JP2015100911A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨テーブル1および研磨ヘッド3の少なくとも一方に、固定側ユニット15Sと回転側ユニット15Rとが互いに非接触で対向して固定側ユニット15Sと回転側ユニット15Rとの間で電力又は信号の授受、または通信を行う非接触型伝送コネクタ15を設け、研磨テーブル1および研磨ヘッド3の少なくとも一方に設置された機器と研磨テーブル1または研磨ヘッド3の外部との間で非接触型伝送コネクタ15を介して電力又は信号の授受、または通信を行うようにした。
【選択図】図2
Description
(1)接触点の摩耗等により定期的な交換が必要である。
(2)物理的に接触点のある接触伝送構造は、故障交換する際、コネクタの全てを交換しなければならない。
(3)物理的に接触点のある接触伝送構造は、接触点より電気的なサージ、ノイズ等を発生させ、電源、信号、通信回路へ悪影響を及ぼす。
(4)物理的に接触点のある接触伝送構造は、コネクタと回転体の回転軸がずれることで、コネクタの偏芯が発生する。
(5)物理的に接触点のある接触伝送構造は、電圧が印加される物理的な接触点があり、防水保護が複雑で大掛かりな構造となる。
研磨中の基板の被研磨面の状態をモニタするセンサには、渦電流センサまたは光学式センサからなる終点検出モニタ用のセンサが含まれる。また、終点検出モニタ用のセンサ以外にも、研磨中の基板の被研磨面の状態をモニタする各種センサが含まれる。
研磨中の基板の状態をモニタするセンサには、研磨中に基板の温度又は基板を保持するメンブレンの温度を測定するセンサが含まれる。また、温度センサ以外にも、研磨中の基板の状態や研磨状況をモニタする各種センサが含まれる。
本発明によれば、投光部・受光部を固定側ユニットおよび回転側ユニットの中心に配置することにより、回転時における光軸の整列(アライメント)を確保することができる。
本発明によれば、光を反射・屈折させる物を複数設置することにより、投光部から受光部への光路を自由に設定することができる。
本発明によれば、固定側ユニットおよび回転側ユニットが対向する面をそれぞれ電界・磁界が減衰(吸収)しない、もしくは減衰(吸収)しにくい、防水性を確保できる物質(金属・樹脂等)でコーティング(覆う)することで、非接触型伝送コネクタを容易に防水構造にできる。
本発明の好ましい態様は、前記投光部と前記受光部とは、それぞれ投・受光部からなり、一方向通信および双方向通信が可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記非接触型伝送コネクタを介して前記回転側ユニットに設置された機器と電力又は信号の授受または通信を行う制御部を設けることを特徴とする。
(1)機械的磨耗がなく部品の定期交換が不要で、メンテナンスフリーとなる。
(2)物理的に接触点がないため、故障交換時、片側ユニットの交換で済み、メンテナンス時間が短縮できる。
(3)非接触型であるため、回転部接触面で発生する電気的なサージ、ノイズ等の発生要因がなく、電力、信号、通信を安定して伝送できる。
(4)回転側ユニットを回転体へ固定する際、回転体と回転側ユニットの回転軸がズレていても、物理的な接触面が無く、回転側ユニットと固定側ユニットの間に空間が有るので、慣性力による振動が伝わらず、また回転側慣性力による干渉も発生しない。
(5)固定側ユニットおよび回転側ユニットが対向する面をそれぞれ電界・磁界が減衰(吸収)しない、もしくは減衰(吸収)しにくい、防水性を確保できる物質(金属・樹脂等)でコーティング(覆う)することで、非接触型伝送コネクタを容易に防水構造にできる。
図1は、本発明に係る研磨装置の主要部を示す模式的正面図である。図1に示すように、研磨装置は、研磨パッド2を支持する研磨テーブル1と、研磨対象物である半導体ウエハ等の基板Wを保持して研磨テーブル1上の研磨パッド2に押圧する研磨ヘッド3と、研磨パッド2上に研磨液(スラリー)を供給する研磨液供給ノズル5とを備えている。
図2(a)は、研磨テーブル1の主要部を示す模式的断面図である。図2(a)に示すように、研磨パッド2を支持する研磨テーブル1は、中空のテーブル軸1aに接続されている。テーブル軸1aの周囲を囲むように、研磨テーブルモータ11が設置されている。研磨テーブルモータ11はモータ台12によって支持されている。研磨テーブル1の内部には、センサ類等の機器13A,13B,13Cが設置されている。センサ類等の機器としては、終点検出モニタ用の渦電流センサや光学式センサがあり、また終点検出モニタ用のセンサ以外にも研磨中の基板の被研磨面の状態をモニタする温度センサなどの各種センサがある。各機器13A,13B,13Cは、物理的接触点を有しない非接触型コネクタ15を介して外部の電源、信号源、通信元(光源等を含む)に接続されている。すなわち、各機器13A,13B,13Cは、導線14を介して非接触型伝送コネクタ15の回転側ユニット15Rに接続されている。各導線14は、研磨テーブル1の内部から中空のテーブル軸1aの内部を通って非接触型伝送コネクタ15の回転側ユニット15Rまで延びている。また、非接触型伝送コネクタ15の固定側ユニット15Sには導線16が接続され、導線16によって電源、信号源、通信元(光源等を含む)に接続されている。
