研磨ヘッド
【課題】チャックベースが基準値よりも下降した場合にも、チャックベースを引上げる力を高く維持できるトップリングを提供する。
【解決手段】トップリング７の筒状縁部８とボトムリング９の間に外周が挟まれたゴム板１４と、外周が筒状縁部８の内周よりも小さく尚且つ外周がトップリング７の内周と同程度の円板状の板金よりなる板ばね部材１３を組み合わせたことにより、所定の張り（テンション）保った状態でゴム板１４を保持する。チャックベース２１が下降した場合には、ゴム板１４の上に配置されている板ばね部材１３もゴム板１４の形状に倣ってしなるため、ゴム板１４の弾性力と板ばね部材１３の弾性力によってチャックベース２１を引上げる方向に反力が働く。
【解決手段】トップリング７の筒状縁部８とボトムリング９の間に外周が挟まれたゴム板１４と、外周が筒状縁部８の内周よりも小さく尚且つ外周がトップリング７の内周と同程度の円板状の板金よりなる板ばね部材１３を組み合わせたことにより、所定の張り（テンション）保った状態でゴム板１４を保持する。チャックベース２１が下降した場合には、ゴム板１４の上に配置されている板ばね部材１３もゴム板１４の形状に倣ってしなるため、ゴム板１４の弾性力と板ばね部材１３の弾性力によってチャックベース２１を引上げる方向に反力が働く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状部材の研磨装置に関し、特に、半導体ウェーハ，ＬＣＤ用ガラス板のような薄板状部材の研磨工程に使用する研磨装置のリテーナ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている一般的なウェーハ製造工程は、以下のような工程からなっている。まず、種結晶を成長させて形成された略円柱状のインゴットを、ワイヤソーによりスライスして円板状のウェーハを形成する。その後、ウェーハの形状を整えるために外周及び表裏両面を研削盤によって研削し、ウェーハの表裏面を平坦化する。更に、研磨装置によってウェーハの表裏面を鏡面研磨し、平坦度及び表面粗さが十分なウェーハに仕上げる。
【０００３】
上記ウェーハ製造の研磨工程に用いられる研磨装置として、図５に示すような真空チャックを用いた研磨装置が知られている。図５は、研磨装置の一部を模式的に示した縦断面図である。この研磨装置は、大別して、研磨定盤１と研磨ヘッド２、スラリノズル３とから構成されている。
【０００４】
研磨定盤１は、例えば、被研磨物であるウェーハ２７の直径の２倍以上の直径からなる面積の平面を備え、その平面上には、例えば、ポリエステル樹脂製の不織布などの研磨クロス５が接着剤などで貼着されていて、定盤回転軸４を中心に、例えば、３０ｒｐｍで回転するように構成されている。
【０００５】
研磨ヘッド２は、研磨定盤１の上方に位置し、研磨定盤１の定盤回転軸４から外れた位置にヘッド回転軸６を配置し、このヘッド回転軸６を中心として研磨定盤１の回転数と同数の３０ｒｐｍで回転するように構成されている。そして、この研磨ヘッド２は、ウェーハ２７を保持する保持手段として真空チャック機構を備えている。
【０００６】
真空チャック機構は、ウェーハ２７の上面（基準面）を吸引するために、複数の吸引穴３４を設けた吸引面と、研磨ヘッド２のヘッド回転軸６中心に設けられた吸引管２２、及び、吸引管２２に接続された吸引ポンプ（不図示）などから構成されている。また、スラリノズル３は研磨定盤１の回転中心部付近で研磨クロス５とウェーハ２７との間に研磨液（スラリ）を供給する。
【０００７】
真空チャックの外周には、リング状のリテーナ４０が設けられている。このリテーナ４０は真空チャックに固定されており、ウェーハ２７の横方向のずれを防止する役割を果たしている。また、リテーナ４０を配置することにより、ウェーハ２７の外周部における研磨クロス５からの圧力をリテーナ４０で受け、ウェーハ２７の被研磨面にかかる面圧力を均一にし、研磨後のウェーハ２７の平坦度を向上させると共に、ウェーハ外周部における面ダレを防止することもできる。
【特許文献１】特開平６−１２６６１５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５６７１２号公報
【特許文献３】特開平１０−２３５５５４号公報
【特許文献４】特開２００１−２９８００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
リテーナをセラミックス材で構成しウェーハの周囲に配置する技術が特開平８−１８７６５７号公報に記載されている。しかしながら、リテーナ４０の形状すなわちリテーナの高さ分布がウェーハ２７に転写されるという問題があった。図６は、この問題点を示すために、リテーナ４０とウェーハ２７の研磨の関係を模式的に示す縦断面図である。図６においては、研磨ヘッド２および研磨定盤１の一部の記載を省略している。
【０００９】
図６は、リテーナ４０の下端面が平坦ではなく、右側に位置する端面４８がチャック５０からαｍｍ、左側に位置する端面４９がチャック５０からβｍｍであり、左右の端面において（α−β）ｍｍの差がある場合を図示している。このように右端面４８の方が左端面４９よりも下方に突出している場合には、ウェーハ２７に対して一様に押圧が掛からないことが考えられる。
【００１０】
ウェーハ２７の右側に位置するリテーナ下端面４８は研磨クロス５に突き当たり、研磨クロス５を押圧するため、ウェーハ２７の面ダレを防止する働きを果たす。しかし、ウェーハ２７の左側に位置するリテーナ下端面４９は、右側に位置するリテーナ下端面４８よりも（α−β）ｍｍだけ上方に位置しているため、研磨クロス５を十分に押圧する役割を果たすことができない。そのため、リテーナ４０による押圧をウェーハ２７の全外周部において均一に保つことができず、ウェーハ全体の平坦度が不均一になったり、ウェーハ２７の左端部においては面ダレを起こしてしまったりするという問題があった。
【００１１】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リテーナによる押圧をウェーハの全外周部において均一化し、ウェーハの平坦度を向上させるリテーナ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、板状の被研磨部材を吸引固定する支持機構と、前記被研磨部材の研磨を行う研磨クロスと、前記被研磨部材の周面に配置されるリテーナとを備えた研磨装置において、前記リテーナが前記支持機構に対して回転動自在に備えられていることを特徴とする研磨装置である。
【００１３】
また、本出願に係る発明は、前記リテーナを前記支持機構に対して回転させる回転機構を備えたことを特徴とする上記第１の発明に記載の研磨装置である。
【００１４】
更に、本出願に係る発明は、前記リテーナの被研磨面には、溝が形成されていることを特徴とする上記第１または第２の発明に記載の研磨装置である。
【００１５】
また、本出願に係る発明は、前記リテーナが、セラミックスと、樹脂と、金属材料にセラミックスまたは樹脂をコーティングしたもの、の中から選ばれた少なくとも１つの材質を含む部材よりなることを特徴とする上記第１〜３の発明の何れか１つに記載の研磨装置である。
