縁部、さらには半導体ウエハ４の外側にある押圧リング３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一になる。そのため、半導体ウエハ４の周縁部における研磨量の過不足を防止することができる。
【００６４】
また半導体ウエハ４の周縁部で内部側より意図的に研磨量を多くし又は逆に少なくしたい場合には、押圧リング３の押圧力Ｆ２をトップリング１の押圧力Ｆ１に基づいて最適な値に選択することにより、半導体ウエハ４の周縁部の研磨量を意図的に増減できる。
【００６５】
そして、例えば半導体ウエハ４の研磨を終了した後の次の研磨を行う前に、押圧リング３とトップリング１との間隙に洗浄液を供給して、押圧リング３とトップリング１との間隙に入り込んだスラリー状の研磨砥液を洗い流し、同時に、洗浄手段を介して、砥液供給手段の砥液供給チューブ１００および砥液供給孔３ｍに洗浄液を供給して、ここに付着した砥液を洗い流す。
【００６６】
本実施例によれば、押圧リング３の内側に砥液を供給する手段を設けたため、半導体ウエハ４の研磨中に押圧リング３によって押圧リング３の内側へのスラリー状の研磨砥液の流入がさえぎられても、押圧リング３の内側に砥液を供給することにより、研磨に使用される砥液の不足をなくすことができる。したがって、ポリッシング対象物の研磨は、十分な砥液の下に円滑に行われる。そして、大径の半導体ウエハ４の場合にも、充分な量の砥液が確保される。
【００６７】
また、本実施例によれば、リテーナリング１Ｂと押圧リング３とを最適な材質のものを選択することができる。リテーナリング１Ｂは、内周面が半導体ウエハ４に接触し、下端が研磨布６に接触しないため、金属に樹脂コーティング１８を施す等の手段により比較的柔らかな表面を有する材料から選ぶことができる。硬い材料を用いると、研磨中に半導体ウエハ４が破損することがあるからである。またリテーナリング１Ｂと押圧リング３とが接触したとしても、両者は樹脂コーティング１８を介して接触するため、金属同士の接触がなく、押圧リング３とリテーナリング１Ｂの相対運動（上下運動および回転運動）が円滑に行われる。
【００６８】
また第１押圧リング３ａは、半導体ウエハ４に接触せず、かつ研磨布６と接触するために、アルミナセラミック等の硬度が高く耐摩耗性に富み、かつ摩擦係数の低い材料から選択することができる。押圧リングは、摩耗が少なく、かつ研磨布との摩擦抵抗が小さく、又、押圧リングの摩耗粉が半導体ウエハ４上の半導体デバイスに悪影響を与えないものが望ましい。第１押圧リング３ａは、上述したように半導体ウエハ４と直接接触することがないために、この面からの制約がないので、上記要請を満たすような最適な材質であるアルミナセラミックを選択することができる。なお、押圧リングの材質としてアルミナセラミック以外に炭化ケイ素（ＳｉＣ）やジルコニア等のセラミックであってもよい。
【００６９】
なお、本実施例では、押圧リング３を非回転に構成した例を示しているが、押圧リングを回転自在に構成し、ロータリージョイントを介して押圧リングの内側に砥液を供給するようにしても良い。
【００７０】
以上説明したように本発明によれば、押圧リングの内側に砥液を供給する手段を設けたため、研磨中に押圧リングによって押圧リングの内側へのスラリー状の研磨砥液の流入がさえぎられても、押圧リングの内側のポリッシング部に砥液を直接に供給することにより、研磨に使用される砥液の不足をなくすことができる。したがって、ポリッシング対象物の研磨は、十分な砥液の下に円滑に行われる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング装置に関するものであり、半導体デバイスの製造工程に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は本発明に係るポリッシング装置の第１の実施形態の全体構成を示す断面図である。
【図２】図２は本発明に係るポリッシング装置の第１の実施形態の要部構成を示す断面図である。
【図３】図３は図２のIII−III線矢視図である。
【図４】図４は本発明に係るポリッシング装置の第２の実施形態の要部構成を示す断面図である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図６は図１乃至図５に示すポリッシング装置の改良構造を示す要部断面図である。
【図７】図７は本発明に係るポリッシング装置の第３の実施形態の要部構成を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは図７の要部拡大断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは図８ＡのVIII−VIII線断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは図７の要部拡大断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９ＡのIX−IX線断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは押圧リングの一部を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは図１０ＡのＸ矢視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは押圧リングの一部を示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは図１１ＡのXI矢視図である。
