JP2000079562A - 平面研磨装置の研磨剤回収機構 - Google Patents

平面研磨装置の研磨剤回収機構

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JP2000079562A
JP2000079562A JP25085798A JP25085798A JP2000079562A JP 2000079562 A JP2000079562 A JP 2000079562A JP 25085798 A JP25085798 A JP 25085798A JP 25085798 A JP25085798 A JP 25085798A JP 2000079562 A JP2000079562 A JP 2000079562A
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Japan
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wafer
abrasive
platen
drain receiver
polishing
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JP25085798A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Nakajo
吉広 中條
Shiro Furusawa
四郎 古澤
Shunji Hakomori
駿二 箱守
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SpeedFam-IPEC Co Ltd
Original Assignee
SpeedFam-IPEC Co Ltd
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハの研磨時に使用する研磨剤を自然落下
で回収して再利用可能とした平面研磨装置の研磨剤回収
機構を提供する。 【解決手段】 下定盤の下方において下定盤の周縁部に
対向して開口するとともに、一部が低くなり、この低く
なった部分が外方の回収回路と導出管で導通するように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は平面研磨装置の研
磨剤回収機構に関し、特に、ウエハ等の半導体の上下面
を研磨するための平面研磨装置の研磨剤回収機構に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ウエハを研磨する平面研磨装置
としては、互いに異なる方向に回転する上定盤と下定盤
との間に位置したウエハ保持部材を、インターナルギア
とサンギアとの協働によって両定盤間で回転させること
により、ウエハ保持部材で保持したウエハの上下面を研
磨するようになっているものが知られている。
【0003】すなわち、このような平面研磨装置にあっ
ては、それに用いられている下定盤200とウエハ保持
部材201との位置関係を図13に示すが、水平方向に
回転可能に設けられた円板状の下定盤200と、下定盤
200の上方に対向して設けられるとともに、水平方向
に回転可能、かつ上下方向に移動可能な円板状の上定盤
(図示せず)と、下定盤の上部に水平方向に自転可能、
かつ公転可能に設けられ、少なくとも1つのウエハを保
持可能な薄肉円板状のウエハ保持部材201と、下定盤
200および上定盤を互いに異なる方向に回転させると
ともに、ウエハ保持部材201を下定盤200と同一方
向に公転させ、また、異なる方向に自転させる回転駆動
機構と、上定盤を上下方向に移動させるシリンダ等の上
下移動機構とを具えている。
【0004】そして、回転駆動させるために、駆動源
と、変速機と、両者間を駆動伝達するプーリー、ベルト
等の動力伝達部材と、下定盤の外周側に回転可能に設け
られる環状であるとともに、複数のピン209が環状に
突設されることで形成されるインターナルギア203
と、インターナルギア203および下定盤200を変速
機の出力軸に連結するギア等の動力伝達部材と、変速機
の出力軸に装着されるとともに、下定盤200の中央空
所に位置し、回転可能であり、かつ、複数のピン208
が環状に突設されることで形成されるサンギア204と
を有している。
【0005】ウエハ保持部材201は、サンギア204
とインターナルギア203との間に設けられるものであ
って、複数箇所に円板状のウエハ210を保持するため
のウエハ保持用の孔205が貫通しており、外周面には
所定の間隔ごとに凹部206が形成され、隣接する凹部
206間でサンギア204のピン208間およびインタ
ーナルギア203のピン209間と相互に係合する歯部
207が形成されるようになっている。