【００１６】
更に、本出願に係る発明は、回転軸と、所望の弾性力を有する円板状部材と、前記円板状部材を前記回転軸に固定するために、前記円板状部材の外周部を支持し、前記回転軸に固定される支持部材と、前記円板状部材に取り付けられる吸引治具と、を備える研磨ヘッドである。
【００１７】
また、本出願に係る発明は、前記吸引治具に対して回転動自在に支持されたリテーナを備えることを特徴とする上記第５の発明に記載の研磨ヘッドである。
【００１８】
更に、本出願に係る発明は、板状部材の被研磨面を研磨クロスに接触させて回転させることにより、前記被研磨面を研磨する研磨方法において、前記板状部材の周面を覆うように環状のリテーナを配置し、前記リテーナが、前記板状部材の回転に対して独立して回転した状態で、前記板状部材の研磨を行うことを特徴とする研磨方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明は、リテーナをチャックプレート（ウェーハ）に対して相対的に回転動自在に支持する機構を採用しているため、研磨作業時にはチャックプレートの回転とは独立してリテーナが回転する。このようにチャックプレート（ウェーハ）に対してリテーナが自由に回転可能であるため、研磨クロスに押圧された状態で強制的に回転させられるウェーハに比べてリテーナの研磨量が少なくなり、リテーナ自体の消耗を抑えることができる。その結果、従来のリテーナ機構に比べてリテーナは長持ちし、リテーナの交換頻度を減少させることができ、作業時間の短縮及びコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、リテーナがウェーハ（チャックプレート）に対して、回転方向の相対位置が可変であるため、リテーナによる押圧をウェーハの全外周部において均一化することができ、ウェーハの平坦度を向上させることができる。
【００２１】
更に、研磨ヘッドまたは研磨定盤の少なくとも一方の回転速度を揺動させ、リテーナとチャックプレート（ウェーハ）の相対位置を積極的に変化させることにより、リテーナによる押圧をウェーハの全外周部においてより均一化することができ、ウェーハの平坦度を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本出願に係る発明の一実施の形態について、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る研磨装置の一部を模式的に示した縦断面図である。この研磨装置は、大別して、研磨定盤１および研磨ヘッド２と、スラリノズル３から構成されている。
【００２３】
研磨定盤１はステンレスよりなり、外形状は厚手の円板状をなしている。研磨定盤１の下面中心には、円柱状または円筒状の定盤回転軸４を固定している。定盤回転軸４は鉛直に立てて配置され、軸の上端部に固定された研磨定盤１は水平に配置される。研磨定盤１の上面は平坦面をなし、その平坦面上に不織布などよりなる研磨クロス５を設けている。この研磨クロスの材質としては、一般にウレタン樹脂やポリエステル樹脂などが用いられる。
【００２４】
定盤回転軸４は、不図示の回転駆動機構より回転動力を与えられ、軸心を中心として回転動を行う。この回転駆動機構としては、研磨定盤１の下方に配置された回転駆動用モータより、ギヤまたはタイミングベルトによって定盤回転軸４に駆動力を伝達するもの等がある。回転駆動用モータより回転動力を伝達された定盤回転軸４は、軸心を中心として回転動を行う。そして、軸の上端部に固定された研磨定盤１が、水平面内において回転する。ウェーハの研磨においては、研磨定盤１を一定方向にのみ回転させることが多いが、所定回転の後に反対方向に回転させるように、回転駆動用モータの回転方向を制御してもよい。
【００２５】
図２は、研磨ヘッドの縦断面を示す拡大図である。図２に示すように、研磨ヘッド２の上部には、回転動自在なヘッド回転軸６を鉛直方向に配置している。ヘッド回転軸６には不図示のヘッド駆動機構より回転動力が与えられ、軸心を中心に回転動を行う。ヘッド回転軸６の下端部には、シャーレを逆さまに配置した形状のトップリング７を固定している。トップリング７は、円板状部材の下面外周部に、垂直下方に向けて所定の肉厚を有する筒状の縁部８が一体成形されたものであり、円板状部材の上面中心部にはヘッド回転軸６を固定している。ヘッド駆動機構よりヘッド回転軸６に回転動力が与えられ、この回転動力はトップリング７に伝えられてトップリング７が回転する。
【００２６】
トップリング７の下には、円環状のボトムリング９が固定される。ボトムリング９は、トップリング７の縁部８の肉厚と同等の肉厚を有する環状部材であり、円周方向に沿って下面から上方に向けて複数の貫通穴１０を設けている。また、トップリング７の縁部８の下面においても、貫通穴１０に対応する位置に雌ねじ１１を設けている。そして、ボトムリング９の下方から貫通穴１０にボルト１２を通し、トップリング７の雌ねじ１１にねじ込むことにより、ボトムリング９がトップリング７に固定される。
【００２７】
トップリング７とボトムリング９の間には、板ばね部材１３およびゴム板１４が挟み込まれている。板ばね部材１３はステンレスよりなり、厚さが０．２〜０．５ｍｍで、外周がトップリング７の内周と同程度の円板状の板金である。板ばね部材１３は中央部に円形の開口１５を設け、またその回りに放射状に複数の開口部（不図示）を設けることにより、所望の弾性力を示すように調整されている。ゴム板１４は、厚さ０．３〜０．７ｍｍで、外周がトップリング７の外周と同程度の円板状をなし、板ばね部材１３の下に重ねて配置される。ゴム板１４にも板ばね部材１３に形成された円形開口１５と同形状の円形開口１６を設けている。ゴム板１４はその外周部を、トップリング７とボトムリング９によって上下から挟み込まれ、所定の張り（テンション）を保った状態で保持される。
【００２８】
板ばね部材１３の中央上部には、円環状のリング部材１７を配置している。リング部材１７はステンレスよりなる円板の中央部に円形の開口１８を形成したものであり、その厚さは１０ｍｍ程度である。またリング部材１７には中心から放射状に複数の丸穴１９を設け、その丸穴１９の上部からボルト２０が挿入されている。
【００２９】
ゴム板１４の下には、チャックベース２１が取り付けられる。チャックベース２１はステンレスまたはセラミックスからなる円板状をなす部材であり、中央に真空吸引用の吸引管２２を配置している。この吸引管２２は、開口１６，１５，１８を通って、ヘッド回転軸６の中心部を通り、不図示の真空吸引ポンプに接続されている。
【００３０】
チャックベース２１の上面は平坦面であり、リング部材１７の丸穴１９の位置に対応して複数の雌ねじ２３を設けている。チャックベース２１は、リング部材１７の丸穴１９を通して雌ねじ２３にねじ込まれたボルト２０によって、リング部材１７とチャックベース２１との間に板ばね部材１３およびゴム板１４を挟んだ状態で取り付けられる。チャックベース２１は、板ばね部材１３およびゴム板１４の中央部で固定されているだけであるため、下方からの圧力に柔軟に対応し、微量ではあるが傾きを示すことができる。すなわち、チャックベース２１は研磨クロス５の平坦度に合わせて傾斜動自在な、自動調芯機能を有している。
