JP2008161982A

JP2008161982A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2008161982A
Application number: JP2006354994A
Authority: JP
Inventors: Atsuya Takahashi; 敦哉高橋
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】従来の研磨装置に厚み寸法が薄く剛性が低下したワークキャリアを使用した場合、ワークキャリア内に局所的負荷による応力が生じてしまい、ワークキャリア内に歪みが発生し精密な平面研磨ができない虞がある。
【解決手段】被加工物定置用ホール１２が形成され、且つ歯部１３を形成したワークキャリア１１と、この歯部１３に噛み合う形態で複数本のポール１５が設立されたワークキャリア回転手段１４とが、ワークキャリア１１の歯部１３に、ワークキャリア回転手段１４をポール１５が歯部１３に噛み合うようにワークキャリア１１外周に等間隔で少なくとも３個以上配置されており、且つ配置した複数個の前記ワークキャリア回転手段１４が連動して回転することで、ワークキャリア１１が一定方向の自転運動する研磨装置。
【選択図】図１

Description

本発明はウエハ状の被加工物を平面研磨する研磨装置に関し、特に厚みが著しく薄い被加工物の平面研磨に適した研磨装置に関する。

従来、水晶やシリコン等を素材とする複数枚のウエハ状被加工物（ワーク）を平面研磨する研磨装置について、図４を用いて説明をする。即ち、従来の研磨装置の概要としては、外周に外向けの第１の歯部４２を形成した中心ギア４１と、中心ギア４１の外側に所定の間隔を空けて、中心ギア４１と同じ回転軸心となるリング状で内周に回転軸心方向に向いた第２の歯部４４を有するインターナルギア４３とを配置し、その第１の歯部４２と第２の歯部４４とに噛み合う第３の歯部４６を外周に形成したワークキャリア４５が、中心ギア４１とインターナルギア４３との間に複数個配置されている（図では１個のワークキャリア４５のみを図示している。）。

各ワークキャリア４５には、その主面に開口部を有する被加工物定置用ホール４７が、ワークキャリア４５主面中心を同心とした円周上に複数個形成されており、この被加工物定置用ホール４７内には、被加工物である水晶ウエハやシリコンウエハ等が配置される。

このように被加工物を配置したワークキャリア４５を中心ギア４１とインターナルギア４３との間に配置した後、少なくともワークキャリア４５の一方の主面（ウエハ状被加工物の両主面を同時に研磨する装置の場合は、ワークキャリアの両主面）に、面中心を軸心として回転する円形状の研磨加工面を有する研磨治具を、ワークキャリア４５内に配置した複数個の被加工物に加圧接触する形態で配置し、中心ギア４１とインターナルギア４３をそれぞれ逆方向に回転させることで、ワークキャリア４５に自公転運動を起因させつつ、さらに研磨治具を回転運動させることにより、ワークキャリア４５内のウエハ状被加工物の主面を平面研磨する研磨装置である。

上述したような研磨装置については、以下のような先行技術文献に開示がある。
特開２００５−２２３１０１号公報特開平９−２３９６５７号公報特許第３５５２１０８号公報

尚、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

近年では、水晶やシリコン等のウエハ状被加工物を更に薄く研磨加工することが求められようになった。通常、ワークキャリアに形成した被加工物定置用ホール内にウエハ状の被加工物を配置し、そのウエハ状被加工物の主面を加工する研磨装置では、ウエハ状被加工物の厚み寸法に比べ、被加工物定置用ホールが形成されている部分のワークキャリアの厚み寸法は薄くなっており、このワークキャリアの厚み寸法は、被加工物の所望する加工後の厚み寸法が薄くなるにつれ、更に薄くなる傾向である。

このような、主要な部分の厚み寸法が薄くなり剛性が低下したワークキャリアを、前述した従来の研磨装置に使用した場合、ワークキャリアへの中心ギアとインターナルギアからの自公回転伝達部分が、それぞれ１点ずつの計２点のみであるため、ワークキャリア内に局所的負荷による応力が生じてしまい、ワークキャリア内に歪みが発生し精密な平面研磨ができない虞がある。

また、従来の研磨装置では、研磨時に塗布した研磨剤（スラリー）が、中心ギアやインターナルギアの表面に付着してしまい、精確な研磨作業を阻害する虞があるため、頻繁な中心ギアやインターナルギアの洗浄が必要となる。しかし、一度に複数枚のワークキャリアを使用するような大型の研磨装置では、中心ギアやインターナルギアも大型であり（特にインターナルギアは非常に大型になる傾向である。）、この洗浄作業が作業者にとって大きな負担となる可能性があった。