【0006】すなわち、サンギア204のピン208間
でウエハ保持部材201の歯部207と相互に噛合い係
合する歯部212が形成されている。
【0007】また、インターナルギア203のピン20
9間でウエハ保持部材201の歯部207と相互に噛合
い係合する歯部211が形成されている。
【0008】上記のように構成されている従来の平面研
磨装置にあっては、ウエハ保持部材201のウエハ保持
用の孔205内にウエハ210を装着し、上下動機構の
シリンダを作動させて上定盤を下降させてウエハの上面
に当接させる。また、下定盤200と上定盤との間でウ
エハ210を所定の荷重で押圧するとともに、回転駆動
機構のモータを作動させて動力伝達部材を介して変速機
を作動させ、変速機の出力軸と同一方向にサンギア20
4、インターナルギア203および上定盤を回転させ
る。一方、下定盤200を変速機の出力軸と異なる方向
に回転させ、ウエハ保持部材201を下定盤200と同
一方向にサンギア204の周囲を公転させ、サンギア2
04と反対方向に自転させる。
【0009】そして、この状態で下定盤200と上定盤
との間に研磨剤を供給して、研磨剤を各ウエハ210の
上面と上定盤との間、およびウエハ210の下面と下定
盤200との間に流入させ、各ウエハ210の上下面が
研磨されて所定の表面荒さに仕上げられるようになる。
なお、上下定盤には研磨パッドが予め貼着されている。
【0010】しかしながら、上記のような構成の従来の
平面研磨装置にあっては、ウエハの研磨時に研磨剤を使
用し、この研磨剤をスクレーパで掻き取って再使用する
ようになっているが、掻き取り時に余分な破片や塵等を
一緒に集めてしまうので、そのままでは再使用ができな
い。このために余分な破片や塵等の除去手段を別個に設
けると装置全体が高価になってしまうという問題点を有
していた。
【0011】この発明の目的は、研磨剤を回収するドレ
ンを傾斜して設けることにより使用後の研磨剤が自然に
外方に導かれるようにし、これによって余分な破片や塵
等が除去されて研磨剤のみを回収して再使用可能とする
ことができ、装置全体のコストをあげることがない平面
研磨装置の研磨剤回収機構を提供することを目的とす
る。
【0012】
【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ためにこの発明は、互いに対向して回転する上下定盤で
ウエハ等の半導体を挟持して両面を研磨するための平面
研磨装置であって、該平面研磨装置は、前記下定盤の下
側において下定盤の周縁部に対向して開口するととも
に、一部が低くなり、この部位が外部の回収回路と導通
する研磨剤回収機構を具えたことを特徴とする平面研磨
装置の研磨剤回収機構を構成したものである。また、前
記研磨剤回収機構は、上面が開口して樋状をなすととも
に、開口部が下定盤の外周縁部に対向し、一部が下側と
なるように傾斜して設けられている環状のドレン受け
と、該ドレン受けの一部と連通するとともに、外方に連
通する導出管とから構成したものである。
【0013】
【作用】この発明は上記の手段を採用したことにより、
研磨剤に混入している破片や塵等を確実に除去できるの
で使用した研磨剤のみを回収でき、これによって研磨剤
の再使用を可能として装置のランニングコストを低く維
持することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面に示すこの発明の実施
の形態の一例について説明する。図8にはこの発明によ
る平面研磨装置の研磨剤回収機構が平面研磨装置に組み
込まれた状態が示されている。まず、研磨剤回収機構を
説明する前に平面研磨装置について説明すると、図1に
は平面研磨装置1の全体概略斜視図が、図2には全体概
略側面図がそれぞれ示されている。
【0015】この平面研磨装置1は、駆動源によって回
転可能となっている下定盤2が配設され、かつ、この下
定盤2の上面には、前記従来のものと同様に、外周面側
に所定の間隔をおいてインターナルギア3が設けられる
とともに、中心部にはサンギア68が設けられている。
なお、4は下定盤2の外側を覆っている機台部、5は上
定盤、6は上定盤5を上下動および水平方向に旋回させ
るための機構を覆うカバー、7は操作パネルである。
【0016】図3には平面研磨装置1の上定盤を回転さ
せたり、水平方向に旋回させるための上定盤駆動機構の
概略縦断面図が、図4には上定盤を水平方向に旋回させ
るための上定盤旋回機構の駆動源の詳細が、また、図5
には上定盤の駆動機構がそれぞれ示されている。
【0017】すなわち、内部に下定盤2が設けられてい
る機台部4の後方の機枠10の上面には筒状の起立部1
1が一体に設けられるとともに、この起立部11の外側
には筒状をなして外部に歯部13を有する垂下部12が
位置し、この垂下部12と起立部11との間には軸受け