【００３１】
また、チャックベース２１の外周側面には、下方から上方に向かって直線状のキー溝２４を設けている。キー溝２４は外周面の下端から上方に伸び、中腹部まで形成される。一方、ボトムリング９の内周面には、中心方向に向かって突出するキー２５を設けている。そして、ボトムリング９に設けたキー２５が、チャックベース２１のキー溝２４に嵌合し、チャックベース２１の上下方向動作のガイドの役割を果たす。さらに、キー溝２４はチャックベース２１の外周側面の中腹部までしか形成されていないため、チャックベース２１が必要以上に下降した場合にはキー２５が中腹部で係止し、チャックベース２１の下降を防止する役割も果たしている。
【００３２】
チャックベース２１の下には、チャックプレート２６を取り付けている。チャックプレート２６はステンレスまたはセラミックスよりなり、被研磨物である円板状のウェーハ２７と同等の直径を有する円板状をなしている。本実施の形態においては、ウェーハ２７として直径２００ｍｍのウェーハを研磨する場合について説明するため、チャックプレート２６も直径２００ｍｍのものを用いる。チャックプレート２６の上面には円形状の凹部２８を設けており、凹部２８外周の輪状の上面には複数の雌ねじ２９を形成している。チャックベース２１は、この雌ねじ２９に対応する位置に貫通穴３０を有しており、貫通穴３０にボルト３１を通して雌ねじ２９にねじ込むことにより、チャックベース２１の下面にチャックプレート２６が固定される。このとき、チャックベース２１とチャックプレート２６の間には、ゴム製のＯリング３２を配置しており、チャックプレート２６上面の凹部２８とチャックベース２１の下面によって形成される空間３３の気密性を保っている。
【００３３】
チャックプレート２６の下面は、ウェーハ研磨における基準面となるため、高い平坦度を有する平面をなしている。チャックプレート２６下面には、垂直方向に複数本の直線状の吸引穴３４を設けている。各吸引穴３４は前記空間３３に通じており、チャックベース２１に設けた吸引管２２から真空吸引することにより、前記空間３３の気圧が下がり、吸引穴３４の下面においてウェーハ２７の吸着固定が行われる。
【００３４】
チャックプレート２６の下には、ポーラスシート３５が配置される。ポーラスシート３５はセラミックス粉を焼結して形成され、厚さ１０ｍｍ以下の薄いシートであり、空気が透過可能な構造である。このポーラスシート３５を、予め穴があいた接着シート（不図示）によりチャックプレート２６の下面に貼り付ける。そして、このポーラスシート３５の下にウェーハ２７を真空吸着させる。本実施の形態においては、ウェーハ２７は直径約２００ｍｍ、厚さが約０．７５ｍｍのシリコンウェーハを用いているが、本発明はシリコンウェーハの研磨に限られるものではなく、ＬＣＤ用ガラス板など薄板状部材であれば、他の部材の研磨においても適用できることは言うまでもない。
【００３５】
本発明は、ウェーハ２７の周りにリテーナ３６を設けている。リテーナ３６はリング状の部材であり、例えばセラミックス材料や樹脂、さらに金属材料にセラミックス材料・樹脂をコーティングしたもの等がある。リテーナ３６の材質としては、被研磨物であるウェーハ２７と同等の硬度若しくはウェーハ２７よりも高い硬度を有するものを用いるのが好ましい。ウェーハ２７の外周面とリテーナ３６の内周面との隙間は２ｍｍ以下が好ましく、本実施の形態においては、内径が２０１ｍｍ、外径が２４１ｍｍのリング状のリテーナ３６を使用している。
【００３６】
本発明のリテーナ３６は、チャックベース２１の下面に直接固定されるのではなく、ボールベアリング３７を介してチャックベース２１に支持されている。したがって、リテーナ３６はチャックベース２１の下面に対して滑らかに回転動自在である。なお、リテーナ３６は必ずしもチャックベース２１に支持される必要はなく、チャックプレート２６に回転動自在に支持されてもよい。また、リテーナ３６は、ボールベアリング３７を介することなく、チャックベース２１の下面に対して摺動自在に支持する機構であってもよい。このようにリテーナ３６をチャックベース２１に回転動自在に支持しているため、ウェーハ２７を吸着しているチャックプレート２６に対してリテーナ３６が相対的に自由に回転することができる。
【００３７】
リテーナ３６は、所望の仕上がり厚さを有するウェーハをチャックプレート２６に吸着させた場合にリテーナ下面からのウェーハの突出量が、−１０μｍ≦（ウェーハの突出量）≦１０μｍの範囲におさまるように厚さ調整したものを使用する。本発明者の実験結果によれば、リテーナ下面からのウェーハの突出量を２０μｍに設定した場合には、研磨終了後の実際のウェーハの厚さが所望の仕上がり厚さに対して４μｍ程度、突出量を１０μｍに設定した場合には３μｍ程度、突出量を０μｍに設定した場合には０．５μｍ程度の誤差が生じることがわかった。７００μｍ程度の厚さのウェーハ２７の研磨においては、３μｍ以下の誤差であることが求められるため、上記の実験結果よりウェーハの突出量は｜１０｜μｍ以下であることが望ましいとわかる。
【００３８】
図１に示すように、スラリノズル３は研磨クロス５とウェーハ２７との接触部に向けて供給口３８が向けられており、研磨クロス５とウェーハ２７の間に研磨液であるスラリ３９を供給する。本発明によれば、リテーナ３６により研磨クロス５とウェーハ周辺部またはウェーハ中心部の間に存在するスラリ３９の量を均一化することができる。
【００３９】
次に、本発明の研磨装置の動作について説明する。図１に示すように、研磨装置は回転する研磨定盤１にスラリノズル３よりスラリ３９を供給し、ウェーハ２７を真空吸着した研磨ヘッド２を回転させながら研磨クロス５に接触・加圧させることにより、ウェーハ２７の下面を研磨する。研磨条件の一例としては、直径２００ｍｍのウェーハ２７を研磨する場合に、研磨定盤１の回転数を５０ｒｐｍ、研磨ヘッド２の回転数を５０ｒｐｍ、研磨荷重を３００ｇ／ｃｍ２、研磨代を約２．５μｍに設定して研磨することが好ましい。
【００４０】
本願発明は上記のように、リテーナ３６をチャックプレート２６に対して相対的に回転動自在に支持する機構を採用しているため、研磨作業時にはチャックプレート２６の回転とは独立してリテーナ３６が回転する。このようにチャックプレート２６に対してリテーナ３６が自由に回転可能であるため、研磨クロス５に押圧された状態で強制的に回転させられるウェーハ２７に比べてリテーナ３６の研磨量が少なくなり、リテーナ自体の消耗を抑えることができる。その結果、従来のリテーナ機構に比べてリテーナ３６は長持ちし、リテーナの交換頻度を減少させることができ、作業時間の短縮及びコストダウンを図ることができる。
【００４１】
また、リテーナ３６がウェーハ２７（チャックプレート２６）に対して、回転方向の相対位置が可変であるため、リテーナ３６の平坦度に起因するウェーハ平坦度への影響を回避することができる。すなわち、図６を用いて説明したようにリテーナ４０の平坦度が不均一であった場合にも、本発明によればウェーハ２７に対してリテーナが相対的に回転するため、リテーナによる押圧をウェーハ２７の全外周部において均一化することができ、ウェーハ２７の平坦度を向上させることができる。