因って、本発明の目的は、薄板化が著しく進んだワークキャリアを使用した精確な研磨加工が可能であり、且つ運用が簡易な研磨装置を提供することである。

本発明は上述した課題を解決するために成したものであり、面中心を軸心として回転する円形状の研磨加工面を有する研磨治具を、少なくとも自転するワークキャリア内に配置した複数個の被加工物に加圧接触させながら、この被加工物の表面を平面研磨する研磨装置であって、
主面に開口した複数個の被加工物定置用ホールが形成され、且つ外周に外向の歯部を形成した円板形状のワークキャリアと、このワークキャリアの歯部に噛み合う形態で、支持台の一方の主面の同心円上に複数本のポールが設立され、この支持台の他方の主面中心には回転軸の一方端が連結され、この回転軸の他方端が回転生成手段に組み込まれたワークキャリア回転手段とが、ワークキャリアの歯部に、ワークキャリア回転手段をポールが歯部に噛み合うようにワークキャリア外周に等間隔で少なくとも３個以上配置されており、且つ配置した複数個の前記ワークキャリア回転手段が連動して回転することで、ワークキャリアが一定方向の自転運動することを特徴とする研磨装置である。

本発明の研磨装置において、ワークキャリアの自回転伝達手段として、このワークキャリアの歯部に噛み合う形態で配置した３個以上のワークキャリア回転手段を用いることで、従来の研磨装置に比べて、主要な部分の厚み寸法が薄くなり剛性が低下したワークキャリアを使用した場合、ワークキャリアへの自回転伝達部分をワークキャリア外周に等間隔で分散することができ、ワークキャリアに局所的な負荷による応力が生じるのを防止できるので、ワークキャリア内に歪みが発生することが著しく低くなり、薄板化が著しく進んだウエハ状被研磨物の精密な平面研磨が可能となる。

また、本発明における研磨装置では、研磨時に塗布した研磨剤（スラリー）が、ワークキャリア回転手段の表面に付着した場合でも、ワークキャリアに比べてワークキャリア回転手段を小型に形成できるので、精確な研磨作業を行うために頻繁にワークキャリア回転手段の洗浄を容易に行うことができ、この研磨作業従事者にとって洗浄作業が大きな負担となることがない。

更に、不具合によりワークキャリアへの自回転伝達手段（従来技術では中央ギアやインターナルギア、本発明ではワークキャリア回転手段）に破損や摩耗などが生じた場合でも、本発明の研磨装置では、破損や摩耗が生じた部分のワークキャリア回転手段のみを修理交換すれば対応でき、従来のような大型のギア類全体を修理交換する必要が無く、研磨装置の運用の効率化及び修理交換に伴うコストアップを防止できる。

因って、本発明により、薄板化が著しく進んだワークキャリアを使用した精確な研磨加工が可能であり、更に研磨作業が容易且つ効率的な研磨装置を提供する効果を奏する。

以下に、本発明における研磨装置の一部実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明における研磨装置のワークキャリア部分及びワークキャリアに自回転を伝達するワークキャリア回転手段の構成を示した概略平面図である。図２は、図１に記載の点線円Ａ部分を拡大図示したのであり、（ａ）は図１と同一方向から図示した部分平面図、（ｂ）は（ａ）に記載した仮想切断線Ｂ−Ｂ′間で切断した場合の概略部分断面図である。図３は、ワークキャリア回転手段の外観を図示した概略外観斜視図である。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部（特に研磨装置における研磨手段）を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。

即ち、本発明における研磨装置では、その主面に円形状の開口部を有した複数個（図１では６個）の被加工物定置用ホール１２が形成され、且つ被加工物定置ホール１２が形成された主面の外周に外向の歯部１３を形成した円板形状のワークキャリア１１が使用される。このワークキャリア１１は主に金属材により形成されており、被加工物定置用ホール１２が形成されている主面部分は、被加工物定置用ホール１２内に配置されるウエハ状の被加工物の厚みより薄く形成されている。

このワークキャリア１１の外周部分には、等間隔で、ワークキャリア回転手段１４が４体配置されている。各々のワークキャリア回転手段１４は、ワークキャリア１１の外周に形成された歯部１３に噛み合うような形態で形成された４つのポール１５が円板形状の支持台１６の一方の主面の同心円上に設立されており、この支持台１６の他方の主面中心には回転軸１７の長さ方向の一方端が連結され、この回転軸１７の長さ方向の他方端が回転生成手段（不図示）に組み込まれることで構成されている。この回転生成手段により発生した回転は、回転軸１７を介して、支持台１６をその主面中心を回転軸として回転させる。

個々のワークキャリア回転手段１４は、ワークキャリア１１の歯部１３に、ポール１５が歯部１３に噛み合うようにワークキャリア１１外周に等間隔で配置されている。この配置した４体のワークキャリア回転手段１４の支持台１６が連動して回転（図１において時計回り方向の回転、又は反時計回り方向の回転）をし、個々のポール１５が次々に歯部１３に噛み合うことで、ワークキャリア１１に一定方向の自転運動を起因する。