14が設けられている。前記歯部13は、水平方向とな
っている基板15の下面に固定された垂下部12に設け
られており、一方、前記基板15と、この基板15の上
面側部から起立する筒状の側板16とで筒状の枠体17
が形成されている。
【0018】前記機枠10に固定されて上下方向に延び
る上定盤昇降用の作動部材18は前記枠体17の基板1
5を貫通し、また、前記枠体17の内部には複数のエア
シリンダ19が垂直方向を向いた状態で取付けられ、こ
のエアシリンダ19は、その作動部20が、上定盤5お
よびその上定盤5を支持する支持板22等の荷重を支持
するように、それぞれ緩衝部材21を介して支持板22
と基板15との間に連結されている。
【0019】一方、前記複数の緩衝部材21の下面に一
体に連結された連結板23には前記作動部材18の作動
部が連結されている。また、前記各緩衝部材21は、そ
の端部21aが前記支持板22に対して正三角形の各頂
点に位置するように配置されている。前記枠体17の外
側には前記支持板22に固定された筒状の側板24が位
置し、両側板16、24の間にはリニアガイド25とス
ライド部材26とが設けられている。すなわち、リニア
ガイド25は前記枠体17の側板16に、スライド部材
26は前記側板24にそれぞれ固定されている。
【0020】一方、図4に詳細に示すように前記基板1
5の下面に固定した垂下部12の歯部13は機枠10に
固定された上定盤旋回用の作動部材27の歯部28と噛
合い係合している。
【0021】したがって、前記作動部材18が作動する
と前記枠体17が一体に昇降して前記上定盤5を支持す
る支持板22を一体に昇降するようになっているととも
に、前記作動部材27によって枠体17が旋回されて支
持板22を旋回するようになっており、前記支持板22
および作動部材27等とで上定盤旋回機構が構成されて
いる。
【0022】一方、前記支持板22には図5に示すよう
に上定盤5の駆動源40が設けられており、この上定盤
5は一対の駆動源40で駆動されるようになっている。
すなわち、支持板22の端部に設けられた一対の駆動源
40がそれぞれ中間プーリー41を介して駆動プーリー
42を駆動し、この各駆動プーリー42の駆動軸43に
はそれぞれ上定盤5の駆動軸44に取付けられた歯部4
5と噛合い係合する歯部46が設けられている(図3参
照)。
【0023】また、図6に示すように前記機台部4の内
部には複数の駆動源50(図示では3つ)が設けられて
いる。そして、下定盤2の回転軸51に設けた歯部52
には水平方向を向き、かつ、回転可能に支持された軸部
53に取付けられたウオーム歯車54が噛合い係合し、
一方、前記軸部53には3つのプーリー55が取付けら
れ、各プーリー55と、異なる駆動源50の駆動部との
間にはそれぞれベルト56が張設されている。そして複
数の駆動源50で下定盤2を回転駆動する駆動機構が構
成されている。
【0024】一方、前記下定盤2の上面の外周縁部およ
び中心部に設けられたインターナルギア3およびサンギ
ア68は図7に示すように構成されている。すなわち、
外周部に所定の間隔をおいて環状にピンが起立状態で配
置されることで形成されるインターナルギア3は基台6
0に対して軸受け61を介して水平の状態で回転可能と
なっている回転枠部62に設けられるとともに、この回
転枠部62の下部に設けた歯部63にはインターナルギ
ア駆動用の駆動源が連結されている。
【0025】また、このインターナルギア3の内側に位
置する環状のベース65は、その上面に互いに独立する
とともに、同一中心を有する複数の環状の溝66が形成
されていて、下定盤駆動軸67に一体に支持されてお
り、一方、前記基台60の環状に突出した保持部60a
との間にはオイルが封入されることで支持されている。
【0026】そして、前記下定盤駆動軸67の下側外周
面には歯部90が設けられ、この歯部90には下定盤駆
動源91で回転される歯部が噛合い係合している。
【0027】さらに、前記ベース65の開口している中
心部には、上面外周縁部に所定の間隔でピンが突設され
ることで形成されるサンギア68が設けられたサンギア
基板69と、このサンギア基板69の下面中央部から垂
下する軸部70とからなるサンギア駆動部材71が配設
されている。
【0028】一方、前記軸部70を受け入れる駆動軸7
2は下端が閉塞し、下部に歯車73が取付けられ、この
歯車73はサンギア駆動用の駆動源75で回転されるよ
うになっている。そして、前記軸部70の下面と前記駆
動軸72の内部とで形成される空所76には外部に設け
たオイルシリンダ74が連通しており、このオイルシリ
ンダ74にはピッチ送りユニット134が設けられてい
る。
【0029】したがって、オイルシリンダ74によるオ
イルの供給に応じてサンギア68およびそのサンギア駆