【００４２】
また、研磨ヘッド２または研磨定盤１の少なくとも一方の回転速度を揺動させ、リテーナ３６とチャックプレート２６の相対位置を積極的に変化させることにより、リテーナ３６による押圧をウェーハ２７の全外周部においてより均一化することができ、ウェーハ２７の平坦度を更に向上させることができる。
【００４３】
図３にリテーナ形状の他の例を示す。図３は、リテーナ４１を下方から見た底面図である。図３においては、リテーナ４１の下面に複数本の溝４２を形成している。このようにリテーナ４１の下面に溝４２を形成することにより、スラリノズル３からウェーハ２７へのスラリ３９の導入が容易になり、研磨効率を向上させることができる。この場合に、リテーナ４１がウェーハ２７（チャックプレート２６）に対して相対的に回転するため、溝４２を設けたことによる不均一な面圧力の影響は、ウェーハ２７の全外周部において均一化することができ、ウェーハ２７の平坦度への影響を防止することができる。なお、リテーナ４１の下面に形成される溝４２の配置や形状は、図３に描かれたものに限る必要は無く、種々の配置及び形状をとりうる。
【００４４】
更に、リテーナ機構の他の実施の形態について、図４を用いて説明する。図４は、リテーナ機構を示す縦断面図である。図４において、図２と同様な部分については同一符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態においては、リテーナを強制回転させることを目的としている。トップリング７の外周面の一部に、その回転軸を垂直下方に向けて配置したリテーナ駆動モータ４４を装着している。リテーナ駆動モータの回転軸４５の下端には、駆動ギヤ４６を固定している。また、リテーナ４３の外周面には駆動ギヤ４６と噛み合うギヤ４７を設けている。
【００４５】
研磨作業時には、リテーナ駆動モータ４４を駆動させることにより、駆動ギヤ４６からギヤ４７に回転駆動が与えられ、リテーナ４３が回転動を行う。このとき、リテーナ４３はチャックプレート２６と共に回転し、更にその回転している状態からリテーナ駆動モータ４４により強制回転が与えられる。したがって、リテーナ駆動モータ４４によって与える強制回転の回転方向が、チャックプレート２６の回転方向と反対方向である場合には、研磨クロス５に対するリテーナ４３の回転数はチャックプレート２６の回転数よりも少ない回転数となる。また、リテーナ駆動モータ４４によって与える強制回転の回転方向が、チャックプレート２６の回転方向と同一方向である場合には、研磨クロス５に対するリテーナ４３の回転数はチャックプレート２６の回転数よりも多い回転数となる。
【００４６】
このように、チャックプレート２６に対してリテーナ４３を強制回転させることにより、ウェーハ２７とリテーナ４３の回転方向の相対位置を変化させることができるため、リテーナ４３による押圧をウェーハ２７の全外周部において均一化することができ、ウェーハの平坦度を向上させることができる。
【００４７】
なお、リテーナ４３に強制回転を与える手段としては、上述の形態に限られるわけではなく、駆動ギヤ４６及びギヤ４７の代わりにプーリとタイミングベルトを用いてもよい。また、リテーナ駆動モータ４４を設ける位置もトップリング７の必要はなく、研磨ヘッド２から離れた場所に設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本願発明の研磨装置の概略を示す、縦断面図である。
【図２】本願発明の研磨装置における研磨ヘッドの構造を示す、縦断面図である。
【図３】本願発明のリテーナの一変形例を示す、底面図である。
【図４】本願発明の他の実施の形態における研磨ヘッドの構造を示す、縦断面図である。
【図５】従来技術の研磨装置の概略を示す、縦断面図である。
【図６】従来技術のリテーナ機構の問題点を示すための模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…研磨定盤
２…研磨ヘッド
３…スラリノズル
４…定盤回転軸
５…研磨クロス
６…ヘッド回転軸
７…トップリング
８…縁部
９…ボトムリング
１０…貫通穴
１１…雌ねじ
１２…ボルト
１３…板ばね部材
１４…ゴム板
１５…開口
１６…開口
１７…リング部材
１８…開口
１９…丸穴
２０…ボルト
２１…チャックベース
２２…吸引管
２３…雌ねじ
２４…キー溝
２５…キー
２６…チャックプレート
２７…ウェーハ
２８…凹部
２９…雌ねじ
３０…貫通穴
３１…ボルト
３２…Ｏリング
３３…空間
３４…吸引穴
３５…ポーラスシート
３６…リテーナ
３７…ボールベアリング
３８…供給口
３９…スラリ
４０…リテーナ
４１…リテーナ
４２…溝
４３…リテーナ
４４…リテーナ駆動モータ
４５…回転軸
４６…駆動ギヤ
４７…ギヤ
４８…右下端面
４９…左下端面
５０…チャック。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状部材の研磨装置に関し、特に、半導体ウェーハ，ＬＣＤ用ガラス板のような薄板状部材の研磨工程に使用する研磨装置のリテーナ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られている一般的なウェーハ製造工程は、以下のような工程からなっている。まず、種結晶を成長させて形成された略円柱状のインゴットを、ワイヤソーによりスライスして円板状のウェーハを形成する。その後、ウェーハの形状を整えるために外周及び表裏両面を研削盤によって研削し、ウェーハの表裏面を平坦化する。更に、研磨装置によってウェーハの表裏面を鏡面研磨し、平坦度及び表面粗さが十分なウェーハに仕上げる。
【０００３】
上記ウェーハ製造の研磨工程に用いられる研磨装置として、図５に示すような真空チャックを用いた研磨装置が知られている。図５は、研磨装置の一部を模式的に示した縦断面図である。この研磨装置は、大別して、研磨定盤１と研磨ヘッド２、スラリノズル３とから構成されている。
【０００４】
研磨定盤１は、例えば、被研磨物であるウェーハ２７の直径の２倍以上の直径からなる面積の平面を備え、その平面上には、例えば、ポリエステル樹脂製の不織布などの研磨クロス５が接着剤などで貼着されていて、定盤回転軸４を中心に、例えば、３０ｒｐｍで回転するように構成されている。
【０００５】
研磨ヘッド２は、研磨定盤１の上方に位置し、研磨定盤１の定盤回転軸４から外れた位置にヘッド回転軸６を配置し、このヘッド回転軸６を中心として研磨定盤１の回転数と同数の３０ｒｐｍで回転するように構成されている。そして、この研磨ヘッド２は、ウェーハ２７を保持する保持手段として真空チャック機構を備えている。
【０００６】
真空チャック機構は、ウェーハ２７の上面（基準面）を吸引するために、複数の吸引穴３４を設けた吸引面と、研磨ヘッド２のヘッド回転軸６中心に設けられた吸引管２２、及び、吸引管２２に接続された吸引ポンプ（不図示）などから構成されている。また、スラリノズル３は研磨定盤１の回転中心部付近で研磨クロス５とウェーハ２７との間に研磨液（スラリ）を供給する。