図2(b)は、図2(a)における非接触型コネクタ15の固定側ユニット15Sが導線16によってCMP制御部20に接続されている状態を示す一部拡大図である。また、固定側ユニット15Sの導線16の先は、電源、信号源、通信元(光源等を含む)およびCMP制御部に接続されていてもよい。
通信を行う場合の一例として、各機器13A,13B,13Cで測定した複数のデータを一度に伝送する場合や、各機器13A,13B,13Cがプロセス処理をする機器であって、固定側に設置された制御部より各機器13A,13B,13Cへ動作指令データを通信する場合がある。プロセス処理をする各機器としては研磨テーブルモータ、研磨ヘッドモータ、光学式センサの光源などがある。このように大量のデータを伝送する場合には、大量のデータをパケットに分割して送受信するパケットデータ伝送を行なうことで短時間で大量のデータ通信が可能となる。
光学式センサ140は、光を基板Wの被研磨面に照射する投光部142と、基板Wから戻ってくる反射光を受光する受光部としての光ファイバー143と、基板Wからの反射光を波長に従って分解し、所定の波長範囲に亘って反射光の強度を測定する分光器144とを備えている。
基板Wの研磨中は、投光部142から光が基板Wに照射され、光ファイバー(受光部)143によって基板Wからの反射光が受光される。分光器144は、反射光の各波長での強度を所定の波長範囲に亘って測定し、得られた光強度データを処理部(図示せず)に送る。処理部は、光強度データから波長ごとの光の強度を表わす分光波形を生成し、さらに分光波形から基板Wの研磨進捗を示す研磨指標値を生成する。
図3(a)において、点線で示すラインLより下が回転側、上が固定側である。非接触型伝送コネクタ15の回転側ユニット15Rの下方には、ロータリジョイント17が設置されている。ロータリジョイント17は、内側の回転筒17Rと外側の固定筒17Sとから構成されている。回転筒17Rには研磨ヘッド3内まで延びる複数の配管18が接続され、固定筒17Sには圧縮空気源等の流体源まで延びる複数の配管19が接続されている。複数の配管18,19は、研磨ヘッド3に圧縮空気等の加圧流体を供給したり真空を供給するための配管を含んでいる。したがって、加圧流体や真空は、外部より配管19、ロータリジョイント17および配管18を介して研磨ヘッド3内に供給される。
図7に示すように、研磨ヘッド(トップリング)3は、基板Wを研磨面に対して押圧するトップリング本体(キャリアとも称する)202と、研磨面を直接押圧するリテーナリング203とから基本的に構成されている。リテーナリング203はトップリング本体202の外周部に取り付けられている。トップリング本体202の下面には、基板の裏面に当接する弾性膜(メンブレン)204が取り付けられている。
図4は、非接触型伝送コネクタ15の第1の態様を示す模式的断面図である。図4に示すように、非接触型伝送コネクタ15の固定側ユニット15Sには一次巻線を施したポットコア型の一次側高周波磁性体からなる電力伝送用ポットコア41が配置され、回転側ユニット15Rには二次巻線を施したポットコア型の二次側高周波磁性体からなる電力伝送用ポットコア42が配置されている。電力伝送用ポットコア41と電力伝送用ポットコア42は狭い間隙を経て同軸上に対向して配置されている。電力伝送用ポットコア41と電力伝送用ポットコア42との間隙には、電界・磁界を減衰(吸収)しない、もしくは減衰(吸収)しにくい固体以外の媒体、例えば、空気等の気体、真空、液体が存在する。電力伝送は、固定側のポットコア41の一次巻線に高周波電流を流し回転側のポットコア42の二次巻線に電圧が誘起される電磁誘導によって行う。
上述したように、電力伝送および信号伝送は、電磁誘導作用により非接触伝送により行う。この場合、対向する一対のポットコア間の磁束密度(T(テスラ))を高くする方が安定して伝送を行うことができる。磁束密度が高くできない場合には、対向する一対のポットコアの表面積(m2)を広くする方が安定して伝送を行うことができる。
図4に示す非接触型伝送コネクタ15においては、下側のユニットを固定側ユニット15S、上側のユニットを回転側ユニット15Rとしたが、下側のユニットを回転側ユニット15R、上側のユニットを固定側ユニット15Sとしてもよい。
これまで本発明の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、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
1a テーブル軸
2 研磨パッド
2a 研磨面
3 研磨ヘッド
4 研磨ヘッドシャフト
5 研磨液供給ノズル
11 研磨テーブルモータ
12 モータ台
13A,13B,13C 機器
14 導線
15 非接触型伝送コネクタ
15R 回転側ユニット
15S 固定側ユニット
16 導線
17 ロータリジョイント
