JP2003266301A

JP2003266301A - ポリッシング装置

Info

Publication number: JP2003266301A
Application number: JP2002071695A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nabeya; 治鍋谷; Tetsuji Togawa; 哲二戸川; Makoto Fukushima; 誠福島; Kunihiko Sakurai; 邦彦桜井; Hiroshi Yoshida; 博吉田; Teruhiko Ichimura; 照彦市村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨時のリテーナリングの偏摩耗を防止又は
低減して、高精度の研磨を行うことができるポリッシン
グ装置を提供する。【解決手段】半導体ウェハＷの外周縁を保持するリテ
ーナリング３を有するトップリング１と、トップリング
１を研磨面１０１に対して押圧するトップリング駆動軸
１１とを備えたポリッシング装置において、トップリン
グ１は、トップリング駆動軸１１に連結される略円盤状
のフランジ部２と、リテーナリング３とフランジ部２と
を摺接させた状態でリテーナリング３とフランジ部２と
を接続する摺接接続部４，５，６，２ｂとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリッシング装置
に係り、特に半導体ウェハ等の研磨対象物を保持して研
磨面に押圧し、該研磨対象物を研磨するポリッシング装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスがますます微細化
され素子構造が複雑になり、またロジック系の多層配線
の層数が増えるに伴い、半導体デバイスの表面の凹凸は
ますます増え、段差が大きくなる傾向にある。半導体デ
バイスの製造では薄膜を形成し、パターンニングや開孔
を行う微細加工の後、次の薄膜を形成するという工程を
何回も繰り返すためである。

【０００３】半導体デバイスの表面の凹凸が増えると、
薄膜形成時に段差部での膜厚が薄くなったり、配線の断
線によるオープンや配線層間の絶縁不良によるショート
が起こったりするため、良品が取れなかったり、歩留ま
りが低下したりする傾向がある。また、初期的に正常動
作をするものであっても、長時間の使用に対しては信頼
性の問題が生じる。更に、リソグラフィ工程における露
光時に、照射表面に凹凸があると露光系のレンズ焦点が
部分的に合わなくなるため、半導体デバイスの表面の凹
凸が増えると微細パターンの形成そのものが難しくなる
という問題が生ずる。

【０００４】従って、半導体デバイスの製造工程におい
ては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要
になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術
は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ（Chemical Mechanical
Polishing））である。この化学的機械的研磨は、ポリ
ッシング装置を用いて、シリカ（ＳｉＯ_２）等の砥粒を
含んだ研磨液を研磨パッド等の研磨面上に供給しつつ半
導体ウェハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行う
ものである。

【０００５】この種のポリッシング装置は、研磨パッド
からなる研磨面を有する研磨テーブルと、半導体ウェハ
を保持するためのトップリングとを備えている。このよ
うなポリッシング装置を用いて半導体ウェハの研磨を行
う場合には、トップリングにより半導体ウェハを保持し
つつ、この半導体ウェハを研磨テーブルに対して所定の
圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルとトップリン
グとを相対運動させることにより半導体ウェハが研磨面
に摺接し、半導体ウェハの表面が平坦かつ鏡面に研磨さ
れる。