【０００７】
真空チャックの外周には、リング状のリテーナ４０が設けられている。このリテーナ４０は真空チャックに固定されており、ウェーハ２７の横方向のずれを防止する役割を果たしている。また、リテーナ４０を配置することにより、ウェーハ２７の外周部における研磨クロス５からの圧力をリテーナ４０で受け、ウェーハ２７の被研磨面にかかる面圧力を均一にし、研磨後のウェーハ２７の平坦度を向上させると共に、ウェーハ外周部における面ダレを防止することもできる。
【特許文献１】特開平６−１２６６１５号公報
【特許文献２】特開平１０−１５６７１２号公報
【特許文献３】特開平１０−２３５５５４号公報
【特許文献４】特開２００１−２９８００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
リテーナをセラミックス材で構成しウェーハの周囲に配置する技術が特開平８−１８７６５７号公報に記載されている。しかしながら、リテーナ４０の形状すなわちリテーナの高さ分布がウェーハ２７に転写されるという問題があった。図６は、この問題点を示すために、リテーナ４０とウェーハ２７の研磨の関係を模式的に示す縦断面図である。図６においては、研磨ヘッド２および研磨定盤１の一部の記載を省略している。
【０００９】
図６は、リテーナ４０の下端面が平坦ではなく、右側に位置する端面４８がチャック５０からαｍｍ、左側に位置する端面４９がチャック５０からβｍｍであり、左右の端面において（α−β）ｍｍの差がある場合を図示している。このように右端面４８の方が左端面４９よりも下方に突出している場合には、ウェーハ２７に対して一様に押圧が掛からないことが考えられる。
【００１０】
ウェーハ２７の右側に位置するリテーナ下端面４８は研磨クロス５に突き当たり、研磨クロス５を押圧するため、ウェーハ２７の面ダレを防止する働きを果たす。しかし、ウェーハ２７の左側に位置するリテーナ下端面４９は、右側に位置するリテーナ下端面４８よりも（α−β）ｍｍだけ上方に位置しているため、研磨クロス５を十分に押圧する役割を果たすことができない。そのため、リテーナ４０による押圧をウェーハ２７の全外周部において均一に保つことができず、ウェーハ全体の平坦度が不均一になったり、ウェーハ２７の左端部においては面ダレを起こしてしまったりするという問題があった。
【００１１】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リテーナによる押圧をウェーハの全外周部において均一化し、ウェーハの平坦度を向上させるリテーナ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、板状の被研磨部材を吸引固定する支持機構と、前記被研磨部材の研磨を行う研磨クロスと、前記被研磨部材の周面に配置されるリテーナとを備えた研磨装置において、前記リテーナが前記支持機構に対して回転動自在に備えられていることを特徴とする研磨装置である。
【００１３】
また、本出願に係る発明は、前記リテーナを前記支持機構に対して回転させる回転機構を備えたことを特徴とする上記第１の発明に記載の研磨装置である。
【００１４】
更に、本出願に係る発明は、前記リテーナの被研磨面には、溝が形成されていることを特徴とする上記第１または第２の発明に記載の研磨装置である。
【００１５】
また、本出願に係る発明は、前記リテーナが、セラミックスと、樹脂と、金属材料にセラミックスまたは樹脂をコーティングしたもの、の中から選ばれた少なくとも１つの材質を含む部材よりなることを特徴とする上記第１〜３の発明の何れか１つに記載の研磨装置である。
【００１６】
更に、本出願に係る発明は、回転軸と、所望の弾性力を有する円板状部材と、前記円板状部材を前記回転軸に固定するために、前記円板状部材の外周部を支持し、前記回転軸に固定される支持部材と、前記円板状部材に取り付けられる吸引治具と、を備える研磨ヘッドである。
【００１７】
また、本出願に係る発明は、前記吸引治具に対して回転動自在に支持されたリテーナを備えることを特徴とする上記第５の発明に記載の研磨ヘッドである。
【００１８】
更に、本出願に係る発明は、板状部材の被研磨面を研磨クロスに接触させて回転させることにより、前記被研磨面を研磨する研磨方法において、前記板状部材の周面を覆うように環状のリテーナを配置し、前記リテーナが、前記板状部材の回転に対して独立して回転した状態で、前記板状部材の研磨を行うことを特徴とする研磨方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明は、リテーナをチャックプレート（ウェーハ）に対して相対的に回転動自在に支持する機構を採用しているため、研磨作業時にはチャックプレートの回転とは独立してリテーナが回転する。このようにチャックプレート（ウェーハ）に対してリテーナが自由に回転可能であるため、研磨クロスに押圧された状態で強制的に回転させられるウェーハに比べてリテーナの研磨量が少なくなり、リテーナ自体の消耗を抑えることができる。その結果、従来のリテーナ機構に比べてリテーナは長持ちし、リテーナの交換頻度を減少させることができ、作業時間の短縮及びコストダウンを図ることができる。
【００２０】
また、リテーナがウェーハ（チャックプレート）に対して、回転方向の相対位置が可変であるため、リテーナによる押圧をウェーハの全外周部において均一化することができ、ウェーハの平坦度を向上させることができる。
【００２１】
更に、研磨ヘッドまたは研磨定盤の少なくとも一方の回転速度を揺動させ、リテーナとチャックプレート（ウェーハ）の相対位置を積極的に変化させることにより、リテーナによる押圧をウェーハの全外周部においてより均一化することができ、ウェーハの平坦度を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本出願に係る発明の一実施の形態について、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る研磨装置の一部を模式的に示した縦断面図である。この研磨装置は、大別して、研磨定盤１および研磨ヘッド２と、スラリノズル３から構成されている。
【００２３】
研磨定盤１はステンレスよりなり、外形状は厚手の円板状をなしている。研磨定盤１の下面中心には、円柱状または円筒状の定盤回転軸４を固定している。定盤回転軸４は鉛直に立てて配置され、軸の上端部に固定された研磨定盤１は水平に配置される。研磨定盤１の上面は平坦面をなし、その平坦面上に不織布などよりなる研磨クロス５を設けている。この研磨クロスの材質としては、一般にウレタン樹脂やポリエステル樹脂などが用いられる。
【００２４】
定盤回転軸４は、不図示の回転駆動機構より回転動力を与えられ、軸心を中心として回転動を行う。この回転駆動機構としては、研磨定盤１の下方に配置された回転駆動用モータより、ギヤまたはタイミングベルトによって定盤回転軸４に駆動力を伝達するもの等がある。回転駆動用モータより回転動力を伝達された定盤回転軸４は、軸心を中心として回転動を行う。そして、軸の上端部に固定された研磨定盤１が、水平面内において回転する。ウェーハの研磨においては、研磨定盤１を一定方向にのみ回転させることが多いが、所定回転の後に反対方向に回転させるように、回転駆動用モータの回転方向を制御してもよい。
