JP3230551U - Wafer polishing equipment - Google Patents

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和之 古谷
和之 古谷
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

【課題】保持プレートの中心位置に貼付されるウェハに研磨不良が生じる課題と、保持プレート毎にウェハの仕上がり状態にばらつきが生じる課題との解決が可能なウェハ研磨装置を提供する。【解決手段】ウェハ研磨装置1は、保持プレート20に貼付されたウェハを、公転する定盤10に摺接させて研磨を行う装置であって、定盤10を公転面内で所定方向に揺動させる揺動機構16と、保持プレート20に荷重を印加すると共に自転力を付与するトップリング30と、トップリング30を回転駆動する駆動軸38と、駆動軸38を回転可能に吊下げ支持する支持部材62と、支持部材62を上下動させることによって駆動軸38およびトップリング30を上下動させる上下動機構52とを備え、駆動軸38は、下から上へ深溝玉軸受、間座、複列円すいころ軸受の順で配設された軸受機構を介して支持部材62に支持される構成である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer polishing apparatus capable of solving a problem of poor polishing of a wafer attached to a center position of a holding plate and a problem of variation in the finished state of the wafer for each holding plate. SOLUTION: A wafer polishing device 1 is a device that grinds a wafer attached to a holding plate 20 by sliding contact with a revolving platen 10, and swings the platen 10 in a predetermined direction in a revolving surface. The swing mechanism 16 to move, the top ring 30 that applies a load to the holding plate 20 and applies a rotational force, the drive shaft 38 that rotationally drives the top ring 30, and the drive shaft 38 are rotatably suspended and supported. A support member 62 and a vertical movement mechanism 52 that moves the drive shaft 38 and the top ring 30 up and down by moving the support member 62 up and down are provided, and the drive shaft 38 includes deep groove ball bearings, spacers, and double bearings from bottom to top. It is configured to be supported by the support member 62 via a bearing mechanism arranged in the order of row conical roller bearings. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本考案は、ウェハ研磨装置に関し、さらに詳細には、保持プレートの保持面に貼付されたウェハを、公転する定盤に摺接させて研磨を行うウェハ研磨装置に関する。 The present invention relates to a wafer polishing device, and more particularly to a wafer polishing device that grinds a wafer attached to a holding surface of a holding plate by sliding it on a revolving surface plate.

半導体装置等を製造する工程の一つとして、ウェハ(シリコンウェハ等)の研磨を行う工程がある。当該工程において用いられるウェハ研磨装置の一例として、ウェハを保持プレートの保持面に貼付した状態で定盤に加圧状態で摺接させることによって、当該ウェハの研磨を行う装置が開発されている(特許文献1:特開2019−121682号公報参照)。 As one of the steps of manufacturing a semiconductor device or the like, there is a step of polishing a wafer (silicon wafer or the like). As an example of a wafer polishing device used in the process, a device has been developed that polishes the wafer by sliding the wafer on the holding surface of the holding plate under pressure. Patent Document 1: See JP-A-2019-121682).

特開2019−121682号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-121682

特許文献1に例示される従来のウェハ研磨装置においては、ウェハが貼付された保持プレートを、センターローラとガイドローラとによって定盤上で自転可能に保持し、トップリングによって当該保持プレートを加圧して研磨を行う構成となっている。ここで、定盤の上面に研磨クロスが貼付されていることにより、研磨工程で重要な作用をなす保持プレートの自転が生じ難いため、トップリングを回転駆動させて保持プレートの自転を補助させる構成となっている。 In the conventional wafer polishing apparatus exemplified in Patent Document 1, a holding plate to which a wafer is attached is held on a surface plate so as to be rotatable by a center roller and a guide roller, and the holding plate is pressed by a top ring. It is configured to be polished. Here, since the polishing cloth is attached to the upper surface of the surface plate, it is difficult for the holding plate to rotate, which plays an important role in the polishing process. Therefore, the top ring is rotationally driven to assist the rotation of the holding plate. It has become.

しかしながら、上記のウェハ研磨装置は、ウェハの研磨を行う際に、保持プレートの中心位置に貼付されるウェハにおいて、保持プレートの自転による研磨作用が周縁位置のウェハよりも小さいため、被研磨面にスジが残ってしまう等の研磨不良が生じ易いという課題があった。 However, in the above-mentioned wafer polishing apparatus, when polishing a wafer, the polishing action due to the rotation of the holding plate is smaller in the wafer attached to the center position of the holding plate than in the wafer at the peripheral position, so that the surface to be polished has a surface to be polished. There is a problem that polishing defects such as streaks remain are likely to occur.