【図１２】図１２は従来のポリッシング装置の概略構造を示す断面図である。
【図１３】図１３は従来のポリッシング装置における半導体ウエハと研磨布と弾性マットとの状態を示す拡大断面図である。
【図１４】図１４は本件出願人が先に提案したポリッシング装置の例の主要部を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ トップリング
１Ａ トップリング本体
１Ｂ リテーナリング
２ 弾性マット
３ 押圧リング
３ａ 第１押圧リング部材
３ｂ 第２押圧リング部材
３ｃ 第３押圧リング部材
３ｄ 第４押圧リング部材
３ｆ 押圧面
４ 半導体ウエハ
５ ターンテーブル
６ 研磨布
７ 球ベアリング
８ トップリングシャフト
９ トップリングヘッド
１０ トップリング用エアシリンダ
１１ 回転筒
１２，１５ タイミングプーリ
１４ トップリング用モータ
１６ トップリングヘッドシャフト
１７ 板バネ
１８ 樹脂コーティング
２２ 押圧リング用エアシリンダ
２４ 圧縮空気源
２５ 砥液供給配管
３１ ボルト
３２ 取付フランジ
３２ａ，３４ａ 凹球面
３３ 空間
３４ 駆動軸フランジ
３５ 連通孔
３６ ベアリング受けフランジ
３７ 押圧リング支持ベアリング
３７ｂ ボール
３７ａ ベアリングケース
３８ 回転支持ベアリング
３９ 上下移動支持ベアリング
４０ ベアリング受けリング
５０，６９ ベアリング押さえ
７０ 押圧リングストッパ
７１ カバー
７５，７６，７７ ラビリンス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、
前記ポリッシング対象物を収容するトップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置し、前記押圧リングを研磨布に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設け、前記押圧リングをベアリングを介してトップリングに支持させるように構成し、
前記ベアリングは、前記押圧リングとトップリングとの相対回転を支持する回転支持用ベアリングと、前記押圧リングのトップリングに対する上下動を支持する上下移動用ベアリングとからなることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】
前記ベアリングへの水等の異物の侵入を防止するため、前記ベアリングへの異物の侵入路にラビリンスを設けたことを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項３】
前記押圧リングとトップリングとの間隙に洗浄液を供給する洗浄液供給手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のポリッシング装置。
【請求項１】
上面に研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて所定の力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、
前記ポリッシング対象物を収容するトップリングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置し、前記押圧リングを研磨布に対して可変の押圧力で押圧する押圧手段を設け、前記押圧リングをベアリングを介してトップリングに支持させるように構成し、
前記ベアリングは、前記押圧リングとトップリングとの相対回転を支持する回転支持用ベアリングと、前記押圧リングのトップリングに対する上下動を支持する上下移動用ベアリングとからなることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】
前記ベアリングへの水等の異物の侵入を防止するため、前記ベアリングへの異物の侵入路にラビリンスを設けたことを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項３】
前記押圧リングとトップリングとの間隙に洗浄液を供給する洗浄液供給手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のポリッシング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−７５９９７（Ｐ２００７−７５９９７Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４５６６１（Ｐ２００６−３４５６６１）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【分割の表示】特願平１１−５５０２９６の分割
【原出願日】平成１１年４月５日（１９９９．４．５）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【分割の表示】特願平１１−５５０２９６の分割
【原出願日】平成１１年４月５日（１９９９．４．５）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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