【００２５】
図２は、研磨ヘッドの縦断面を示す拡大図である。図２に示すように、研磨ヘッド２の上部には、回転動自在なヘッド回転軸６を鉛直方向に配置している。ヘッド回転軸６には不図示のヘッド駆動機構より回転動力が与えられ、軸心を中心に回転動を行う。ヘッド回転軸６の下端部には、シャーレを逆さまに配置した形状のトップリング７を固定している。トップリング７は、円板状部材の下面外周部に、垂直下方に向けて所定の肉厚を有する筒状の縁部８が一体成形されたものであり、円板状部材の上面中心部にはヘッド回転軸６を固定している。ヘッド駆動機構よりヘッド回転軸６に回転動力が与えられ、この回転動力はトップリング７に伝えられてトップリング７が回転する。
【００２６】
トップリング７の下には、円環状のボトムリング９が固定される。ボトムリング９は、トップリング７の縁部８の肉厚と同等の肉厚を有する環状部材であり、円周方向に沿って下面から上方に向けて複数の貫通穴１０を設けている。また、トップリング７の縁部８の下面においても、貫通穴１０に対応する位置に雌ねじ１１を設けている。そして、ボトムリング９の下方から貫通穴１０にボルト１２を通し、トップリング７の雌ねじ１１にねじ込むことにより、ボトムリング９がトップリング７に固定される。
【００２７】
トップリング７とボトムリング９の間には、板ばね部材１３およびゴム板１４が挟み込まれている。板ばね部材１３はステンレスよりなり、厚さが０．２〜０．５ｍｍで、外周がトップリング７の内周と同程度の円板状の板金である。板ばね部材１３は中央部に円形の開口１５を設け、またその回りに放射状に複数の開口部（不図示）を設けることにより、所望の弾性力を示すように調整されている。ゴム板１４は、厚さ０．３〜０．７ｍｍで、外周がトップリング７の外周と同程度の円板状をなし、板ばね部材１３の下に重ねて配置される。ゴム板１４にも板ばね部材１３に形成された円形開口１５と同形状の円形開口１６を設けている。ゴム板１４はその外周部を、トップリング７とボトムリング９によって上下から挟み込まれ、所定の張り（テンション）を保った状態で保持される。
【００２８】
板ばね部材１３の中央上部には、円環状のリング部材１７を配置している。リング部材１７はステンレスよりなる円板の中央部に円形の開口１８を形成したものであり、その厚さは１０ｍｍ程度である。またリング部材１７には中心から放射状に複数の丸穴１９を設け、その丸穴１９の上部からボルト２０が挿入されている。
【００２９】
ゴム板１４の下には、チャックベース２１が取り付けられる。チャックベース２１はステンレスまたはセラミックスからなる円板状をなす部材であり、中央に真空吸引用の吸引管２２を配置している。この吸引管２２は、開口１６，１５，１８を通って、ヘッド回転軸６の中心部を通り、不図示の真空吸引ポンプに接続されている。
【００３０】
チャックベース２１の上面は平坦面であり、リング部材１７の丸穴１９の位置に対応して複数の雌ねじ２３を設けている。チャックベース２１は、リング部材１７の丸穴１９を通して雌ねじ２３にねじ込まれたボルト２０によって、リング部材１７とチャックベース２１との間に板ばね部材１３およびゴム板１４を挟んだ状態で取り付けられる。チャックベース２１は、板ばね部材１３およびゴム板１４の中央部で固定されているだけであるため、下方からの圧力に柔軟に対応し、微量ではあるが傾きを示すことができる。すなわち、チャックベース２１は研磨クロス５の平坦度に合わせて傾斜動自在な、自動調芯機能を有している。
【００３１】
また、チャックベース２１の外周側面には、下方から上方に向かって直線状のキー溝２４を設けている。キー溝２４は外周面の下端から上方に伸び、中腹部まで形成される。一方、ボトムリング９の内周面には、中心方向に向かって突出するキー２５を設けている。そして、ボトムリング９に設けたキー２５が、チャックベース２１のキー溝２４に嵌合し、チャックベース２１の上下方向動作のガイドの役割を果たす。さらに、キー溝２４はチャックベース２１の外周側面の中腹部までしか形成されていないため、チャックベース２１が必要以上に下降した場合にはキー２５が中腹部で係止し、チャックベース２１の下降を防止する役割も果たしている。
【００３２】
チャックベース２１の下には、チャックプレート２６を取り付けている。チャックプレート２６はステンレスまたはセラミックスよりなり、被研磨物である円板状のウェーハ２７と同等の直径を有する円板状をなしている。本実施の形態においては、ウェーハ２７として直径２００ｍｍのウェーハを研磨する場合について説明するため、チャックプレート２６も直径２００ｍｍのものを用いる。チャックプレート２６の上面には円形状の凹部２８を設けており、凹部２８外周の輪状の上面には複数の雌ねじ２９を形成している。チャックベース２１は、この雌ねじ２９に対応する位置に貫通穴３０を有しており、貫通穴３０にボルト３１を通して雌ねじ２９にねじ込むことにより、チャックベース２１の下面にチャックプレート２６が固定される。このとき、チャックベース２１とチャックプレート２６の間には、ゴム製のＯリング３２を配置しており、チャックプレート２６上面の凹部２８とチャックベース２１の下面によって形成される空間３３の気密性を保っている。
【００３３】
チャックプレート２６の下面は、ウェーハ研磨における基準面となるため、高い平坦度を有する平面をなしている。チャックプレート２６下面には、垂直方向に複数本の直線状の吸引穴３４を設けている。各吸引穴３４は前記空間３３に通じており、チャックベース２１に設けた吸引管２２から真空吸引することにより、前記空間３３の気圧が下がり、吸引穴３４の下面においてウェーハ２７の吸着固定が行われる。
【００３４】
チャックプレート２６の下には、ポーラスシート３５が配置される。ポーラスシート３５はセラミックス粉を焼結して形成され、厚さ１０ｍｍ以下の薄いシートであり、空気が透過可能な構造である。このポーラスシート３５を、予め穴があいた接着シート（不図示）によりチャックプレート２６の下面に貼り付ける。そして、このポーラスシート３５の下にウェーハ２７を真空吸着させる。本実施の形態においては、ウェーハ２７は直径約２００ｍｍ、厚さが約０．７５ｍｍのシリコンウェーハを用いているが、本発明はシリコンウェーハの研磨に限られるものではなく、ＬＣＤ用ガラス板など薄板状部材であれば、他の部材の研磨においても適用できることは言うまでもない。
【００３５】
本発明は、ウェーハ２７の周りにリテーナ３６を設けている。リテーナ３６はリング状の部材であり、例えばセラミックス材料や樹脂、さらに金属材料にセラミックス材料・樹脂をコーティングしたもの等がある。リテーナ３６の材質としては、被研磨物であるウェーハ２７と同等の硬度若しくはウェーハ２７よりも高い硬度を有するものを用いるのが好ましい。ウェーハ２７の外周面とリテーナ３６の内周面との隙間は２ｍｍ以下が好ましく、本実施の形態においては、内径が２０１ｍｍ、外径が２４１ｍｍのリング状のリテーナ３６を使用している。