【０００６】上記研磨パッドは弾性を有するため、研磨
中の半導体ウェハの外周縁部に加わる押圧力が不均一に
なり、半導体ウェハの外周縁部のみが多く研磨される、
いわゆる「縁だれ」を起こしてしまう場合がある。この
ような縁だれを防止するため、図８に示すように、半導
体ウェハＷの外周縁をリテーナリング３００によって保
持すると共に、リテーナリング３００によって半導体ウ
ェハの外周縁側に位置する研磨面３１０を押圧する構造
を備えたトップリングも用いられている。この種のトッ
プリングでは、図８に示すように、リテーナリング３０
０が円盤状のフランジ部３２０の外周部に固定されてお
り、フランジ部３２０の中央部に連結されたトップリン
グ駆動軸３３０の押圧力によって研磨面３１０に押圧さ
れるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のトップリングにおいては、リテーナリング３０
０とフランジ部３２０とが剛性的に一体に接続されてい
るため、フランジ部３２０の中央部に加えられるトップ
リング駆動軸３３０の押圧力によってフランジ部３２０
及びリテーナリング３００に曲げモーメントＭ_０が発生
し、この曲げモーメントＭ_０による撓みによってリテー
ナリング３００が傾けられてしまう。このようにリテー
ナリング３００が傾けられると、リテーナリング３００
の底面の面圧が一定とならずに、リテーナリング３００
が偏摩耗してしまい、高精度の研磨を行うことができな
い。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、研磨時のリテーナリングの偏摩
耗を防止又は低減して、高精度の研磨を行うことができ
るポリッシング装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような従来技術にお
ける問題点を解決するために、本発明の第１の態様は、
研磨対象物の外周縁を保持するリテーナリングを有する
トップリングと、該トップリングを研磨面に対して押圧
するトップリング駆動軸とを備えたポリッシング装置に
おいて、上記トップリングは、上記トップリング駆動軸
に連結される略円盤状のフランジ部と、上記リテーナリ
ングと上記フランジ部とを摺接させた状態で上記リテー
ナリングと上記フランジ部とを接続する摺接接続部とを
備えたことを特徴とするポリッシング装置である。

【００１０】このような構成により、トップリングを研
磨面に押圧するときに、リテーナリングとフランジ部と
が摺接するので、トップリング駆動軸によってフランジ
部の中央部に荷重を加えても、フランジ部とリテーナリ
ングとが滑ることとなる。従って、リテーナリングには
荷重の鉛直方向成分のみが伝えられ、曲げモーメントは
作用しなくなるので、曲げモーメントによってリテーナ
リングが傾けられることがなく、リテーナリングの底面
において偏摩耗が発生することを防止することができ
る。

【００１１】本発明の好ましい一態様は、上記摺接接続
部は、フリージョイントにより上記リテーナリングと上
記フランジ部とを摺接させることを特徴としている。

【００１２】本発明の第２の態様は、研磨対象物の外周
縁を保持するリテーナリングを有するトップリングと、
該トップリングを研磨面に対して押圧するトップリング
駆動軸とを備えたポリッシング装置において、上記トッ
プリングは、上記トップリング駆動軸に連結される略円
盤状のフランジ部と、上記リテーナリングと上記フラン
ジ部とを接続する接続部とを備え、上記接続部は、水平
及び鉛直方向の剛性を十分に確保しつつ曲げ剛性が低く
なるように構成されていることを特徴とするポリッシン
グ装置である。

【００１３】このように、接続部の水平及び鉛直方向の
剛性を高くしているため、トップリング駆動軸による荷
重を確実にリテーナリングに伝えることができる。ま
た、接続部の曲げ剛性を低くしているため、フランジ部
に加えられる荷重による曲げモーメントが該接続部によ
り吸収され、リテーナリングに作用する曲げモーメント
を小さくすることができる。従って、リテーナリングが
傾けられることを抑制して、リテーナリングの底面の偏
摩耗を低減することができる。

【００１４】本発明の好ましい一態様は、上記接続部
は、上記リテーナリングの径方向幅の中央よりも外側に
配置されることを特徴としている。接続部をリテーナリ
ングの径方向幅の中央よりも外側に配置することで、リ
テーナリングの径方向幅の中央よりも外側にトップリン
グ駆動軸の荷重が加わるため、リテーナリングの幅の中
央に対して曲げモーメントが発生する。この曲げモーメ
ントにより、フランジ部に加えられる荷重による曲げモ
ーメントが相殺され、リテーナリングに作用する曲げモ
ーメントをより小さくすることができる。従って、より
効果的にリテーナリングの底面の偏摩耗を低減すること
が可能となる。

【００１５】本発明の第３の態様は、研磨対象物の外周
縁を保持するリテーナリングを有するトップリングと、
該トップリングを研磨面に対して押圧するトップリング
駆動軸とを備えたポリッシング装置において、上記トッ
プリングは、上記トップリング駆動軸に連結される略円
盤状のフランジ部を備え、上記トップリングを上記研磨
面に対して押圧したときに、上記研磨面に対する上記リ
テーナリングの底面の傾きが小さくなるように、上記フ
ランジ部の剛性を高めたことを特徴とするポリッシング
装置である。