動部材71を図7の実線の位置と、鎖線で示す位置との
間を上下動可能に構成するサンギア昇降機構が形成され
ている。さらに、前記駆動軸72と軸部70との間には
スライド部材77が設けられて駆動軸72に対して軸部
70を上下動のみ可能に支持しており、またオイルの漏
洩を防止するための封止部材も配設されている。なお、
前記インターナルギア3に関しても前記サンギア昇降機
構と同様に構成されていて、オイルシリンダ(図示せ
ず)によって高さを可変できるようになっている。
【0030】また、前記駆動軸72は、前記基台60の
中心部に設けた筒状突出部78の内部に軸受け79を介
して回転可能に位置しており、この筒状突出部78の外
周部には供給口a、b、cが配設されるとともに導通部
材80が配設されている。この導通部材80の外周側に
は、下部に歯部90が設けられ、かつ、前記導通部材8
0との間で独立した導通路が形成されるとともに、前記
ベース65と連結部材81によって一体に固定されてい
る前記下定盤駆動軸67が設けられており、前記したよ
うにこの下定盤駆動軸67の下部の歯部90には下定盤
回転用の駆動源91が連結している。
【0031】一方、前記ベース65の上面には前記供給
口a、b、cとともに温度調節機構を構成する環状溝6
6が設けられ、この各環状の溝66は、それぞれ前記筒
状突出部78の外側に設けた供給口a、b、cに対応
し、導通部材80と下定盤駆動軸67との間で供給され
る通路を介して温調器(図示せず)で温度調節された温
水を供給できるようになっている。なお、d、e、fは
温水の排出口である。
【0032】前記ベース65の上面には、そこに設けた
溝66を閉塞した状態で下定盤2が配設され、ベース6
5の回転時にベース65と一体に回転するように構成さ
れている。
【0033】そして、この発明による平面研磨装置の研
磨剤回収機構は図8に示されていて、上記のように構成
された下定盤2の部分に研磨剤回収機構を構成する樋状
のドレン受け100を配設した状態が示されている。な
お、図8に示すものは図7に示すものの回転枠部62を
変化させて樋状のドレン受け100を取付けたものであ
り、研磨剤回収機構に関連する部分以外の部分は図7と
同一の番号を付している。すなわち、基台60に水平方
向に突出する環状の受け板101を配設するとともに、
インターナルギア3を支持している回転枠部62の中央
部の上方に環状に起立させて受入れ部102を形成す
る。
【0034】そして、環状をなす樋状のドレン受け10
0の下部を前記受け板101で支持し、かつ、ドレン受
け100の内周側縁部を前記環状の受入れ部102内に
位置させる。この場合、前記ドレン受け100は、その
底面がすべて同一高さではなく、一方が高く、他方が低
く構成されて高低差δが生じるように配設されている。
これは、前記環状の受け板101が水平に設けられてい
るのではなく一方側が高く、他方側が低く、すなわち傾
斜した状態で基台60に取付けられているためである。
【0035】また、前記ドレン受け100の外周側縁部
はインターナルギア3と略同一の高さとなっている。さ
らに、低くなったドレン受け100の底部には導出管1
03が設けられて回収回路(図示せず)に接続されて前
記ドレン受け100の内部を回収回路と連通するように
なっている。なお、前記回転枠部62の中央部に受入れ
部102を設けなくても良く、また、ドレン受け100
自体を、その底部が一方に対して他方が高低差があるよ
うに構成すれば受け板101を基台60に対して水平に
設けても良いものである。上記のようにこの発明による
平面研磨装置の研磨剤回収機構は構成されている。
【0036】一方、図9には下定盤2の上方に位置する
上定盤5が昇降する時に水平状態を保持した状態で昇降
するようにした上定盤水平バランス機構が示されてい
る。前記上定盤5は駆動軸等の駆動部材に対して水平方
向において任意の方向に首振り可能となっている。すな
わち、図9に概略を示すように駆動軸44の下端を湾曲
部110とするとともに、上定盤5の首部を駆動軸44
の湾曲部110を受け入れる凹状の湾曲部112とする
ことで上定盤5を下向きで首振り可能としたり、あるい
は、図示しないが、二重の環状部材の外内間をピンで連
結し、一方、外環状部材の外側に前記ピンと直交する向
きのピンを設けて、このピンで上定盤を支持し、内環状
部材で駆動軸44を支持する等の手段によって上定盤5
を下向きで首振り可能とする。
【0037】そして、図9に示すように上定盤5を昇降
させる昇降機構は概略で示されているが、上定盤を支持
して一体に昇降する駆動軸44の外周側の軸筒130の
外周面に3等配(すなわち120°)でアーム113が
設けられ、各アーム113の先端に上定盤水平下降機構
ユニット114がそれぞれ設けられている。この上定盤