また、上記のウェハ研磨装置は、複数個設けられるトップリングが単独での研磨に対応できるように、それぞれの駆動軸を独立して回転可能且つ上下動可能に吊下げ支持させる構成となっている。しかしながら、駆動軸を回転可能なように支持部材に支持させる部位の締付力を均一に調整することが極めて難しいため、複数個の駆動軸における回転時の摩擦力が不均一となって、複数の保持プレート毎に回転速度の微差が生じて、研磨されるウェハの仕上がり状態にばらつきが生じ得るという課題があった。 Further, the above-mentioned wafer polishing apparatus has a configuration in which each drive shaft is independently rotatably and vertically movable so that a plurality of top rings provided can be used for polishing independently. .. But There is a problem that a slight difference in the rotation speed occurs for each holding plate, and the finished state of the wafer to be polished may vary.

本考案は、上記事情に鑑みてなされ、保持プレートの中心位置に貼付されるウェハに研磨不良が生じる課題と、複数のトップリングにそれぞれ設けられる駆動軸の摩擦力の不均一に起因して、保持プレート毎にウェハの仕上がり状態にばらつきが生じる課題との両方を解決することが可能なウェハ研磨装置を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is caused by the problem that the wafer attached to the center position of the holding plate is poorly polished and the non-uniform frictional force of the drive shafts provided on the plurality of top rings. It is an object of the present invention to realize a wafer polishing apparatus capable of solving both the problem that the finished state of the wafer varies depending on the holding plate.

本考案は、一実施形態として以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。 The present invention solves the above-mentioned problems by means of a solution as described below as an embodiment.

本考案に係るウェハ研磨装置は、保持プレートの保持面に貼付されたウェハを、公転する定盤に摺接させて研磨を行うウェハ研磨装置であって、前記定盤を公転面内で所定方向に揺動させる揺動機構と、前記保持プレートに荷重を印加すると共に自転力を付与するトップリングと、前記トップリングに連結されて、前記トップリングを回転駆動する駆動軸と、前記駆動軸を回転可能に吊下げ支持する支持部材と、前記支持部材を上下動させることによって、前記駆動軸および前記トップリングを上下動させる上下動機構と、を備え、前記駆動軸は、下から上へ深溝玉軸受、間座、複列円すいころ軸受の順で配設された軸受機構を介して前記支持部材に支持される構成であることを要件とする。 The wafer polishing device according to the present invention is a wafer polishing device that grinds a wafer attached to a holding surface of a holding plate by sliding contact with a rotating platen, and the platen is placed in a predetermined direction in the rotating surface. A swing mechanism that swings the top ring, a top ring that applies a load to the holding plate and applies a rotating force, a drive shaft that is connected to the top ring and rotationally drives the top ring, and the drive shaft. A support member that rotatably suspends and supports the support member and a vertical movement mechanism that moves the drive shaft and the top ring up and down by moving the support member up and down are provided, and the drive shaft has a deep groove from bottom to top. It is required that the bearing is supported by the support member via a bearing mechanism arranged in the order of a ball bearing, a spacer, and a double-row conical roller bearing.

本考案によれば、公転する定盤を所定方向に揺動させることができる。したがって、保持プレートの中心位置のウェハに対しても、研磨作用をより多く生じさせることができ、研磨不良の発生を防止することができる。さらに、定盤を揺動させる装置構成において、トップリングを安定して回転可能に吊下げ支持することができ、且つ、複数のトップリングに対してその駆動軸の摩擦力を均一化することができ、研磨の仕上がりにばらつきが生じることを防止することができる。 According to the present invention, the revolving surface plate can be swung in a predetermined direction. Therefore, more polishing action can be generated on the wafer at the center position of the holding plate, and the occurrence of polishing defects can be prevented. Further, in the device configuration for swinging the surface plate, the top ring can be hung and supported in a stable and rotatable manner, and the frictional force of the drive shaft can be made uniform with respect to a plurality of top rings. It is possible to prevent variations in the polishing finish.