【００１６】例えば、フランジ部を金属やセラミックス
等の強度及び剛性が高い材料から形成し、その厚みを大
きくすれば、高い剛性が得られ、トップリング駆動軸に
よってフランジ部の中央部に荷重を加えても、曲げモー
メントがリテーナリングに作用しにくくなり、リテーナ
リングの偏摩耗を低減することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明す
る。図１は、本発明の第１の実施形態におけるポリッシ
ング装置の全体構成を示す断面図である。図１に示すよ
うに、トップリング１の下方に、上面に研磨パッド１０
１を貼付した研磨テーブル１００が設置されている。ま
た、研磨テーブル１００の上方には研磨液供給ノズル１
０２が設置されており、この研磨液供給ノズル１０２か
ら研磨テーブル１００上の研磨パッド１０１上に研磨液
Ｑが供給されるようになっている。

【００１８】なお、市場で入手できる研磨パッドとして
は種々のものがあり、例えば、ロデール社製のＳＵＢＡ
８００、ＩＣ−１０００、ＩＣ−１０００／ＳＵＢＡ４
００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製
のＳｕｒｆｉｎｘｘｘ−５、Ｓｕｒｆｉｎ０００等
がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎｘｘｘ−５、
Ｓｕｒｆｉｎ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不
織布であり、ＩＣ−１０００は硬質の発泡ポリウレタン
（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔
質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみ又
は孔を有している。

【００１９】トップリング１は、自在継手部１０を介し
てトップリング駆動軸１１に接続されており、トップリ
ング駆動軸１１はトップリングヘッド１１０に固定され
たトップリング用エアシリンダ１１１に連結されてい
る。トップリング１は、トップリング駆動軸１１の下端
に連結される略円盤状のフランジ部２と、フランジ部２
の外周部に配置されたリテーナリング３とを備えてい
る。

【００２０】トップリング用エアシリンダ１１１はレギ
ュレータＲ１を介して圧力調整部１２０に接続されてい
る。この圧力調整部１２０は、圧縮空気源から加圧空気
等の加圧流体を供給することによって、あるいはポンプ
等により真空引きすることによって圧力の調整を行うも
のである。この圧力調整部１２０によってトップリング
用エアシリンダ１１１に供給される加圧空気の空気圧等
をレギュレータＲ１を介して調整することができる。こ
のトップリング用エアシリンダ１１１によってトップリ
ング駆動軸１１は上下動し、トップリング１の全体を昇
降させると共にフランジ部２に取り付けられたリテーナ
リング３を所定の押圧力で研磨テーブル１００に押圧で
きるようになっている。

【００２１】また、トップリング駆動軸１１はキー（図
示せず）を介して回転筒１１２に連結されている。この
回転筒１１２はその外周部にタイミングプーリ１１３を
備えている。トップリングヘッド１１０にはトップリン
グ用モータ１１４が固定されており、上記タイミングプ
ーリ１１３は、タイミングベルト１１５を介してトップ
リング用モータ１１４に設けられたタイミングプーリ１
１６に接続されている。従って、トップリング用モータ
１１４を回転駆動することによってタイミングプーリ１
１６、タイミングベルト１１５、及びタイミングプーリ
１１３を介して回転筒１１２及びトップリング駆動軸１
１が一体に回転し、トップリング１が回転する。なお、
トップリングヘッド１１０は、フレーム（図示せず）に
回転可能に支持されたトップリングヘッドシャフト１１
７によって支持されている。

【００２２】以下、トップリング１についてより詳細に
説明する。図２は図１のトップリング１の一切断面にお
ける縦断面図、図３は図１のトップリング１の別の切断
面における縦断面図、図４は図２のトップリング１のフ
ランジ部２を示す平面図である。