水平下降機構ユニット114は、シリンダ等の作動部が
出没する作動部材115と、この作動部材115の作動
部に設けられるとともに、上定盤5の上面に当接して上
定盤5の回転に連れ回りするローラ116とを有してい
る。なお、各上定盤水平下降機構ユニット114の作動
部材115は従来周知の制御手段によって同期して駆動
されるようになっている。
【0038】さらに、図10に示すように、上下定盤
2、5およびこの上下定盤2、5を支持するベース6
5、120の表面には樹脂コーティング121が施され
ている。すなわち、樹脂コーティング121は、下定盤
2とそれを支持するベース65とに関しては、下定盤2
はそれを支持するベース65と当接する部位以外の全周
囲、また、ベース65は下定盤2と当接する部位以外の
全周囲である。また、上定盤5とそれを支持するベース
120とに関しては、上定盤5はそれを支持するベース
120と当接する部位以外の全周囲、また、ベース12
0は上定盤5と当接する部位以外の全周囲である。
【0039】したがって、研磨パッドが貼着される上下
定盤2、5の表面、および研磨剤と接触可能な全周囲に
樹脂コーティング121が施されている。なお、上記の
場合以外に、ベース65、120および上下定盤2、5
の全表面を樹脂コーティング121しても良い。
【0040】次に上記のように構成されたものの作用に
ついて説明するとともに、まず、この発明による平面研
磨装置の研磨剤回収機構について説明する。
【0041】上下定盤2、5間でウエハを研磨する時に
研磨パッドには研磨剤を供給するが、この時に使用する
研磨剤を回収するために研磨剤回収機構が設けられてい
る。すなわち、研磨パッドに供給されてウエハの研磨に
供給された研磨剤は樋状のドレン受け100に落下し、
ドレン受け100は一方に対して他方が下方に位置し、
しかもこの他方には回収回路に接続している導出管10
3が設けられているので、ドレン受け100に滴下した
研磨剤は導出管103を介して回収回路に導かれて回収
される。これによって研磨剤(スラリー)がドレン受け
100に溜まることがなく回収効率が高められる。
【0042】一般的にドレン受けが水平状態のために研
磨剤がドレン受けに溜まり回収効率が悪く、また、溜ま
った研磨剤が固化して、場合によっては固化した研磨剤
が剥離して回収されて再び研磨工程に用いられてウエハ
にスクラッチを入れてしまう等の問題があった。しかし
ながら、上記のようにドレン受け100は傾斜している
ので研磨剤がドレン受け100に溜まる恐れがなく回収
効率が高いとともに、溜らないので固化した研磨剤が剥
離して回収されて再び研磨工程に用いられるということ
は確実に防止できるものである。
【0043】上記のような研磨剤回収機構が設けられた
平面研磨装置を起動すると、ウエハの研磨時に、駆動源
によって上昇位置に保持された状態で停止している平面
研磨装置1が起動する。
【0044】この起動時に、まず、上定盤旋回用の作動
部材27が作動する。前記上定盤5は、支持板22の一
端側に設けられているとともに、支持板22自体は他端
側に設けられた昇降用の作動部材18で機枠10に対し
て昇降可能である。また、支持板22の他端側に設けた
上定盤5等を水平方向に旋回するための作動部材27
(図4参照)によって、支持板22およびそれに設けら
れた上定盤5が水平方向に旋回して上下定盤2、5の中
心部にそれぞれ互いの外周縁が略位置するような状態に
する。
【0045】すなわち、平面からみて下定盤2と一致し
た状態で研磨作業を待機している上定盤5は、作動部材
27の作動によって図11(a)に示す待機位置から水
平方向にAだけ旋回して下定盤2からずれてウエハ保持
部材を搭載する位置に旋回して図11(b)に示すよう
になる。したがって、このように旋回して下定盤2の上
面の一部が開放した状態で下定盤2の上面にウエハ保持
部材をサンギア68およびインターナルギア3に噛合い
係合した状態で搭載するとともに、ウエハ保持部材にウ
エハを取付ける。なお、下定盤2および上定盤5には予
め研磨パッド(図示せず)が貼着されている。
【0046】また、前記作動部材27は2段式に作動し
て上定盤5および支持板22等を旋回するものであり、
上記のように作動する1段とは別に反対方向にBだけ旋
回する。すなわち、前記作動部材27は上下定盤2、5
が一致した待機状態から前記ウエハ保持部材を搭載する
ために旋回したAの方向とは反対方向にBだけ旋回し、
この場合には、上定盤5および支持板22等を待機状態
(図11(a))から略90°水平方向に旋回して上下
定盤2、5の研磨面を開放させる。なお、旋回は90°
でなくても良い。このように研磨面を開放するために水
平方向に旋回することで研磨面への研磨パッドの貼着お
よび取り替えが非常に容易に行える。
【0047】また、ウエハを搭載したのち図11(a)