【００３６】
本発明のリテーナ３６は、チャックベース２１の下面に直接固定されるのではなく、ボールベアリング３７を介してチャックベース２１に支持されている。したがって、リテーナ３６はチャックベース２１の下面に対して滑らかに回転動自在である。なお、リテーナ３６は必ずしもチャックベース２１に支持される必要はなく、チャックプレート２６に回転動自在に支持されてもよい。また、リテーナ３６は、ボールベアリング３７を介することなく、チャックベース２１の下面に対して摺動自在に支持する機構であってもよい。このようにリテーナ３６をチャックベース２１に回転動自在に支持しているため、ウェーハ２７を吸着しているチャックプレート２６に対してリテーナ３６が相対的に自由に回転することができる。
【００３７】
リテーナ３６は、所望の仕上がり厚さを有するウェーハをチャックプレート２６に吸着させた場合にリテーナ下面からのウェーハの突出量が、−１０μｍ≦（ウェーハの突出量）≦１０μｍの範囲におさまるように厚さ調整したものを使用する。本発明者の実験結果によれば、リテーナ下面からのウェーハの突出量を２０μｍに設定した場合には、研磨終了後の実際のウェーハの厚さが所望の仕上がり厚さに対して４μｍ程度、突出量を１０μｍに設定した場合には３μｍ程度、突出量を０μｍに設定した場合には０．５μｍ程度の誤差が生じることがわかった。７００μｍ程度の厚さのウェーハ２７の研磨においては、３μｍ以下の誤差であることが求められるため、上記の実験結果よりウェーハの突出量は｜１０｜μｍ以下であることが望ましいとわかる。
【００３８】
図１に示すように、スラリノズル３は研磨クロス５とウェーハ２７との接触部に向けて供給口３８が向けられており、研磨クロス５とウェーハ２７の間に研磨液であるスラリ３９を供給する。本発明によれば、リテーナ３６により研磨クロス５とウェーハ周辺部またはウェーハ中心部の間に存在するスラリ３９の量を均一化することができる。
【００３９】
次に、本発明の研磨装置の動作について説明する。図１に示すように、研磨装置は回転する研磨定盤１にスラリノズル３よりスラリ３９を供給し、ウェーハ２７を真空吸着した研磨ヘッド２を回転させながら研磨クロス５に接触・加圧させることにより、ウェーハ２７の下面を研磨する。研磨条件の一例としては、直径２００ｍｍのウェーハ２７を研磨する場合に、研磨定盤１の回転数を５０ｒｐｍ、研磨ヘッド２の回転数を５０ｒｐｍ、研磨荷重を３００ｇ／ｃｍ２、研磨代を約２．５μｍに設定して研磨することが好ましい。
【００４０】
本願発明は上記のように、リテーナ３６をチャックプレート２６に対して相対的に回転動自在に支持する機構を採用しているため、研磨作業時にはチャックプレート２６の回転とは独立してリテーナ３６が回転する。このようにチャックプレート２６に対してリテーナ３６が自由に回転可能であるため、研磨クロス５に押圧された状態で強制的に回転させられるウェーハ２７に比べてリテーナ３６の研磨量が少なくなり、リテーナ自体の消耗を抑えることができる。その結果、従来のリテーナ機構に比べてリテーナ３６は長持ちし、リテーナの交換頻度を減少させることができ、作業時間の短縮及びコストダウンを図ることができる。
【００４１】
また、リテーナ３６がウェーハ２７（チャックプレート２６）に対して、回転方向の相対位置が可変であるため、リテーナ３６の平坦度に起因するウェーハ平坦度への影響を回避することができる。すなわち、図６を用いて説明したようにリテーナ４０の平坦度が不均一であった場合にも、本発明によればウェーハ２７に対してリテーナが相対的に回転するため、リテーナによる押圧をウェーハ２７の全外周部において均一化することができ、ウェーハ２７の平坦度を向上させることができる。
【００４２】
また、研磨ヘッド２または研磨定盤１の少なくとも一方の回転速度を揺動させ、リテーナ３６とチャックプレート２６の相対位置を積極的に変化させることにより、リテーナ３６による押圧をウェーハ２７の全外周部においてより均一化することができ、ウェーハ２７の平坦度を更に向上させることができる。
【００４３】
図３にリテーナ形状の他の例を示す。図３は、リテーナ４１を下方から見た底面図である。図３においては、リテーナ４１の下面に複数本の溝４２を形成している。このようにリテーナ４１の下面に溝４２を形成することにより、スラリノズル３からウェーハ２７へのスラリ３９の導入が容易になり、研磨効率を向上させることができる。この場合に、リテーナ４１がウェーハ２７（チャックプレート２６）に対して相対的に回転するため、溝４２を設けたことによる不均一な面圧力の影響は、ウェーハ２７の全外周部において均一化することができ、ウェーハ２７の平坦度への影響を防止することができる。なお、リテーナ４１の下面に形成される溝４２の配置や形状は、図３に描かれたものに限る必要は無く、種々の配置及び形状をとりうる。
【００４４】
更に、リテーナ機構の他の実施の形態について、図４を用いて説明する。図４は、リテーナ機構を示す縦断面図である。図４において、図２と同様な部分については同一符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態においては、リテーナを強制回転させることを目的としている。トップリング７の外周面の一部に、その回転軸を垂直下方に向けて配置したリテーナ駆動モータ４４を装着している。リテーナ駆動モータの回転軸４５の下端には、駆動ギヤ４６を固定している。また、リテーナ４３の外周面には駆動ギヤ４６と噛み合うギヤ４７を設けている。
【００４５】
研磨作業時には、リテーナ駆動モータ４４を駆動させることにより、駆動ギヤ４６からギヤ４７に回転駆動が与えられ、リテーナ４３が回転動を行う。このとき、リテーナ４３はチャックプレート２６と共に回転し、更にその回転している状態からリテーナ駆動モータ４４により強制回転が与えられる。したがって、リテーナ駆動モータ４４によって与える強制回転の回転方向が、チャックプレート２６の回転方向と反対方向である場合には、研磨クロス５に対するリテーナ４３の回転数はチャックプレート２６の回転数よりも少ない回転数となる。また、リテーナ駆動モータ４４によって与える強制回転の回転方向が、チャックプレート２６の回転方向と同一方向である場合には、研磨クロス５に対するリテーナ４３の回転数はチャックプレート２６の回転数よりも多い回転数となる。
【００４６】
このように、チャックプレート２６に対してリテーナ４３を強制回転させることにより、ウェーハ２７とリテーナ４３の回転方向の相対位置を変化させることができるため、リテーナ４３による押圧をウェーハ２７の全外周部において均一化することができ、ウェーハの平坦度を向上させることができる。
【００４７】
なお、リテーナ４３に強制回転を与える手段としては、上述の形態に限られるわけではなく、駆動ギヤ４６及びギヤ４７の代わりにプーリとタイミングベルトを用いてもよい。また、リテーナ駆動モータ４４を設ける位置もトップリング７の必要はなく、研磨ヘッド２から離れた場所に設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本願発明の研磨装置の概略を示す、縦断面図である。
