JP2724310B2 - 半導体ウエーハの鏡面研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエーハの鏡
面研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエーハの研磨は、表面に研磨布
を貼着した下定盤と底面に複数枚のウエーハを貼り付け
た上定盤とを対峙配置し、上記ウエーハを研磨布に押圧
しながら加圧盤及び下定盤を回転させて行う。

【０００３】ところで、鏡面研磨前のウエーハに厚み精
度のバラツキが大きい場合、加圧盤と上定盤とを同一中
心線で回転させるとウエーハの厚み精度の均一化が図れ
ない。そこで従来から加圧中心線を加圧盤の中心からず
らし（偏心させ）、加圧盤及び上定盤を一体回転させる
方法が採用されている。

【０００４】具体的には、図４に示すように、複数のウ
エーハＷを貼着した上定盤４１を、３本のボルト４２で
加圧盤４３に固定する構成とし、上記３本のボルト４２
の締め付け量比の調整に依り、加圧中心線に対して上定
盤４１を偏心させている。

【０００５】しかし上記３本のボルト４２によって偏心
量を調整する構成の鏡面研磨装置には、次のような問題
点がある。

【０００６】ウエーハＷの鏡面研磨に伴い、ウエーハ
Ｗを貼り付けた上定盤４１自体の温度が上昇し、熱膨張
により上定盤が、ボルト締付け箇所以外で変形し、ウエ
ーハＷの厚み精度が悪化する。

【０００７】ボルト４２の締付け量比調節（ウエーハ
Ｗの厚み精度に応じた偏心量調節）は人手作業であり、
作業に熟練を要し、作業者によってバラツキを生じ、ま
た作業時間もかかる。

【０００８】ボルト４２による加圧盤４３への上定盤
４１の固定は、ボルト４２によって保持できる上定盤重
量に制限があって上定盤４１を大きくすることができ
ず、研磨作業１回当りのウエーハ鏡面研磨枚数を多くす
ることができない。

【０００９】ボルト締付けによる上定盤４１の偏心
は、偏心範囲が小さく、高精度な研磨ウエーハが得られ
ない。

【００１０】加圧中心線に対して上定盤４１を偏心さ
せた場合（加圧盤４３の中心に対して上定盤４４の中心
をずらした場合）、加圧盤４３の昇降時に上定盤４１が
傾き、上下の定盤が接触して破損を生じる。

【００１１】そこで本出願人は、上記〜の不具合を
解消するため、特願平２−９５２３号において図５に示
す如き鏡面研磨装置を提案した。以下、この発明を「先
願発明」と称する。具体的には、回転駆動軸３０を加圧
盤３１上に接離可能に加圧盤３１から遊離して配し、回
転駆動軸３０に水平支持板３２を設け、該水平支持板３
２上に載置される載置板３３を加圧盤３１の上面に突設
し、更に、前記回転駆動軸３０の下端にクラッチインサ
ート３４を取付けると共に加圧盤３１の上面に前記クラ
ッチインサート３４と係合するクラッチディスク３５を
固設した構成のものである。

【００１２】上記構成の先願発明は、確かに、ボルト４
２を使用していないため熱膨張に基づく研磨精度の悪化
がなく、偏心操作が載置板３３の載置位置調整という簡
易なものであって偏心位置調整作業に熟練を必要とせ
ず、調整作業に要する時間も短くて済む。また、載置板
３３は水平支持板３２に支えられていて傾きを生ぜず、
そのため上定盤３６と下定盤３７との接触に基く破損も
ない。更に、ボルト４２の締付け量調整による偏心量調
整は調整範囲が小さいが、載置位置の変更によって偏心
量の調整を行う先願発明では、調整範囲が大きくなり、
この結果、厚みに関し高精度の研磨ウエーハが得られ
る。更にまた、ボルト４２によって上定盤４４を支持す
る従来法に比較すると、上定盤３６を一層大きくするこ
とができるため、１回の研磨作業におけるウエーハ研磨
枚数を多くできる等、多くの利点がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところでウエーハの鏡
面研磨では、研磨中にクロス面が摩耗して研磨抵抗が高
くなるため、ウエーハに対する荷重を弱めた、いわゆる
低荷重研磨が必要となる。ところが上記先願発明では、
回転駆動軸と加圧盤との一体化（係合）が、回転駆動軸
からの荷重に依存されており、低荷重の場合にはクラッ
チインサートとクラッチディスクとの係合力が弱ってし
まい、クラッチ滑りを生じて研磨に問題を生じるおそれ
がある。また、上記係合力が弱いことから、研磨スター
ト時の上定盤の回転始動及び研磨ストップ時の上定盤の
回転停止動が正確に行われ難いという問題もある。