【００２３】図２及び図３に示すように、リテーナリン
グ３は、略円筒状の上部材３ａと、略円筒状の下部材３
ｂとを備えており、下部材３ｂの下部は内方に突出して
いる。また、図２及び図４に示すように、リテーナリン
グ３の上部材３ｂの上部には、リテーナリング３とフラ
ンジ部２とを摺接させるフリージョイントとしてのボー
ルジョイント４がリテーナリング３の円周方向の複数箇
所に設けられている。このボールジョイント４は、フラ
ンジ部２の下面に形成された球状凹部２ａとリテーナリ
ング３の上部材３ｂの上部に形成された球状凹部３ｃと
の間に介装されている。

【００２４】また、図３及び図４に示すように、リテー
ナリング３の上部材３ｂの上部には、接続ボルト５が円
周方向の複数箇所に設けられている。接続ボルト５に対
応してフランジ部２にはばね受け２ｂが設けられてお
り、接続ボルト５とばね受け２ｂとの間にはコイルばね
６が介装されている。このように、ボールジョイント
４、接続ボルト５、ばね受け２ｂ、及びコイルばね６に
よって、リテーナリング３とフランジ部２とを摺接させ
た状態でこれらを接続する摺接接続部が構成されてい
る。なお、本実施形態では、ボールジョイント４により
リテーナリング３とフランジ部２とを摺接させる例を説
明したが、リテーナリング３とフランジ部２とを摺接さ
せるものであればどのようなものを使用してもよい。

【００２５】上述したように、フランジ部２の中央部の
上方には、トップリング駆動軸１１が配設されており、
フランジ部２とトップリング駆動軸１１とは自在継手部
１０により連結されている。この自在継手部１０は、フ
ランジ部２及びトップリング駆動軸１１とを互いに傾動
可能とする球面軸受機構と、トップリング駆動軸１１の
回転をフランジ部２に伝達する回転伝達機構とを備えて
おり、トップリング駆動軸１１からフランジ部２に対し
て互いの傾動を許容しつつ押圧力及び回転力を伝達す
る。

【００２６】球面軸受機構は、トップリング駆動軸１１
の下面の中央に形成された球面状凹部１１ａと、フラン
ジ部２の上面の中央部に形成された球面状凹部２ｃと、
両凹部１１ａ，２ｃ間に介装されたセラミックスのよう
な高硬度材料からなるベアリングボール１２とから構成
されている。図２に示すように、フランジ部２のトップ
リング駆動軸１１の近傍には接続ボルト７が取り付けら
れており、この接続ボルト７とトップリング駆動軸１１
に設けられたばね受け１１ｂとの間にはコイルばね８が
介装されている。このような構造によって、フランジ部
２はトップリング駆動軸１１に対して傾動可能に保持さ
れるようになっている。

【００２７】一方、回転伝達機構は、フランジ部２のト
ップリング駆動軸１１の近傍に固定された係合ピン９
と、トップリング駆動軸１１に形成された係合孔１１ｃ
とから構成される。フランジ部２が傾いても係合ピン９
は係合孔１１ｃ内を上下方向に移動可能であるため、係
合ピン９は係合孔１１ｃと接触点をずらして係合し、回
転伝達機構がトップリング駆動軸１１の回転トルクをフ
ランジ部２に確実に伝達するようになっている。

【００２８】フランジ部２及びリテーナリング３の内部
に画成された空間内には、トップリング１によって保持
される半導体ウェハＷに当接する弾性パッド２０と、環
状のホルダーリング２１と、弾性パッド２０を支持する
概略円盤状のチャッキングプレート２２とが収容されて
いる。弾性パッド２０は、その外周部がホルダーリング
２１とホルダーリング２１の下端に固定されたチャッキ
ングプレート２２との間に挟み込まれており、チャッキ
ングプレート２２の下面を覆っている。これにより弾性
パッド２０とチャッキングプレート２２との間には圧力
室３０が形成されている。弾性パッド２０は、エチレン
プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリ
コンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材によって形
成されている。

【００２９】チャッキングプレート２２の中央部には開
口２２ａが形成されている。この開口２２ａはチュー
ブ、コネクタ等からなる流体路４０に連通しており、流
体路４０上に配置されたレギュレータＲ２を介して圧力
調整部１２０に接続されている。即ち、弾性パッド２０
とチャッキングプレート２２との間の圧力室３０は、流
体路４０上に配置されたレギュレータＲ２を介して圧力
調整部１２０に接続されている。