17R 回転筒
17S 固定筒
18 配管
19 配管
23A,23B,23C 機器
31 回転筒
32 タイミングギヤ
33 研磨ヘッドモータ
34 タイミングギヤ
35 タイミングベルト
41 電力伝送用ポットコア
42 電力伝送用ポットコア
43 信号伝送用ポットコア
44 信号伝送用ポットコア
45 投光部(投・受光部)
46 受光部(投・受光部)
47 通信用光ファイバケーブル
48 通信用光ファイバケーブル
51 内部回路
52 内部回路
53 接続端子
54 接続端子
61 第1ミラー
62 第2ミラー
63 第3ミラー
71 第1ミラー
72 第2ミラー
73 第3ミラー
140 光学式センサ
142 投光部
143 受光部(光ファイバー)
144 分光器
147 光源
148 光ファイバー
150A 第1の孔
150B 第2の孔
151 通孔
155 液体供給源
202 トップリング本体
203 リテーナリング
204 弾性膜(メンブレン)
204a 隔壁
204h 孔
205 センター室
206 リプル室
207 アウター室
208 エッジ室
209 リテーナリング加圧室
211,212,213,214,215,221,222,223,224,226 流路
230 圧力調整部
231,331 真空源
235 気水分離槽
F1〜F5 流量センサ
R1〜R5 圧力レギュレータ
P1〜P5 圧力センサ
V1−1〜V1−3,V2−1〜V2−3,V3−1〜V3−3,V4−1〜V4−3,V5−1〜V5−3 バルブ
Claims (11)
- 基板を保持した研磨ヘッドを回転させるとともに研磨テーブルを回転させながら、研磨ヘッドにより基板を研磨テーブル上の研磨面に押圧して基板を研磨する研磨装置において、
前記研磨テーブルおよび前記研磨ヘッドの少なくとも一方に、固定側ユニットと回転側ユニットとが互いに非接触で対向して前記固定側ユニットと前記回転側ユニットとの間で電力又は信号の授受、または通信を行う非接触型伝送コネクタを設け、
前記研磨テーブルおよび前記研磨ヘッドの少なくとも一方に設置された機器と前記研磨テーブルまたは前記研磨ヘッドの外部との間で前記非接触型伝送コネクタを介して電力又は信号の授受、または通信を行うようにしたことを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨テーブルに設置された機器は、研磨中の基板の被研磨面の状態をモニタするセンサを含む測定機器であることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
- 前記研磨ヘッドに設置された機器は、研磨中の基板の状態をモニタするセンサを含む測定機器であることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。
- 前記非接触型伝送コネクタは、巻線を施した少なくとも1つのポットコアを前記固定側ユニットおよび前記回転側ユニットに互いに対向するように配置して構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記非接触型伝送コネクタは、前記固定側ユニットおよび前記回転側ユニットのいずれか一方に設置された投光部と他方に設置された受光部とを互いに対向するように配置して構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記投光部および前記受光部は、前記固定側ユニットおよび前記回転側ユニットの中心に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の研磨装置。
- 前記投光部と前記受光部との間に光を反射・屈折させる物を複数設置し、前記投光部から投光された光を前記光を反射・屈折させる物を介して前記受光部に導くようにしたことを特徴とする請求項5または6に記載の研磨装置。
- 前記非接触型伝送コネクタは、前記固定側ユニットおよび前記回転側ユニットが互いに対向する面に防水用のコーティングを施していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記非接触型伝送コネクタの回転側ユニットに隣接してロータリジョイントを設け、前記研磨テーブルまたは前記研磨ヘッドの外部より流体を前記研磨テーブル内または前記研磨ヘッド内に供給するようにしたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記投光部と前記受光部とは、それぞれ投・受光部からなり、一方向通信および双方向通信が可能であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記非接触型伝送コネクタを介して前記回転側ユニットに設置された機器と電力又は信号の授受または通信を行う制御部を設けることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の研磨装置。
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