JP2001138216A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上定盤と下定盤との間に供給するスラリーの
圧力を低く抑え、低圧加工を必要とする高精度の被研磨
物の研磨加工を可能とする。 【解決手段】 回転可能に設けられる下定盤２と、回転
可能かつ上下動可能に設けられる上定盤１２と、下定盤
２の中心部に回転可能に設けられる太陽ギア７と、下定
盤２の外周部に設けられるインターナルギア８と、太陽
ギア７とインターナルギア８との間に噛合されるととも
に、被研磨物１１を保持可能なキャリヤ９とを具えた研
磨装置１において、上定盤１２の上面側にスラリー用溝
１５を環状に設けるとともに、スラリー用溝１５の底部
に上定盤１２の下面側に貫通する供給孔１６を設ける。
スラリー２５は、スラリー用溝１５内で圧力が一旦低減
された後に供給孔１６を介して上定盤１２と下定盤２と
の間に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は研磨装置に関し、
特に、上定盤と下定盤との間にスラリーを供給しつつ、
両定盤間でキャリヤを公転、自転させることにより、キ
ャリヤに保持した被研磨物の表面を研磨加工する研磨装
置に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】この種の研磨装置の一例
が実公昭６０−４０３０４号公報に記載されている。す
なわち、この研磨装置は、回転可能に設けられる下定盤
と、下定盤の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられ
るとともに、上面側から下面側に貫通する供給孔が複数
箇所に設けられる上定盤と、下定盤の中心部に回転可能
に設けられる太陽ギアと、下定盤の外周部に設けられる
インターナルギアと、太陽ギアとインターナルギアとの
間に噛合されるとともに、円板状の被研磨物を保持可能
なキャリヤと、上定盤の上方に設けられるとともに、内
部にスラリーが充填されるスラリーリングと、スラリー
リングと上定盤の各供給孔との間を連結するチューブと
を具えている。

【０００３】そして、キャリヤに被研磨物を保持し、上
定盤を下降させて上定盤の下面側の研磨パッドを被研磨
物に当接させ、被研磨物を上定盤と下定盤との間で押圧
し、スラリーリング内から各チューブ、上定盤の各供給
孔を介して上定盤と下定盤との間にスラリーを供給し、
上定盤、下定盤及び太陽ギアを回転させて、太陽ギアと
インターナルギアとの協働によってキャリヤを公転、自
転させることにより、被研磨物の表面を所定の表面粗さ
に研磨することができるものである。

【０００４】しかしながら、上記のような構成の研磨装
置にあっては、スラリーリングが研磨パッドの表面の上
方３００〜４００ｍｍの位置に設置されているため、こ
の高さからスラリーを自然落下によって上定盤と下定盤
との間に供給した場合に、上定盤と下定盤との間に大き
なスラリー圧が作用し、このスラリー圧が上定盤を持ち
上げる方向に働いてしまう。このため、低圧加工を必要
とする高精度の被研磨物に対して研磨荷重が不安定とな
ってしまい、被研磨物の加工面に微小うねりが形成され
てしまい、被研磨物の加工面を所定の表面粗さに仕上げ
ることが困難となる。

【０００５】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、上定盤と下定盤との間
に供給するスラリーの圧力を低く抑えることによって、
大きなスラリー圧が上定盤を持ち上げる方向に働くのを
阻止し、これにより、被研磨物が低圧加工を必要とする
高精度のものであっても研磨荷重を安定させることがで
きて、被研磨物の加工面に微小うねりが形成されるのを
阻止し、被研磨物の加工面を所定の表面粗さに研磨する
ことができる研磨装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、回転可能に設けられる下定盤と、
下定盤の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられる上
定盤と、下定盤の中心部に回転可能に設けられる太陽ギ
アと、下定盤の外周部に設けられるインターナルギア
と、太陽ギアとインターナルギアとの間に噛合されると
ともに、被研磨物を保持可能なキャリヤとを具えた研磨
装置において、前記上定盤に、内部にスラリーを充填可
能なスラリー用溝と、該スラリー用溝と前記上定盤の下
面との間を連通する供給孔とを設け、該供給孔を介して
前記スラリー用溝内のスラリーを前記上定盤の下面側に
導くように構成した手段を採用したものである。また、
前記スラリー用溝を前記上定盤の上面側に設けた手段を
採用したものである。さらに、前記スラリー用溝を前記
上定盤の内部に設けた手段を採用したものである。