【００３０】ホルダーリング２１とフランジ部２との間
には弾性膜からなる加圧シート２３が張設されている。
この加圧シート２３の一端は、フランジ部２の下面に取
り付けられた加圧シート支持部２ｄによって挟持され、
他端はホルダーリング２１の上端部２１ａとストッパ部
２１ｂとの間に挟持されている。フランジ部２、チャッ
キングプレート２２、ホルダーリング２１、及び加圧シ
ート２３によってフランジ部２の内部に圧力室３１が形
成されている。図２に示すように、圧力室３１にはチュ
ーブ、コネクタ等からなる流体路４１が連通されてお
り、圧力室３１は流体路４１上に配置されたレギュレー
タＲ３を介して圧力調整部１２０に接続されている。な
お、加圧シート２３は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰ
ＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴムなどの強度及
び耐久性に優れたゴム材によって形成されている。

【００３１】上述したチャッキングプレート２２と弾性
パッド２０との間の圧力室３０及びチャッキングプレー
ト２２の上方の圧力室３１には、それぞれの圧力室３
０，３１に連通される流体路４０，４１を介して加圧空
気等の加圧流体を供給する、あるいは大気圧や真空にす
ることができるようになっている。即ち、図１に示すよ
うに、圧力室３０，３１の流体路４０，４１上に配置さ
れたレギュレータＲ２，Ｒ３によってそれぞれの圧力室
に供給される加圧流体の圧力を調整することができる。
これにより各圧力室３０，３１の内部の圧力を各々独立
に制御する又は大気圧や真空にすることができるように
なっている。

【００３２】また、チャッキングプレート２２には、下
方に突出する内側吸着部２４及び外側吸着部２５が開口
２２ａの外側に設けられている。内側吸着部２４には、
チューブ、コネクタ等からなる流体路４２に連通する連
通孔２４ａが形成されており、内側吸着部４０はこの流
体路４２上に配置されたレギュレータＲ４を介して圧力
調整部１２０に接続されている。同様に、外側吸着部２
５には、チューブ、コネクタ等からなる流体路４３に連
通する連通孔２５ａが形成されており、外側吸着部２５
はこの流体路４３上に配置されたレギュレータＲ５を介
して圧力調整部１２０に接続されている。圧力調整部１
２０により吸着部２４，２５の連通孔２４ａ，２５ａの
開口端に負圧を形成し、吸着部２４，２５に半導体ウェ
ハＷを吸着することができる。なお、吸着部２４，２５
の下端面には薄いゴムシート等からなる弾性シートが貼
着されており、吸着部２４，２５は半導体ウェハＷを柔
軟に吸着保持するようになっている。

【００３３】図２に示すように、リテーナリング３の上
部材３ａには洗浄液路２６が形成されている。この洗浄
液路２６は弾性パッド２０の外周面とリテーナリング３
の下部材３ｂとの間のわずかな間隙Ｇへ連通されてい
る。この洗浄液路２６を介して洗浄液（純水）が間隙Ｇ
に供給されるようになっている。

【００３４】このような構成のポリッシング装置におい
て、半導体ウェハＷの搬送時には、トップリング１の全
体を半導体ウェハの移送位置に位置させ、吸着部２４，
２５の連通孔２４ａ，２５ａを流体路４２，４３を介し
て圧力調整部１２０に接続する。この連通孔２４ａ，２
５ａの吸引作用により吸着部２４，２５の下端面に半導
体ウェハＷが真空吸着される。そして、半導体ウェハＷ
を吸着した状態でトップリング１を移動させ、トップリ
ング１の全体を研磨面（研磨パッド１０１）を有する研
磨テーブル１００の上方に位置させる。なお、半導体ウ
ェハＷの外周縁はリテーナリング３によって保持され、
半導体ウェハＷがトップリング１から飛び出さないよう
になっている。