本考案の実施形態に係るウェハ研磨装置の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the wafer polishing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 被研磨対象のウェハが貼付された保持プレートの保持面の概略図であり、図2(a)はウェハが1枚の場合、図2(b)はウェハが3枚の場合、図2(c)はウェハが5枚の場合の例である。FIG. 2 (a) is a schematic view of the holding surface of the holding plate to which the wafer to be polished is attached. FIG. 2 (a) shows the case where there is one wafer, and FIG. 2 (b) shows the case where there are three wafers. ) Is an example when the number of wafers is five. 図1に示すウェハ研磨装置の上下動機構および回転駆動機構の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the vertical movement mechanism and the rotation drive mechanism of the wafer polishing apparatus shown in FIG. 図1に示すウェハ研磨装置の軸受機構周辺の正面断面図である。It is a front sectional view around the bearing mechanism of the wafer polishing apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して、本考案の実施形態について詳しく説明する。図1は、本考案の実施形態に係るウェハ研磨装置1の例を示す概略図(斜視図)である。また、図2は、被研磨対象のウェハWが貼付された保持プレート20の保持面20aの概略図(底面図)である。また、図3は、図1に示すウェハ研磨装置1の上下動機構52および回転駆動機構36の例を示す概略図であり、図3(a)は上下動機構52および回転駆動機構36の斜視図、図3(b)は図3(a)におけるX部の断面図、図3(c)は図3(a)におけるY部の断面図、図3(d)は図3(a)におけるZ部の断面図である。また、図4は、図1に示すウェハ研磨装置1の軸受機構70周辺の概略図(正面断面図)である。なお、説明の便宜上、図中において矢印によりウェハ研磨装置1における前後、左右、上下の方向を説明する場合がある。また、各実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰返しの説明は省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view (perspective view) showing an example of the wafer polishing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a schematic view (bottom view) of the holding surface 20a of the holding plate 20 to which the wafer W to be polished is attached. Further, FIG. 3 is a schematic view showing an example of the vertical movement mechanism 52 and the rotation drive mechanism 36 of the wafer polishing device 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3A is a perspective view of the vertical movement mechanism 52 and the rotation drive mechanism 36. 3 (b) is a cross-sectional view of part X in FIG. 3 (a), FIG. 3 (c) is a cross-sectional view of part Y in FIG. 3 (a), and FIG. 3 (d) is in FIG. 3 (a). It is sectional drawing of Z part. Further, FIG. 4 is a schematic view (front sectional view) around the bearing mechanism 70 of the wafer polishing apparatus 1 shown in FIG. For convenience of explanation, the front-back, left-right, and up-down directions of the wafer polishing apparatus 1 may be described by arrows in the drawing. Further, in all the drawings for explaining each embodiment, members having the same function may be designated by the same reference numerals, and the description of the repetition thereof may be omitted.

本実施形態に係るウェハ研磨装置1は、1枚もしくは複数枚(特に限定されないが、主要例として3〜10枚程度)のウェハ(円板状のシリコンウェハ等)Wが保持面に貼付された保持プレート20を、センターローラ54とガイドローラ56とによって定盤10上で自転可能に保持し、トップリング30によって定盤10へ押圧しつつ、定盤10を回転(公転)させてウェハWの研磨を行う装置である。なお、本願においては、定盤10の回転を「公転」と称し、当該定盤10上における保持プレート20の回転を「自転」と称する場合がある。 In the wafer polishing apparatus 1 according to the present embodiment, one or a plurality of wafers (not particularly limited, but about 3 to 10 as a main example) wafers (disk-shaped silicon wafers, etc.) W are attached to the holding surface. The holding plate 20 is held on the surface plate 10 so as to be rotatable by the center roller 54 and the guide roller 56, and the surface plate 10 is rotated (revolved) while being pressed against the surface plate 10 by the top ring 30 to rotate (revolve) the wafer W. It is a device for polishing. In the present application, the rotation of the surface plate 10 may be referred to as "revolution", and the rotation of the holding plate 20 on the surface plate 10 may be referred to as "rotation".

先ず、保持プレート20は、保持面20aに1枚もしくは複数枚のウェハWが貼付され、そのウェハWの被研磨面Waを定盤10の研磨面10aに当接させる作用をなす。本実施形態においては、公知の剥離可能な接着剤によって、ウェハWが保持プレート20の保持面20aに接着されて貼付されている。なお、この保持プレート20は、平坦精度が高く、変形しにくい材質であることが要求され、一般に、ガラスもしくはセラミックス等を用いて形成されている。 First, the holding plate 20 has one or a plurality of wafers W attached to the holding surface 20a, and has an action of bringing the surface to be polished Wa of the wafer W into contact with the polished surface 10a of the surface plate 10. In the present embodiment, the wafer W is adhered to the holding surface 20a of the holding plate 20 by a known peelable adhesive. The holding plate 20 is required to have a high flatness accuracy and a material that is not easily deformed, and is generally formed of glass, ceramics, or the like.