【００１４】本発明は、上記先願発明の長所を残しつ
つ、係合に関する上述の問題点を解消した半導体ウエー
ハの鏡面研磨装置を提供する目的でなされた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】具体的には、本願発明の
鏡面研磨装置は、上定盤、下定盤、前記上定盤上に配さ
れる加圧盤及び該加圧盤を押圧し且つ回転させる回転駆
動軸を備えた鏡面研磨装置において、前記加圧盤上に、
回転駆動軸挿入用の透孔を有するハウジングを形成する
と共に、該ハウジング内に、回転駆動軸挿入用の透孔を
有するクラッチハウジングを形成し、前記回転駆動軸に
は、ハウジングの透孔縁部内側を支持する水平支持板を
設け、前記加圧盤上に、底面にクラッチ爪を有する偏心
盤を水平移動可能に浮き上り状に配設して該偏心盤に前
記回転駆動軸の先端を上下移動可能に係合させ、加圧盤
の上面にクラッチディスクを配設し、前記偏心盤上に、
前記回転軸の降下時に、前記クラッチハウジングを上方
へ押し上げる挺子材を配設したという構成を採ってい
る。

【００１６】

【作用】上記構成に依れば、ハウジングの透孔内におい
て回転駆動軸を移動させることによって、上定盤を加圧
中心線（回転駆動軸の中心線）に対し偏心させることが
できる。すなわちこの回転駆動軸の移動時に浮き上り状
の偏心盤が加圧盤上を移動し、クラッチ爪が係合場所を
所定の偏心位置に位置変えすることとなる。

【００１７】そして、上記偏心状態のまま回転駆動軸を
降下させていくと、加圧盤及び上定盤が水平支持板によ
り垂持された状態で降下していき、まず、上定盤の下面
に貼着されているウエーハが下定盤に接する。その後、
更に回転駆動軸を降下させていくと、水平支持板がハウ
ジングの透孔縁部内側から離れ、クラッチ爪がクラッチ
ディスクに係合する。そしてこの際挺子材がクラッチハ
ウジングを上方へ押し上げ上記係合を強固なものとす
る。

【００１８】かくして強固な係合状態のもとに、回転駆
動軸の回転が加圧盤を介し上定盤に伝達される状態とな
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を一実施例たる図１〜３に基い
て説明すると、図中、Ｗは半導体ウエーハ（以下、「ウ
エーハ」と称する）を示し、鏡面研磨に際しては、上定
盤１の下面に貼着される。２は下定盤であって、該下定
盤２の表面には研磨布３が貼着されている。４は加圧盤
であり、該加圧盤４と上記上定盤２とは、加圧盤４の把
持腕５によって一体的に組付けられている。

【００２０】６は上記加圧盤４を押圧し且つ回転せしめ
る回転駆動軸を示し、本発明装置の回転駆動軸６は、図
２に示すように加圧盤４の上方に遊離して配されてい
る。７は回転駆動軸６を上下移動せしめるシリンダ装置
である。また８は加圧中心線を示す。

【００２１】上記したように回転駆動軸６を加圧盤４か
ら遊離させて配した場合には、加圧盤４及び上定盤１の
支持手段が必要となり、回転駆動軸６の回転を上定盤１
に伝える回転伝達手段が必要となる。そこで本発明装置
では、加圧盤４上に回転駆動軸７挿入用の透孔９を有す
るハウジング１０を形成する一方、回転駆動軸７には、
上記透孔９の縁部内側１１を支持する水平支持板１２を
設けている。つまり、上記水平支持板１２を透孔９の縁
部から下方に遊離させた状態下に、回転駆動軸６を透孔
９内で水平方向に移動させて偏心調整を行い、偏心調整
後水平支持板１２を回転駆動軸６の上昇によって引き上
げ、水平支持板１２を透孔９の縁部内側に当接させ、以
て加圧盤４及び上定盤１を支持する構成としている。