【０００７】

【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、キャリヤに被研磨物を保持し、上定盤を下降させ
て上定盤を被研磨物の表面に当接させ、被研磨物を上定
盤と下定盤との間で押圧する。そして、この状態でスラ
リー用溝内にスラリーを充填すると、スラリーはスラリ
ー用溝内で圧力が一旦低減された後に供給孔を介して上
定盤の下面側に導かれる。そして、上定盤及び下定盤を
回転させるとともに、太陽ギアを回転させて太陽ギアと
インターナルギアとの協働によってキャリヤを公転、自
転させることにより、被研磨物の表面が研磨されること
になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示すこの発明の実施
の形態について説明する。図１〜図３には、この発明に
よる研磨装置の第１の実施の形態が示されていて、この
研磨装置１は、回転可能に設けられる下定盤２と、下定
盤２の中心部に回転可能に設けられるドライバ４と、下
定盤２の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられる上
定盤１２と、上定盤１２の下面側に貼着される研磨パッ
ド１８と、ドライバ４の外周側に回転可能に設けられる
太陽ギア７と、下定盤２の外周側に設けられるインター
ナルギア８と、太陽ギア７とインターナルギア８との間
に噛合されるとともに、被研磨物１１を保持可能なキャ
リヤ９とを具えている。

【０００９】下定盤２は、円板状に形成されるものであ
って、中心部には上下方向に貫通する孔３が設けられ、
この孔３内をドライバ４が挿通するようになっている。
下定盤２は、下定盤２の下方に位置する駆動源（図示せ
ず）に連結され、駆動源の作動時に水平方向に回転する
ようになっている。なお、下定盤２は駆動源を使用せず
に固定としてもよいものである。

【００１０】ドライバ４は、円柱状に形成されるもので
あって、シャフト６を介して下定盤２の下方に位置する
駆動源（図示せず）に連結され、駆動源の作動時に水平
方向に回転するようになっている。ドライバ４は、下定
盤２の中心部の孔３を挿通して上端部が下定盤２よりも
上方に突出し、その突出している部分が後述する上定盤
１２の中心部の孔１３内に遊嵌するようになっている。
ドライバ４の外周面には上下方向に延びる係合溝５が設
けられ、この係合溝５内に後述する上定盤１２の孔１３
の周縁部に設けた係合片１４が係合するようになってい
る。

【００１１】太陽ギア７は、下定盤２の孔３とドライバ
４のシャフト６との間に設けられる環状をなすものであ
って、外周面に所定のギアが設けられるようになってい
る。太陽ギア７は、下定盤２の下方に位置する駆動源
（図示せず）に連結され、駆動源の作動時に水平方向に
回転するようになっている。

【００１２】インターナルギア８は、下定盤２の外周側
に設けられる環状をなすものであって、内周面に所定の
ギアが設けられるようになっている。インターナルギア
８は、駆動源に連結して水平方向に回転可能としてもよ
いし、駆動源を使用せずに固定としてもよいものであ
る。

【００１３】キャリヤ９は、円板状に形成されるもので
あって、複数箇所に上下方向に貫通する孔１０が設けら
れ、各孔１０内にシリコンウエハ等の円板状の被研磨物
１１が装填されるようになっている。キャリヤ９の外周
面には所定のギアが設けられ、このギアと太陽ギア７の
ギア及びインターナルギア８のギアとが相互に噛合する
ことで、キャリヤ９は太陽ギア７の回転時に公転、自転
するようになっている。キャリヤ９は、太陽ギア７とイ
ンターナルギア８との間に少なくとも１枚設ければよい
ものである。

【００１４】ドライバ４の上方には軸線を一致させた状
態で上下動用シリンダ（図示せず）が設けられ、上下動
用シリンダのロッド（図示せず）には吊り軸２０が軸線
を一致させた状態で連結されるとともに、吊り軸２０に
は円板状の吊り板２１が水平に連結され、吊り板２１に
は複数本の支持軸２２を介して上定盤１２が連結される
ようになっている。

【００１５】上定盤１２は、円板状に形成されるもので
あって、中心部には上下方向に貫通する孔１３が設けら
れ、この孔１３内にドライバ４が遊嵌するようになって
いる。上定盤１２の孔１３の周縁部には径方向内方に突
出する係合片１４が取り付けられ、この係合片１４をド
ライバ４の係合溝５内に係合させることで、上定盤１２
とドライバ４との回転方向への相対的なずれがなくな
り、ドライバ４の回転時に上定盤１２がドライバ４と一
体に回転するものである。