に示す状態に作動部材27で復帰させたのち、上定盤5
が下降して下定盤2に近接し、両定盤2、5の研磨パッ
ド間でウエハを挟持して研磨作業を開始するが、上定盤
5の下降時には上定盤水平バランス機構が作用するので
上定盤5は、水平状態を保持したままで下降する。
【0048】すなわち、上定盤5は駆動軸44等の駆動
伝達部材に対して下向きに首振り可能となっており、一
方、上定盤5を支持している軸筒130の外周面に3等
配(すなわち120°)でアーム113が設けられ、各
アーム113の先端に上定盤水平下降機構ユニット11
4がそれぞれ設けられている。したがって、周知の制御
手段によって同一の出没量で出没するシリンダ等の作動
部材115の作動軸の先端に設けたローラ116が上定
盤5に当接することで上定盤5は水平状態を保持されて
下降することになる。
【0049】また、研磨作業中にはシリンダ等の作動部
材115の作動軸を上昇させて先端を非接触の状態とし
て調心可能(上定盤5が首振り可能)な状態で加工を行
うものである。したがって、従来は傾いたままの状態で
上定盤5が下降する場合があり、この時にウエハのチッ
ピングが生じる恐れがあったが、水平バランス機構によ
って上定盤5が傾いて下降する恐れを皆無としたもので
ある。
【0050】したがって、前記のように待機状態にあっ
た上下定盤2、5のうちの上定盤5を旋回して下定盤2
にウエハ保持部材およびウエハを搭載したのちに待機状
態に復帰するとともに、昇降用の作動部材18を起動し
て支持板22等および上定盤5を下降し、しかもこの上
定盤5の下降を水平状態を保持したままで行い、上下定
盤2、5間でウエハ保持部材およびこのウエハ保持部材
で保持されたウエハを挟持し、そして、上下定盤2、5
間でウエハを挟持保持した時は水平バランス機構を作用
しないように構成した。
【0051】このようにしてウエハ保持部材で保持され
たウエハを上下定盤2、5間で挟持し、支持板22に取
付けられた2基の駆動源40の協働によって上定盤5を
回転駆動するとともに、下定盤2を回転駆動するために
図6に示す複数の駆動源50を起動する。すると、複数
の駆動源50はそれぞれプーリー55を介して下定盤2
の回転軸51の歯部52と噛合い係合しているウオーム
歯車54の軸部53を回転させることになり、すなわ
ち、複数の駆動源50が協働してウオーム歯車54を回
転させて下定盤2を回転駆動することになる。なお、下
定盤2を回転駆動する複数の駆動源50は従来周知の制
御機構によって一体に駆動するように構成されている。
【0052】これによって、従来は大きな駆動源を用い
る必要があったが、複数の駆動源50からなる駆動機構
を設けることにより、小さな駆動源が協働して下定盤2
を回転駆動することになり、駆動源が小型で良く、した
がって、製造コストが低くなるものである。
【0053】そして、複数の駆動源50によって下定盤
2が旋回されると、前記インターナルギア3およびサン
ギア68と噛合い係合しているウエハ保持部材およびこ
のウエハ保持部材で保持されたウエハはサンギア68の
回りを公転しつつ自転する。一方、前記上下定盤2、5
はそれぞれ研磨パッドが貼着されていてこの研磨パッド
によってウエハが挟持され、しかも、この研磨パッドに
は研磨剤が供給されているのでウエハは確実に研磨され
る。
【0054】この研磨時に、発熱によって下定盤2の内
周部、中央部および外周部で温度差が生じる。図12に
は下定盤2の内周部、中央部および外周部で生じる温度
差が示されており、このように各部で温度差が生じた場
合には研磨後のウエハの平坦度が不良となり、また温度
差が生じるのは下定盤2だけでなく上定盤5において
も、内周部、中央部および外周部で温度差が生じる。
【0055】このように温度差による平坦度の不良をな
くすために、温度調節機構が設けられている。この温度
調節機構は、下定盤2の下側のベース65に設けられた
同心状の複数の溝66と、各溝66内に位置する温水の
温度を検知する温度センサーと、この温度センサーの検
知温度に応じて前記溝66内に供給する温水の温度を調
節する温度調節器とから構成され、この温度調節器は温
度センサーで検知された温度信号に応じて比例制御を行
って溝66内に供給する温水の温度を所定の設定温度に
するようになっている。
【0056】なお、温度調節された温水は供給口a、
b、cを介して各溝66内を循環した後に排出口d、
e、fを介して排出され、これが温度調節されつつ繰り
返されるようになっている。
【0057】すなわち、ベース65に設けた各溝66は
それぞれ温度調節回路に独立して接続されていて、各温
度調節回路にはそれぞれ検知部材である温度センサー
と、温水供給器と、前記温度センサーの信号を受け取っ
て温水供給器から供給される温水の温度を任意の設定温