【図２】本願発明の研磨装置における研磨ヘッドの構造を示す、縦断面図である。
【図３】本願発明のリテーナの一変形例を示す、底面図である。
【図４】本願発明の他の実施の形態における研磨ヘッドの構造を示す、縦断面図である。
【図５】従来技術の研磨装置の概略を示す、縦断面図である。
【図６】従来技術のリテーナ機構の問題点を示すための模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…研磨定盤
２…研磨ヘッド
３…スラリノズル
４…定盤回転軸
５…研磨クロス
６…ヘッド回転軸
７…トップリング
８…縁部
９…ボトムリング
１０…貫通穴
１１…雌ねじ
１２…ボルト
１３…板ばね部材
１４…ゴム板
１５…開口
１６…開口
１７…リング部材
１８…開口
１９…丸穴
２０…ボルト
２１…チャックベース
２２…吸引管
２３…雌ねじ
２４…キー溝
２５…キー
２６…チャックプレート
２７…ウェーハ
２８…凹部
２９…雌ねじ
３０…貫通穴
３１…ボルト
３２…Ｏリング
３３…空間
３４…吸引穴
３５…ポーラスシート
３６…リテーナ
３７…ボールベアリング
３８…供給口
３９…スラリ
４０…リテーナ
４１…リテーナ
４２…溝
４３…リテーナ
４４…リテーナ駆動モータ
４５…回転軸
４６…駆動ギヤ
４７…ギヤ
４８…右下端面
４９…左下端面
５０…チャック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
円板状のゴム板と、
円板状部材の下面外周部に垂直下方に向けて所定の肉厚を有する筒状縁部が一体成形された支持部材であって、前記ゴム板を前記回転軸に固定するために、前記筒状縁部にて前記ゴム板の外周部を支持し、前記回転軸に固定される支持部材と、
前記ゴム板の下に取り付けられる吸引治具と、
外周が前記筒状縁部の内周よりも小さく且つ当該外周が前記筒状縁部の内周と同程度の円板状の板ばね部材であって、前記板ばね部材は前記ゴム板の上に重ねて配置され、前記板ばね部材の上に配置された円環状のリング部材と前記板ばね部材と前記ゴム板部材を通して前記吸引治具にボルトをねじ込むことにより、前記ゴム板部材の上に取り付けられた板ばね部材と、
を備える研磨ヘッド。
【請求項２】
前記吸引治具に対して回転動自在に支持されたリテーナを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項３】
前記板ばね部材がステンレスよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨ヘッド。
【請求項４】
ヘッド回転軸と、
所望の弾性力を有する円板状のゴム板と、
円板状部材の下面外周部に垂直下方に向けて所定の肉厚を有する筒状縁部が一体成形されたトップリングであって、前記ゴム板を前記ヘッド回転軸に固定するために、前記筒状縁部にて前記ゴム板の外周部を支持し、前記ヘッド回転軸に固定されるトップリングと、
前記ゴム板に取り付けられるチャックベースと、
外周が前記筒状縁部の内周よりも小さく且つ当該外周が前記筒状縁部の内周と同程度の円板状の板ばね部材であって、前記板ばね部材は前記ゴム板の上に重ねて配置され、前記板ばね部材の上に配置された円環状のリング部材と前記板ばね部材と前記ゴム板部材を通して前記チャックベースにボルトをねじ込むことにより、前記ゴム板部材の上に取り付けられた板ばね部材と、
前記チャックベースに取り付けられるチャックプレートと、
を備える研磨ヘッド。
【請求項５】
前記チャックベースには、前記チャックプレートに対して独立して回転できるリテーナを備えていることを特徴とする請求項４に記載の研磨ヘッド。
【請求項１】
回転軸と、
円板状のゴム板と、
円板状部材の下面外周部に垂直下方に向けて所定の肉厚を有する筒状縁部が一体成形された支持部材であって、前記ゴム板を前記回転軸に固定するために、前記筒状縁部にて前記ゴム板の外周部を支持し、前記回転軸に固定される支持部材と、
前記ゴム板の下に取り付けられる吸引治具と、
外周が前記筒状縁部の内周よりも小さく且つ当該外周が前記筒状縁部の内周と同程度の円板状の板ばね部材であって、前記板ばね部材は前記ゴム板の上に重ねて配置され、前記板ばね部材の上に配置された円環状のリング部材と前記板ばね部材と前記ゴム板部材を通して前記吸引治具にボルトをねじ込むことにより、前記ゴム板部材の上に取り付けられた板ばね部材と、
を備える研磨ヘッド。
【請求項２】
前記吸引治具に対して回転動自在に支持されたリテーナを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨ヘッド。
【請求項３】
前記板ばね部材がステンレスよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨ヘッド。
【請求項４】
ヘッド回転軸と、
所望の弾性力を有する円板状のゴム板と、
円板状部材の下面外周部に垂直下方に向けて所定の肉厚を有する筒状縁部が一体成形されたトップリングであって、前記ゴム板を前記ヘッド回転軸に固定するために、前記筒状縁部にて前記ゴム板の外周部を支持し、前記ヘッド回転軸に固定されるトップリングと、
前記ゴム板に取り付けられるチャックベースと、
外周が前記筒状縁部の内周よりも小さく且つ当該外周が前記筒状縁部の内周と同程度の円板状の板ばね部材であって、前記板ばね部材は前記ゴム板の上に重ねて配置され、前記板ばね部材の上に配置された円環状のリング部材と前記板ばね部材と前記ゴム板部材を通して前記チャックベースにボルトをねじ込むことにより、前記ゴム板部材の上に取り付けられた板ばね部材と、
前記チャックベースに取り付けられるチャックプレートと、
を備える研磨ヘッド。
【請求項５】
前記チャックベースには、前記チャックプレートに対して独立して回転できるリテーナを備えていることを特徴とする請求項４に記載の研磨ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４６６７０（Ｐ２００８−２４６６７０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９１２８（Ｐ２００８−１８９１２８）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【分割の表示】特願２００１−３４１８１３（Ｐ２００１−３４１８１３）の分割
【原出願日】平成１３年１１月７日（２００１．１１．７）
【出願人】（０００１８４７１３）ＳＵＭＣＯ ＴＥＣＨＸＩＶ株式会社 (265)
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【分割の表示】特願２００１−３４１８１３（Ｐ２００１−３４１８１３）の分割
【原出願日】平成１３年１１月７日（２００１．１１．７）
【出願人】（０００１８４７１３）ＳＵＭＣＯ ＴＥＣＨＸＩＶ株式会社 (265)
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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