次に、定盤10は、金属材料(一例として、ステンレス合金)を用いて平面視円形状に形成され、ウェハWの研磨を行う研磨面(上面)10aを備えている。この研磨面10a上に、ウェハWが貼付された保持プレート20が載置される。なお、研磨面10aには、通常、研磨布(不図示)が貼付された状態で、研磨工程が実施される(したがって、本願における「研磨面10a」は、研磨布が貼付された状態を含むものとする)。また、定盤10は、電気モータを備える回転駆動機構50によって軸心を中心に回転(自転)される。一例として、定盤10の回転(自転)速度は、20rpm程度に設定される。 Next, the surface plate 10 is formed in a circular shape in a plan view using a metal material (for example, a stainless alloy), and includes a polished surface (upper surface) 10a for polishing the wafer W. A holding plate 20 to which the wafer W is attached is placed on the polished surface 10a. The polishing step is usually carried out with a polishing pad (not shown) attached to the polishing surface 10a (therefore, the "polishing surface 10a" in the present application includes a state in which the polishing pad is attached. (Must be). Further, the surface plate 10 is rotated (rotated) about the axis by a rotation drive mechanism 50 including an electric motor. As an example, the rotation (rotation) speed of the surface plate 10 is set to about 20 rpm.

本実施形態においては、定盤10を公転面内で所定方向に揺動させる揺動機構16を備えている。一例として、前後方向(その他の方向でもよい)に60mm程度、揺動させる構成となっている。これによれば、以下の作用効果を得ることができる。 In the present embodiment, a swing mechanism 16 for swinging the surface plate 10 in a predetermined direction in the revolution plane is provided. As an example, it is configured to swing about 60 mm in the front-rear direction (may be another direction). According to this, the following effects can be obtained.

具体的に、ウェハ研磨装置1は、前述の通り、1枚もしくは複数枚のウェハWが貼付された保持プレート20を、トップリング30によって定盤10へ押圧しつつ、定盤10上で自転させながら、定盤10を公転させることによって、当該ウェハWの研磨を行う構成である。幾つかの例として、保持プレート20に貼付されるウェハWが1枚の場合には図2(a)に示すように配置され、複数枚(例えば、3枚)の場合には図2(b)に示すように配置され、複数枚(例えば、5枚)の場合には図2(c)に示すように径方向の中心位置に1枚、周縁位置に4枚が配置される。ここで、保持プレート20を自転させる場合、中心位置は周縁位置よりも速度(周速)が遅くなる。そのため、中心位置のウェハWは、周縁位置のウェハWと比較して保持プレート20の自転による研磨作用が小さくなる。特に、中心位置のウェハWにおける被研磨面Waの中心領域ほど、その影響が顕著に現れ、スジが残ってしまう等の研磨不良が生じ易い。このような課題に対して、上記の構成によれば、定盤10を公転させながら、所定方向に揺動させることができる。これにより、保持プレート20の中心位置のウェハWに対しても、摺動動作(すなわち、研磨作用)をより多く生じさせることができるため、研磨不良の発生を防止することができる。 Specifically, as described above, the wafer polishing device 1 rotates the holding plate 20 to which one or more wafers W are attached while pressing the holding plate 20 against the surface plate 10 by the top ring 30. However, the wafer W is polished by revolving the surface plate 10. As a few examples, when the number of wafers W attached to the holding plate 20 is one, the wafers W are arranged as shown in FIG. 2A, and when there are a plurality of wafers (for example, three), FIG. ), And in the case of a plurality of sheets (for example, 5 sheets), 1 sheet is arranged at the center position in the radial direction and 4 sheets are arranged at the peripheral position as shown in FIG. 2C. Here, when the holding plate 20 is rotated, the speed (peripheral speed) of the central position is slower than that of the peripheral position. Therefore, the wafer W at the center position has a smaller polishing action due to the rotation of the holding plate 20 than the wafer W at the peripheral position. In particular, the central region of the surface to be polished Wa on the wafer W at the center position is more prominent in its influence, and polishing defects such as streaks remaining are likely to occur. In response to such a problem, according to the above configuration, the surface plate 10 can be revolved and swung in a predetermined direction. As a result, more sliding operations (that is, polishing actions) can be generated even on the wafer W at the center position of the holding plate 20, so that the occurrence of polishing defects can be prevented.