度とすることができる温度調節器とを有しており、この
温度調節器は入力信号に対して出力信号を比例的に変化
する、比例制御を行うようになっている。これにより、
各温度調節回路を異なる温調水とすることができ、各ベ
ースに異なる温度の温水を供給することにより下定盤面
の平坦度を変えることができる。
【0058】したがって、従来は温度調節回路が分離し
ておらず同一温度の温水のみしか供給することができな
くて、下定盤面の平坦度を変化させる場合には限られた
変化しか行えなかったのに対し、ウエハの仕上がり精度
を追求する上で平坦条件を容易に変えることができる。
なお、パイプ132およびロータリージョイント133
しか図示しないが、上定盤5のベース120にも内周
部、中央部および外周部に溝が形成されるとともに、各
溝は独立して温度調節された温水が循環されるようにな
っている。
【0059】さらに、上下定盤2、5のうちの少なくと
も研磨パッドが接触する部位には樹脂コーティング12
1が施されている。すなわち、上下定盤2、5に研磨パ
ッドを接着させるとともに、上下定盤2、5からはみ出
した研磨パッドの部分はナイフ等を用いて切除するが、
この時、誤って傷をつけてしまう場合がある。
【0060】したがって、上下定盤2、5のうちの研磨
パッドを取付ける面に傷を付けてしまった場合には平坦
度が悪くなり、これによってウエハの研磨作業が不良に
なっていたが、少なくとも上下定盤のうちの研磨パッド
の取付け面に樹脂コーティングを施すことでウエハの研
磨作業が不良になる恐れが無くなっている。さらに、研
磨作業には研磨剤を使用するが、上下定盤2、5に傷が
無い場合でも研磨剤によって錆が生じ、耐久性が悪くな
っている。このため樹脂コーティング121を施すこと
で耐久性を良好とする。なお、研磨剤による錆は上下定
盤2、5だけでなくそれらを支持するベース65、12
0にも生じるので、ベース65、120も含めて樹脂コ
ーティング121を施すことができる。
【0061】この樹脂コーティング121の材質として
は常温施工によって硬質で密着性に優れた非晶質のセラ
ミックス膜を形成する塗料・コーティング剤であるシリ
カ溶液を用いる。したがって、このシリカ溶液による被
膜は可撓性に富み、紫外線に強く超耐久性を発揮すると
ともに、不燃性、撥水性、耐透過性、耐薬品性、耐汚染
性に優れている。
【0062】一方、ウエハ保持部材がインターナルギア
3とサンギア68とによって、自転および公転されて、
保持しているウエハの上下面を研磨するが、ウエハ保持
部材はインターナルギア3およびサンギア68に常に噛
合い係合している。したがって、サンギア68にあって
は、その外周面のうちの高さ方向の一部のみがウエハ保
持部材と噛合い係合しているために、その部分に摩耗が
生じる。
【0063】これを防止するための機構としてサンギア
昇降機構が設けられている。すなわち、ウエハ保持部材
との噛合い係合によって外周面のうちの高さ方向の一部
のみが摩耗するのを防止するために、オイルシリンダ7
4によるオイルの供給によってサンギア駆動部材71が
昇降し、これとともにサンギア68自体が昇降してウエ
ハ保持部材との噛合い係合箇所を変更して一部のみが摩
耗するのを防止している。
【0064】また、サンギア68およびサンギア駆動部
材71を昇降する手段として従来はスクリューを用いて
いたが、油圧を用いることでサンギア昇降機構自体をシ
ンプルにできるとともに、保守も容易となった。さら
に、オイルシリンダ74にピッチ送りユニット134を
設けてあるので、このピッチ送りユニット134によっ
てサンギア68は上下方向に微小移動が可能となってサ
ンギア68の高さ方向の全体を使用可能となり、サンギ
ア68を構成する各ピンの全長に渡って使用可能とな
り、各ピン、すなわちサンギア68の寿命を長くでき
る。
【0065】そして、研磨作業が終了した時には前記上
下定盤2、5の駆動源40、50が停止するとともに、
上定盤5の昇降用の作動部材18が起動し、上定盤5お
よび支持板22等を一体に上昇して下定盤2から上定盤
5を離間し、これとともに旋回用の作動部材27を起動
して上定盤5および支持板22等を旋回Aしてウエハ保
持部材およびそれに保持されて研磨されたウエハを取り
出すものである。また、ウエハは手動取り出し以外に、
上下定盤2、5の盤面に溝を形成し、この場合、下定盤
2よりも上定盤5の方がウエハとの接触面積を大きくし
て、接触面の差によって上定盤5に吸着し得るように構
成し、上定盤5の旋回時に一体に移動して排出可能とし
ても良い。
【0066】
【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、研磨時に使用する研磨剤を回収するドレンを傾斜
して設けることにより研磨に使用された研磨剤はドレン
の低い方向に流れる。そして、ドレンの低い部位には外