【００２２】１３は、上記ハウジング１０内に形成され
たクラッチハウジングであり、該クラッチハウジング１
３内に回転伝達手段が収められている。

【００２３】具体的には、１４は上記クラッチハウジン
グ１３内に収められた偏心盤であって、該偏心盤１４の
底面にはクラッチ爪１５が突設されている。また加圧盤
４の上面（クラッチハウジング１３の床面）には、上記
クラッチ爪１５が係脱するクラッチディスク１６が配設
されている。そして上記偏心盤１４の底面には、弾性ピ
ン１７が複数本突設され、偏心盤１４に荷重がかからな
い時には、偏心盤１４を加圧盤４から浮き上らせ、以っ
て、クラッチディスク１６とクラッチ爪１５との係合を
解く構成としてある。１８は上記回転駆動軸６の下端に
固着されたアダプタであって、該アダプタ１８は、上下
移動可能に上記偏心盤１４に係合され、以て、回転駆動
軸６の回転を偏心盤１４に伝える構成としてある。従っ
てクラッチ爪１５をクラッチディスク１６に係合させた
状態下に回転駆動軸６を回転させると、回転が偏心盤１
４を介して加圧盤４及び上定盤１に伝わる構成としてあ
る。１９はクラッチハウジング１３の上面に形成された
透孔であって、該透孔１９はアダプタ１８の水平方向の
移動を許容すべく可成大径に形成されている。

【００２４】また、上記アダプタ１８には、鍔部２０が
形成されている。この鍔部２０は上記クラッチ爪１５と
クラッチディスク１９の係合を強固にする手段の具体化
に寄与している。すなわち、２１は、偏心盤１４上に枢
着された挺子材であって、該挺子材２１の内側端部２２
は、上記鍔部２０の降下を受け止める部位として供され
る。そして上記挺子材２１の外側端部２３は、クラッチ
ハウジング１３の上面内壁２４を押し上げる部位として
供される。実施例では、上記押し上げ力を均等になさし
めるため、外側端部２３の上面にリング材２５を固着し
ている。つまり、回転駆動軸６を降下させてクラッチ爪
１５をクラッチディスク１６に係合させた際、上記挺子
材２１の内側端部２２がアダプタ１８の鍔部２０によっ
て下げられ、挺子材２１が回転して、リング材２５を介
し、クラッチハウジング１３内部で挺子材２１の外側端
部２３が上方に、及び、挺子材２１の支点２６が偏心盤
１４を介してクラッチ爪１５を下方に押し広げることに
より、上記クラッチ爪１５とクラッチディスク１６の係
合を強固になさしめる構成としている。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明装置に依れ
ば、偏心量調整作業が容易である等先願発明（特願平２
−９５２３号）の利点を損うことなく、クラッチインサ
ートとクラッチディスクの結合を強固にすることがで
き、そのため、回転駆動軸の回転が正確且つ確実に上定
盤に伝わり、その結果、ウエーハの研磨厚み精度が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部破断正面図

【図２】同拡大縦断面図

【図３】同一部破断平面図

【図４】従来装置の一部破断正面図

【図５】先願発明装置の縦断面図

【符号の説明】

Ｗ ウエーハ １ 上定盤 ２ 下定盤 ４ 加圧盤 ６ 回転駆動軸 ９ 透孔 １０ ハウジング １１ 縁部内側 １２ 水平支持板 １３ クラッチハウジング １４ 偏心盤 １５ クラッチ爪 １６ クラッチディスク １９ 透孔 ２１ 挺子材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上定盤、下定盤、前記上定盤上に配され
   る加圧盤及び該加圧盤を押圧し且つ回転させる回転駆動
   軸を備えた鏡面研磨装置において、 前記加圧盤上に、回転駆動軸挿入用の透孔を有するハウ
   ジングを形成すると共に、該ハウジング内に、回転駆動
   軸挿入用の透孔を有するクラッチハウジングを形成し、 前記回転駆動軸には、ハウジングの透孔縁部内側を支持
   する水平支持板を設け、 前記加圧盤上に、底面にクラッチ爪を有する偏心盤を水
   平移動可能に浮き上り状に配設して該偏心盤に前記回転
   駆動軸の先端を上下移動可能に係合させ、 加圧盤の上面にクラッチディスクを配設し、 前記偏心盤上に、前記回転軸の降下時に、前記クラッチ
   ハウジングを上方へ押し上げる挺子材を配設した、 ことを特徴とする半導体ウエーハの鏡面研磨装置。