次に、センターローラ54は、定盤10の径方向中心において、回転(自転)可能に配設されている。なお、本実施形態に係るセンターローラ54は、自身が回転力を発生する構成ではなく、支持軸40によって回転可能に支持され、保持プレート20に対して互いの外周面が当接するように配設される。 Next, the center roller 54 is arranged so as to be rotatable (rotating) at the radial center of the surface plate 10. The center roller 54 according to the present embodiment is not configured to generate a rotational force by itself, but is rotatably supported by a support shaft 40 and is arranged so that the outer peripheral surfaces of the center rollers 54 abut against the holding plate 20. Will be done.

次に、ガイドローラ56は、定盤10の径方向外縁に所定間隔をおいて複数個(一例として、4個)が回転可能に配設されている。ここで、ガイドローラ56は、ウェハWが保持面20aに貼付された状態で定盤10上に載置された保持プレート20を、センターローラ54との間で挟持する位置、およびその挟持を解除してフリーとする位置との間で移動可能に設けられている。なお、本実施形態に係るガイドローラ56は、自身が回転力を発生する構成ではない。 Next, a plurality (for example, four) of guide rollers 56 are rotatably arranged on the outer edge of the surface plate 10 in the radial direction at predetermined intervals. Here, the guide roller 56 releases the position at which the holding plate 20 placed on the surface plate 10 with the wafer W attached to the holding surface 20a is sandwiched between the center roller 54 and the holding plate 20. It is provided so that it can be moved to and from the free position. The guide roller 56 according to the present embodiment is not configured to generate a rotational force by itself.

この構成によれば、定盤10上に載置された保持プレート20を、ガイドローラ56とセンターローラ54との間で挟持した所定位置(公転する定盤10に対して静止した所定位置)に位置決めして、後述のトップリング30を押圧させて回転させることによって当該保持プレート20を回転(自転)させる作用が得られる。 According to this configuration, the holding plate 20 placed on the surface plate 10 is held at a predetermined position sandwiched between the guide roller 56 and the center roller 54 (a predetermined position stationary with respect to the revolving surface plate 10). By positioning and pressing and rotating the top ring 30, which will be described later, the holding plate 20 can be rotated (rotated).

なお、一例として、センターローラ54およびガイドローラ56は、いずれも保持プレート20と当接(転接)するローラ部分が樹脂材料(一例として、POM樹脂)を用いて形成されている。ただし、これに限定されるものではない。 As an example, in each of the center roller 54 and the guide roller 56, the roller portion that abuts (transits) with the holding plate 20 is formed by using a resin material (as an example, POM resin). However, it is not limited to this.

次に、トップリング30は、下端部に平面視円形状に形成された押圧部(不図示)が設けられており、ウェハWの保持された保持面20aを下にして定盤10の研磨面10aに載置された保持プレート20を上方から押圧し、ウェハWの被研磨面Waと研磨面10aとを圧接させる作用をなす。このトップリング30は、保持プレート20に荷重を印加すると共に、保持プレート20に圧接した状態で回転することによって保持プレート20に自転力を付与する構成となっている。 Next, the top ring 30 is provided with a pressing portion (not shown) formed in a circular shape in a plan view at the lower end portion, and the polished surface of the surface plate 10 with the holding surface 20a of the wafer W held down. The holding plate 20 placed on the 10a is pressed from above, and the surface to be polished Wa of the wafer W and the surface to be polished 10a are brought into pressure contact with each other. The top ring 30 is configured to apply a load to the holding plate 20 and to apply a rotation force to the holding plate 20 by rotating in a state of being in pressure contact with the holding plate 20.

一例として、トップリング30の本体内部には、ウエイト(おもり)が積層状態で保持されており、保持プレート20を介してウェハWを所定の圧力で定盤10へ押圧する構成となっている。このウエイトには、鉛を用いた円板状おもり等を用いることができる。ただし、荷重をかけて押圧する手段は、これに限定されるものではなくなく、上記ウエイトに代えて、もしくはウエイトと共に、シリンダ装置による流体圧等を利用することも可能である(不図示)。 As an example, a weight is held inside the main body of the top ring 30 in a laminated state, and the wafer W is pressed against the surface plate 10 with a predetermined pressure via the holding plate 20. A disk-shaped weight using lead or the like can be used for this weight. However, the means for applying and pressing the load is not limited to this, and it is also possible to use the fluid pressure or the like by the cylinder device in place of or together with the weight (not shown).