【００１６】上定盤１２の上面側には所定の深さのスラ
リー用溝１５が設けられている。スラリー用溝１５は、
上定盤１２の中心を中心として環状に設けられるもので
あって、底部には上定盤１２の下面側に貫通する供給孔
１６が複数箇所に設けられている。

【００１７】スラリー用溝１５は、チューブ等の管部材
（図示せず）を介してスラリー供給源（図示せず）に接
続され、スラリー供給源を作動させることによって管部
材を介してスラリー用溝１５内にスラリー２５（ラップ
液内に砥粒を懸濁させたもの）が所定量充填されるよう
になっている。

【００１８】上定盤１２の下面側には研磨パッド１８が
貼着されるとともに、研磨パッド１８の上定盤１２の各
供給孔１６に対応する部分には研磨パッド１８を上下方
向に貫通する通孔１９がそれぞれ設けられ、これらの通
孔１９、及び供給孔１６を介してスラリー用溝１５内の
スラリー２５が上定盤１２と下定盤２との間に供給され
るようになっている。

【００１９】次に、前記に示すものの作用について説明
する。まず、キャリヤ９の孔１０内に被研磨物１１を装
填し、上下動用シリンダを作動させて上定盤１２を下降
させ、研磨パッド１８を被研磨物１１の上面側に当接さ
せ、上定盤１２と下定盤２との間で被研磨物１１を押圧
する。

【００２０】次に、スラリー供給源（図示せず）を作動
させて管部材（図示せず）を介して上定盤１２のスラリ
ー用溝１５内にスラリー２５を所定量充填し、スラリー
用溝１５内から各供給孔１６、及び各通孔１９を介して
スラリー２５を上定盤１２と下定盤２との間に導く。

【００２１】そして、上定盤１２の駆動源（ドライバ４
の駆動源）、下定盤２の駆動源及び太陽ギア７の駆動源
を作動させて、上定盤１２、下定盤２及び太陽ギア７を
回転駆動させ、太陽ギア７とインターナルギア８との協
働によってキャリヤ９を上定盤１２と下定盤２との間で
公転、自転させる。

【００２２】そして、このようにキャリヤ９を公転、自
転させることで、キャリヤ９の孔１０内に装填した各被
研磨物１１の表面が所定の表面粗さに研磨されるもので
ある。

【００２３】上記のように構成したこの実施の形態によ
る研磨装置１にあっては、上定盤１２の上面側にスラリ
ー用溝１５を設けて、スラリー供給源から管部材を介し
てスラリー用溝１５内にスラリー２５を所定量充填する
とともに、スラリー用溝１５内に充填したスラリー２５
を各供給孔１６、及び各通孔１９を介して上定盤１２と
下定盤２との間に導くようにしたことにより、スラリー
２５の圧力をスラリー用溝１５内で一旦低減させた後に
上定盤１２と下定盤２との間に供給することができるこ
とになる。

【００２４】したがって、大きなスラリー圧が上定盤１
２を持ち上げる方向に働くようなことはなく、被研磨物
１１が低圧加工を必要とする高精度のものであっても研
磨荷重を安定させることができるので、そのような被研
磨物１１であっても加工面に微小うねりが形成されるよ
うなことはなく、被研磨物１１の加工面を所定の表面粗
さに確実に仕上げることができることになる。

【００２５】図４及び図５には、この発明による研磨装
置の第２の実施の形態が示されていて、この実施の形態
に示す研磨装置１は、上定盤１２の上面側に環状のスラ
リー用溝１５、１５を２本設けて、各スラリー用溝１５
の底部に上定盤１２の下面側に貫通する供給孔１６を設
けるとともに、両スラリー用溝１５、１５間を連通溝１
７によって相互に連通するように構成したものであっ
て、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと
同様である。

【００２６】そして、この実施の形態による研磨装置１
にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様の
作用効果を示し、スラリー２５の圧力をスラリー用溝１
５、１５内で一旦低減させた後に上定盤１２と下定盤２
との間に供給することができるので、大きなスラリー圧
が上定盤１２を持ち上げる方向に働くようなことはな
く、被研磨物１１が低圧加工を必要とする高精度のもの
であっても研磨荷重を安定させることができ、そのよう
な被研磨物１１であっても加工面に微小うねりが形成さ
れるようなことはなく、被研磨物１１の加工面を所定の
表面粗さに確実に仕上げることができることになる。