【００３５】研磨時には、吸着部４０による半導体ウェ
ハＷの吸着を解除し、トップリング１の下面に半導体ウ
ェハＷを保持させると共に、トップリング駆動軸１１に
連結されたトップリング用エアシリンダ１１１を作動さ
せてトップリング１の下端に固定されたリテーナリング
３を所定の押圧力で研磨テーブル１００の研磨面に押圧
する。この状態で、圧力室３０に所定の圧力の加圧流体
を供給し、半導体ウェハＷを研磨テーブル１００の研磨
面に押圧する。予め研磨液供給ノズル１０２から研磨液
Ｑを流すことにより、研磨パッド１０１に研磨液Ｑが保
持され、半導体ウェハＷの研磨される面（下面）と研磨
パッド１０１との間に研磨液Ｑが存在した状態で研磨が
行われる。

【００３６】圧力室３０に加圧流体を供給すると、チャ
ッキングプレート２２は上方向の力を受けるので、本実
施形態では、圧力室３１に流体路４１を介して圧力流体
を供給し、圧力室３０からの力によりチャッキングプレ
ート２２が上方に持ち上げられるのを防止している。

【００３７】上述のようにして、トップリング用エアシ
リンダ１１１によってリテーナリング３が研磨パッド１
０１に押圧される力と、圧力室３０に供給する加圧空気
によって半導体ウェハＷが研磨パッド１０１に押圧され
る力とを適宜調整して半導体ウェハＷの研磨が行われ
る。研磨が終了した際には、半導体ウェハＷを吸着部２
４，２５の下端面に再び真空吸着させる。このとき、半
導体ウェハＷを研磨面に対して押圧する圧力室３０への
加圧流体の供給を止め、大気圧に開放することにより、
吸着部２４，２５の下端面を半導体ウェハＷに当接させ
る。また、圧力室３１内の圧力を大気圧に開放するか、
もしくは負圧にする。これは、圧力室３１の圧力を高い
ままにしておくと、半導体ウェハＷの吸着部４０に当接
している部分のみが、研磨面に強く押圧されることにな
ってしまうためである。

【００３８】上述のように半導体ウェハＷを吸着部２
４，２５に吸着させた後、トップリング１の全体を半導
体ウェハの移送位置に位置させ、吸着部２４，２５の連
通孔２４ａ，２５ａから半導体ウェハＷに流体（例え
ば、圧縮空気もしくは窒素と純水を混合したもの）を噴
射して半導体ウェハＷをリリースする。

【００３９】上述したように、本実施形態においては、
トップリング１を研磨面に押圧するときに、リテーナリ
ング３とフランジ部２とがボールジョイント４により摺
接するようになっている。従って、トップリング駆動軸
１１によってフランジ部２の中央部に荷重を加えても、
フランジ部２とリテーナリング３とが滑るため、リテー
ナリング３には荷重の鉛直方向成分のみが伝えられ、曲
げモーメントは作用しなくなる。この結果、曲げモーメ
ントによってリテーナリング３が傾けられることがなく
なり、リテーナリング３の底面において偏摩耗が発生す
ることを防止することができる。

【００４０】ここで、フランジ部２の剛性を高めること
によっても、上述した曲げモーメントがリテーナリング
３に作用することを防止することができる。例えば、フ
ランジ部２を金属やセラミックス等の強度及び剛性が高
い材料から形成し、更にその厚みを大きくして高剛性の
フランジ部２とし、トップリング１を研磨パッド１０１
に押圧したときに、研磨パッド１０１に対するリテーナ
リング３の底面の傾きが小さくなるようにする。フラン
ジ部２を高剛性化すれば、トップリング駆動軸１１によ
ってフランジ部２の中央部に荷重を加えても、曲げモー
メントがリテーナリング３に作用しにくくなり、リテー
ナリング３の偏摩耗を防止することができる。

【００４１】本実施形態においては、上述した摺接接続
部によってリテーナリング３に発生する曲げモーメント
をゼロにすることができるので、フランジ部２の高剛性
化によって曲げモーメントの発生を防止する必要はな
く、図５に示すように、フランジ部２を薄くして軽量化
を図ってメンテナンス性を向上させることができる。