方と導通している導出管が設けられているので、使用後
の研磨剤は自然に外方に導かれることになる。すなわち
傾斜させることによってウエハの破片や塵等が除去され
て研磨剤のみを回収できて再使用可能とすることができ
る。したがって、平面研磨装置のランニングコストを低
く維持することができ、しかも非常に簡単な構成なので
製造コストも低いという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】平面研磨装置の全体を示す概略斜視図である。
【図2】平面研磨装置の全体を示す概略側面図である。
【図3】平面研磨装置の概略断面図である。
【図4】下定盤に対して上定盤を旋回させるための機構
を示す概略図である。
【図5】図3に示すものの概略平面図である。
【図6】下定盤およびその駆動源を示す概略図である。
【図7】下定盤およびその駆動系を示す概略断面図であ
る。
【図8】図7に示すものにスラリー回収機構を取付けた
状態を示す概略断面図である。
【図9】上定盤に水平バランス機構を取付けた状態を示
す概略断面図である。
【図10】上下定盤およびそれのベースに樹脂コーティ
ングを施した状態を示す概略断面図である。
【図11】上定盤が下定盤に対して旋回した状態を示す
概略平面図である。
【図12】上下定盤の内周部、中央部、および外周部の
作動時間に応じた温度変化を示す図である。
【図13】一般的な平面研磨装置のサンギアとウエハ保
持部材とインターナルギアとの関係を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1……平面研磨装置 2、200……下定盤 3、203……インターナルギア 4……機台部 5……上定盤 6……カバー 7……操作パネル 10……機枠 11……起立部 12……垂下部 13、28、45、46、52、63、90、207、
211、212……歯部 14、61、79……軸受け 15……基板 16、24……側板 17……枠体 18、27、115……作動部材 19……エアシリンダ 20……作動部 21……緩衝部材 21a……端部 22……支持板 23……連結板 25……リニアガイド 26、77……スライド部材 40、50、75……駆動源(上定盤用) 41……中間プーリー 42……駆動プーリー 43、44、72……駆動軸 51……回転軸 53、70……軸部 54……ウオーム歯車 55……プーリー 56……ベルト 60……基台 60a……保持部 62……回転枠部 65、120……ベース 66……溝 67……下定盤駆動軸 68、204……サンギア 69……サンギア基板 71……サンギア駆動部材 73……歯車 74……オイルシリンダ 76……空所 78……筒状突出部 80……導通部材 81……連結部材 91……下定盤駆動源 100……ドレン受け 101……受け板 102……受入れ部 103……導出管 110、112……湾曲部 113……アーム 114……上定盤水平下降機構ユニット 116……ローラ 121……樹脂コーティング 130……軸筒 132……パイプ 133……ロータリージョイント 134……ピッチ送りユニット 201……ウエハ保持部材 205……孔 206……凹部 208、209……ピン 210……ウエハ a、b、c……供給口 d、e、f……排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箱守 駿二 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 Fターム(参考) 3C047 FF08 GG14 3C058 AA07 AA11 AA16 AB01 AB04 AB06 AC04 BA02 BA08 BC02 CB05 DA06 DA18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに対向して回転する上下定盤でウエ
    ハ等の半導体を挟持して両面を研磨するための平面研磨
    装置であって、該平面研磨装置は、 前記下定盤の下側において下定盤の周縁部に対向して開
    口するとともに、一部が低くなり、この部位が外部の回
    収回路と導通する研磨剤回収機構を具えたことを特徴と
    する平面研磨装置の研磨剤回収機構。
  2. 【請求項2】 前記研磨剤回収機構は、上面が開口して
    樋状をなすとともに、開口部が下定盤の外周縁部に対向
    し、一部が下側となるように傾斜して設けられている環
    状のドレン受けと、該ドレン受けの一部と連通するとと
    もに、外方に連通する導出管とから構成した請求項1記
    載の平面研磨装置の研磨剤回収機構。
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