【００２７】なお、この実施の形態においては、２本の
スラリー用溝１５、１５間を連通溝１７で相互に連通し
たが、連通溝１７で連通せずに各々を独立したスラリー
用溝１５、１５として使用してもよいものである。ま
た、図示はしないが、上定盤の上面側に環状のスラリー
用溝を３本以上設けてもよいものであり、その場合に
も、隣接するスラリー用溝間を連通溝によって相互に連
通してもよいし、連通溝で連通せずに各々を独立したス
ラリー用溝として使用してもよいものである。

【００２８】図６及び図７には、この発明による研磨装
置の第３の実施の形態が示されていて、この実施の形態
に示す研磨装置１は、上定盤１２の上面側の複数箇所に
楕円形状のスラリー用溝１５を設けて、各スラリー用溝
１５の底部に上定盤１２の下面側に貫通する供給孔１６
を設けたものであって、その他の構成は前記第１の実施
の形態に示すものと同様である。

【００２９】そして、この実施の形態による研磨装置１
にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様の
作用効果を示し、スラリー２５の圧力をスラリー用溝１
５内で一旦低減させた後に上定盤１２と下定盤２との間
に供給することができるので、大きなスラリー圧が上定
盤１２を持ち上げる方向に働くようなことはなく、被研
磨物１１が低圧加工を必要とする高精度のものであって
も研磨荷重を安定させることができ、そのような被研磨
物１１であっても加工面に微小うねりが形成されるよう
なことはなく、被研磨物１１の加工面を所定の表面粗さ
に確実に仕上げることができることになる。なお、この
実施の形態のおいても、図示はしないが、隣接するスラ
リー用溝１５、１５間を連通溝で相互に連通するように
してもよいものである。

【００３０】なお、前記各実施の形態においては、スラ
リー用溝１５を環状、楕円形状としたが、これらの形状
に限定することなく、図示はしないが、スラリー用溝１
５を円形状、半円形状、円弧状、三角形状、四角形状、
六角形状、八角形状、……、星形状、その他の周知の形
状としてもよいものである。また、図示はしないが、上
定盤１２の内部にスラリー用溝を設けて、そのスラリー
用溝内にスラリー供給源からチューブ等の管部材を介し
てスラリーを供給するようにしてもよいものであり、そ
の場合にも、スラリー用溝の形状は、環状、楕円形状、
円形状、半円形状、円弧状、三角形状、四角形状、六角
形状、八角形状、……、星形状、その他の周知の形状と
することができるものである。

【００３１】

【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、スラリーは、その圧力がスラリー溝内で一旦低減
させられた後に上定盤の下面側に導かれることになる。
したがって、上定盤と下定盤との間に供給するスラリー
の圧力を低く抑えることができるので、高いスラリー圧
が上定盤を持ち上げる方向に働くようなことはなく、被
研磨物が低圧加工を必要とする高精度のものであっても
研磨荷重を安定させることができ、被研磨物の加工面に
微小うねりが形成されるのを阻止でき、被研磨物の加工
面を所定の表面粗さに確実に仕上げることができること
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による研磨装置の第１の実施の形態を
示した概略断面図である。

【図２】図１に示すものの上定盤の平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】この発明による研磨装置の第２の実施の形態の
上定盤の平面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】この発明による研磨装置の第３の実施の形態の
上定盤の平面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１……研磨装置 ２……下定盤 ３、１０、１３……孔 ４……ドライバ ５……係合溝 ６……シャフト ７……太陽ギア ８……インターナルギア ９……キャリヤ １１……被研磨物 １２……上定盤 １４……係合片 １５……スラリー用溝 １６……供給孔 １７……連通溝 １８……研磨パッド １９……通孔 ２０……吊り軸 ２１……吊り板 ２２……支持軸 ２５……スラリー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能に設けられる下定盤と、下定盤
   の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられる上定盤
   と、下定盤の中心部に回転可能に設けられる太陽ギア
   と、下定盤の外周部に設けられるインターナルギアと、
   太陽ギアとインターナルギアとの間に噛合されるととも
   に、被研磨物を保持可能なキャリヤとを具えた研磨装置
   において、前記上定盤に、内部にスラリーを充填可能な
   スラリー用溝と、該スラリー用溝と前記上定盤の下面と
   の間を連通する供給孔とを設け、該供給孔を介して前記
   スラリー用溝内のスラリーを前記上定盤の下面側に導く
   ように構成したことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 前記スラリー用溝を前記上定盤の上面側
   に設けた請求項１記載の研磨装置。
3. 【請求項３】 前記スラリー用溝を前記上定盤の内部に
   設けた請求項１記載の研磨装置。