【００４２】図６は、本発明の第２の実施形態における
トップリングを示す縦断面図である。なお、本実施形態
において、上述の第１の実施形態における部材又は要素
と同一の作用又は機能を有する部材又は要素には同一の
符号を付し、特に説明しない部分については第１の実施
形態と同様である。

【００４３】図６に示すように、本実施形態において
は、第１の実施形態における摺動接続部に代えて接続部
５０が設けられている。この接続部５０は、リテーナリ
ング３の上部材３ａとフランジ部２とを接続するもので
あり、水平及び鉛直方向の剛性を十分に確保しつつ曲げ
剛性が低くなるように構成されている。本実施形態で
は、縦方向中央部の幅を上下部の幅よりも小さくして、
くびれた断面形状とすることで、水平及び鉛直方向の剛
性を十分に確保しつつ曲げ剛性を低くしている。くびれ
た断面形状としても、水平方向については１方向の荷重
を全周で受けるので、十分な剛性を確保することができ
る。このとき、曲げモーメントはそれぞれの断面で受け
ることとなるので、結果的に曲げ剛性の方が水平方向の
剛性に比べて低くなる。

【００４４】本実施形態においては、接続部５０の水平
及び鉛直方向の剛性を高くしているため、トップリング
駆動軸１１による荷重を確実にリテーナリング３に伝え
ることができる。また、接続部５０の曲げ剛性を低くし
ているため、フランジ部２の中央部に加えられる荷重に
よる曲げモーメントが接続部５０により吸収され、リテ
ーナリング３に作用する曲げモーメントを小さくするこ
とができる。従って、リテーナリング３が傾けられるこ
とを抑制して、リテーナリング３の底面の偏摩耗を低減
することができる。なお、本実施形態においては、フラ
ンジ部２、接続部５０、及びリテーナリング３の上部材
３ａは一体に形成されているが、これに限られるもので
はない。

【００４５】上述したように、曲げ剛性の低い接続部５
０によってリテーナリング３に作用する曲げモーメント
を小さくすることができるが、図６に示すように、接続
部５０をリテーナリング３の径方向幅の中央よりも外側
に配置することで、リテーナリング３に作用する曲げモ
ーメントをより小さくすることが可能となる。即ち、接
続部５０をリテーナリング３の径方向幅の中央よりも外
側に配置することで、図７に示すように、リテーナリン
グ３の径方向幅の中央よりも外側にトップリング駆動軸
１１の荷重が加わるため、リテーナリング３の幅の中央
に対して曲げモーメントＭ_１が発生する。この曲げモー
メントＭ_１によりフランジ部２の中央部に加えられる荷
重による曲げモーメントＭ_２が相殺され、リテーナリン
グ３に作用する曲げモーメントをより小さくすることが
できる。従って、より効果的にリテーナリング３の底面
の偏摩耗を低減することが可能となる。

【００４６】なお、本実施形態における加圧シート２３
の一端は、リテーナリング３の上部材３ａとこの上部材
３ａの径方向内側に設けられた加圧シート支持部３ｄと
によって挟持されているが、第１の実施形態と同様にフ
ランジ部２側に固定することとしてもよい。

【００４７】これまで本発明の一実施形態について説明
したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技
術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施され
てよいことは言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】上述したように、本発明の第１の態様に
よれば、トップリングを研磨面に押圧するときに、リテ
ーナリングとフランジ部とが摺接するので、トップリン
グ駆動軸によってフランジ部の中央部に荷重を加えて
も、フランジ部とリテーナリングとが滑ることとなる。
従って、リテーナリングには荷重の鉛直方向成分のみが
伝えられ、曲げモーメントは作用しなくなるので、曲げ
モーメントによってリテーナリングが傾けられることが
なく、リテーナリングの底面において偏摩耗が発生する
ことを防止することができる。

【００４９】また、本発明の第２の態様によれば、接続
部の水平及び鉛直方向の剛性を高くしているため、トッ
プリング駆動軸による荷重を確実にリテーナリングに伝
えることができる。また、接続部の曲げ剛性を低くして
いるため、フランジ部に加えられる荷重による曲げモー
メントが該接続部により吸収され、リテーナリングに作
用する曲げモーメントを小さくすることができる。従っ
て、リテーナリングが傾けられることを抑制して、リテ
ーナリングの底面の偏摩耗を低減することができる。