尚、本発明の研磨装置には、研磨装置を構成する他の主な部品として、ワークキャリア１１に形成した複数個の被加工物定置用ホール１２の上又は上下に配置された、面中心を軸心として回転する円形状の研磨加工面を有する研磨治具や、この研磨治具を被加工物定置用ホール１２内に配置したウエハ状被加工物の一方の主面又は両主面に接触加圧し且つ研磨治具を回転させる研磨治具駆動手段や、研磨作業に際し研磨治具の研磨加工面と被加工物との間にスラリーを塗布するスラリー塗布手段、及びワークキャリア回転手段１４を含めこれら各手段に電力を供給し且つ回転数などを制御する電源制御手段などが組み込まれている。尚、上述した研磨治具、研磨治具駆動手段、スラリー塗布手段、及び電源制御手段は、従来から一般的に使用されている構造のものを用いている。

また、研磨作業としては、ワークキャリア１１に形成した複数個の被加工物定置用ホール１２内にウエハ状の被加工物を配置し、所定の位置に設けた各ワークキャリア回転手段１４を連動回転させることによりワークキャリア１１を自回転させる。このとき、ワークキャリア１１に形成した複数個の被加工物定置用ホール１２内にウエハ状の被加工物上、又は上下に、面中心を軸心として回転する円形状の研磨加工面を有する研磨治具を、自転するワークキャリア１１内に配置した複数個の被加工物に加圧接触させつつ、研磨治具と被加工物との間にスラリーを塗布し、この被加工物の表面を平面研磨する。

上述したようなワークキャリア１１及びワークキャリア回転手段１４により構成される研磨装置では、研磨時に塗布したスラリーが、ワークキャリア回転手段１４のポール１５や支持台１６の表面に付着した場合でも、ワークキャリア１１に比べてワークキャリア回転手段１４を小型に形成できるので、精確な研磨作業を行うために頻繁にワークキャリア回転手段１４を研磨装置より取り外して、その表面の洗浄を容易に行うことができ、この研磨作業従事者にとって洗浄作業が大きな負担となることがない。

更に、不具合によりワークキャリア１１への自回転伝達手段であるワークキャリア回転手段１４（特にポール１５）に破損や摩耗などが生じた場合でも、本発明の研磨装置では、破損や摩耗が生じた部分のワークキャリア回転手段１４のみを修理交換すれば対応でき、従来のような大型のギア類全体を修理交換する必要が無く、研磨装置の運用の効率化及び修理交換に伴うコストアップを防止できる。又、大型のギア類（特に従来技術にて開示したインターナルギア）を使用しないので、研磨装置全体を小型にすることも可能となる。

尚、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上記実施形態では、ワークキャリア１１の歯部１３に噛み合わせる形態で配置したワークキャリア回転手段１４の個数を４体とした形態を開示したが、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、特にワークキャリア１１の被加工物定置用ホール１２が形成されている主面の厚みが更に薄くする必要がある場合は、ワークキャリア回転手段１４の配置個数を更に増やすことで、ワークキャリア１１への回転伝達時に生じる応力を更に分散させ、精密な研磨を安定的に行うことが可能となる。

又、上記実施形態では、各ワークキャリア回転手段１４に設けたポール１５の個数を４つとした形態を開示したが、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、ワークキャリア１１の歯部１３の形状やワークキャリア１１の自回転の形態により、ポール１５の設置個数を変更しても構わない。

図１は、本発明における研磨装置のワークキャリア部分及びワークキャリアに自回転を伝達するワークキャリア回転手段の構成を示した概略平面図である。図２は、図１に記載の点線円Ａ部分を拡大図示したのであり、（ａ）は図１と同一方向から図示した部分平面図、（ｂ）は（ａ）に記載した仮想切断線Ｂ−Ｂ′間で切断した場合の概略部分断面図である。図３は、ワークキャリア回転手段の一部の外観を図示した概略外観斜視図である。図４は、従来の研磨装置におけるワークキャリア及びワークキャリア回転手段の一部をワークキャリア主面上部から示した概略部分平面図である。

符号の説明

１１・・・ワークキャリア
１２・・・被加工物定置用ホール
１３・・・歯部
１４・・・ワークキャリア回転手段
１５・・・ポール
１６・・・支持台
１７・・・回転軸

Claims

面中心を軸心として回転する円形状の研磨加工面を有する研磨治具を、少なくとも自転するワークキャリア内に配置した複数個の被加工物に加圧接触させながら、前記被加工物の表面を平面研磨する研磨装置であって、
主面に開口した複数個の被加工物定置用ホールが形成され、且つ外周に外向の歯部を形成した円板形状のワークキャリアと、
前記ワークキャリアの前記歯部に噛み合う形態で、支持台の一方の主面の同心円上に複数本のポールが設立され、前記支持台の他方の主面中心には回転軸の長さ方向の一方端が連結され、前記回転軸の長さ方向の他方端が回転生成手段に組み込まれたワークキャリア回転手段とが、
前記ワークキャリアの前記歯部に、前記ワークキャリア回転手段を、前記ポールが前記歯部に噛み合うように前記ワークキャリア外周に等間隔で少なくとも３個以上配置されており、且つ配置した複数個の前記ワークキャリア回転手段が連動して回転することで、前記ワークキャリアに一定方向の自転運動を発生する構成を特徴とする研磨装置。