【００５０】また、本発明の第３の態様によれば、フラ
ンジ部を高剛性化することにより、トップリング駆動軸
によってフランジ部の中央部に荷重を加えても、曲げモ
ーメントがリテーナリングに作用しにくくなり、リテー
ナリングの偏摩耗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態におけるポリッシング
装置の全体構成を示す断面図である。

【図２】図１のポリッシング装置におけるトップリング
の一切断面における縦断面図である。

【図３】図１のポリッシング装置におけるトップリング
の別の切断面における縦断面図である。

【図４】図２のトップリングのフランジ部を示す平面図
である。

【図５】本発明の他の実施形態におけるトップリングを
示す縦断面図である。

【図６】本発明の第２の実施形態におけるトップリング
を示す縦断面図である。

【図７】図６のトップリングを模式的に示す図である。

【図８】従来のトップリングを示す模式図である。

【符号の説明】

１トップリング２フランジ部２ａ，２ｃ球面状凹部２ｂばね受け２ｄ，３ｄ加圧シート支持部３リテーナリング３ａ上部材３ｂ下部材３ｃ球面状凹部４ボールジョイント５，７接続ボルト６，８コイルばね９係合ピン１０自在継手部１１トップリング駆動軸１１ａ球面状凹部１１ｂばね受け１１ｃ係合孔２０弾性パッド２１ホルダーリング２１ａ上端部２１ｂストッパ部２２チャッキングプレート２２ａ開口２３加圧シート２４，２５内側吸着部２４ａ，２５ｂ連通孔２６洗浄液路３０，３１圧力室４１，４２，４３流体路５０接続部１０１研磨パッド１００研磨テーブル１０２研磨液供給ノズル１１０トップリングヘッド１１１トップリング用エアシリンダ１１２回転筒１１３，１１６タイミングプーリ１１４トップリング用モータ１１５タイミングベルト１１７トップリングヘッドシャフト１２０圧力調整部Ｇ間隙Ｑ研磨液Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５レギュレータＷ半導体ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福島誠東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者桜井邦彦東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者吉田博東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者市村照彦東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AB04 CB02 DA13 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨対象物の外周縁を保持するリテーナ
リングを有するトップリングと、該トップリングを研磨
面に対して押圧するトップリング駆動軸とを備えたポリ
ッシング装置において、前記トップリングは、前記トップリング駆動軸に連結さ
れる略円盤状のフランジ部と、前記リテーナリングと前
記フランジ部とを摺接させた状態で前記リテーナリング
と前記フランジ部とを接続する摺接接続部とを備えたこ
とを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】前記摺接接続部は、フリージョイントに
より前記リテーナリングと前記フランジ部とを摺接させ
ることを特徴とする請求項１に記載のポリッシング装
置。
【請求項３】研磨対象物の外周縁を保持するリテーナ
リングを有するトップリングと、該トップリングを研磨
面に対して押圧するトップリング駆動軸とを備えたポリ
ッシング装置において、前記トップリングは、前記トップリング駆動軸に連結さ
れる略円盤状のフランジ部と、前記リテーナリングと前
記フランジ部とを接続する接続部とを備え、前記接続部は、水平及び鉛直方向の剛性を十分に確保し
つつ曲げ剛性が低くなるように構成されていることを特
徴とするポリッシング装置。
【請求項４】前記接続部は、前記リテーナリングの径
方向幅の中央よりも外側に配置されることを特徴とする
請求項３に記載のポリッシング装置。
【請求項５】研磨対象物の外周縁を保持するリテーナ
リングを有するトップリングと、該トップリングを研磨
面に対して押圧するトップリング駆動軸とを備えたポリ
ッシング装置において、前記トップリングは、前記トップリング駆動軸に連結さ
れる略円盤状のフランジ部を備え、前記トップリングを前記研磨面に対して押圧したとき
に、前記研磨面に対する前記リテーナリングの底面の傾
きが小さくなるように、前記フランジ部の剛性を高めた
ことを特徴とするポリッシング装置。