また、トップリング30に連結されてトップリング30を回転駆動する駆動軸38と、駆動源(一例として、電気モータ)34を有して駆動軸38を回転させる回転駆動機構36とを備えて構成されている。これによれば、回転駆動機構36を駆動させて、駆動軸38を介して、トップリング30を回転させることができる。したがって、保持プレート20に圧接させた状態でトップリング30を回転させて、保持プレート20に自転力を付与(自転を補助)することができる。 Further, a drive shaft 38 connected to the top ring 30 to rotate the top ring 30 and a rotary drive mechanism 36 having a drive source (for example, an electric motor) 34 to rotate the drive shaft 38 are provided. Has been done. According to this, the rotation drive mechanism 36 can be driven to rotate the top ring 30 via the drive shaft 38. Therefore, the top ring 30 can be rotated while being in pressure contact with the holding plate 20 to apply a rotation force (assist rotation) to the holding plate 20.

さらに、駆動軸38を回転可能に吊下げ支持する支持部材62と、支持部材62を上下動させる(すなわち、研磨面10aに接離する方向に移動させる)ことによって、駆動軸38およびトップリング30を上下動させる上下動機構52とを備えて構成されている。これによれば、上下動機構52を駆動させて、支持部材62を介して、駆動軸38およびトップリング30を上下動させることができる。したがって、ウェハWが貼付された保持プレート20を定盤10上に載置させる際に、トップリング30を上昇させることができ、保持プレート20を押圧してウェハWの研磨を行う際に、トップリング30を下降させることができる。 Further, the drive shaft 38 and the top ring 30 are moved by moving the support member 62 that rotatably suspends and supports the drive shaft 38 and the support member 62 in the vertical direction (that is, in the direction of contacting and separating from the polishing surface 10a). It is configured to include a vertical movement mechanism 52 that moves the vehicle up and down. According to this, the vertical movement mechanism 52 can be driven to move the drive shaft 38 and the top ring 30 up and down via the support member 62. Therefore, the top ring 30 can be raised when the holding plate 20 to which the wafer W is attached is placed on the surface plate 10, and the top is formed when the holding plate 20 is pressed to polish the wafer W. The ring 30 can be lowered.

本実施形態においては、複数(一例として、4個)設けられるそれぞれのトップリング30に対して、上下動機構52および支持部材62が配設されている。一例として、上下動機構52は、上下動するピストン68を有するエアシリンダ66を備えて構成されており、支持部材62は、このピストン68に連結されている。これによれば、それぞれの駆動軸38を独立して回転可能且つ上下動可能に吊下げ支持させることができるため、複数個設けられるトップリング30を、単独での研磨に対応させて使用することができる。 In the present embodiment, the vertical movement mechanism 52 and the support member 62 are arranged for each of the plurality of (for example, four) top rings 30 provided. As an example, the vertical movement mechanism 52 is configured to include an air cylinder 66 having a piston 68 that moves up and down, and a support member 62 is connected to the piston 68. According to this, since each drive shaft 38 can be hung and supported independently so as to be rotatable and vertically movable, a plurality of top rings 30 provided can be used in correspondence with polishing independently. Can be done.

その一方で、複数のトップリング30を同時に使用して研磨を行う際には、各トップリング30の回転速度を一致させることが重要となる。これは、トップリング30毎の速度の不一致が発生すると、保持プレート20の自転速度が不一致となり、それぞれに貼付されて研磨されるウェハWの仕上がりにばらつきが生じる原因となってしまうためである。 On the other hand, when polishing using a plurality of top rings 30 at the same time, it is important to match the rotation speeds of the top rings 30. This is because if the speeds of the top rings 30 do not match, the rotation speeds of the holding plates 20 do not match, which causes variations in the finish of the wafer W to be attached and polished to each.

しかしながら、複数のトップリング30の回転速度を正確に一致させることは極めて難しいという課題があった。その理由として、軸受(後述の軸受機構70)を介して駆動軸38を回転可能なように支持部材62に支持させる構成において、その支持部(軸受を介して回転可能に支持する部位)において、支持(固定)するための締付力(環状の締付部材78によって軸受機構70の締付を行う構成における締付力)を均一に調整することが極めて難しいためである。複数の支持部材62において、支持部の締付力に僅かな差があるだけでも、複数個の駆動軸38における回転時の摩擦力(具体的には、軸受機構70における摺動摩擦力)が不均一となって、複数のトップリング30すなわち複数の保持プレート20毎に回転速度の微差が生じて、研磨されるウェハWの仕上がり状態にばらつきが生じる原因となってしまう。 However, there is a problem that it is extremely difficult to accurately match the rotation speeds of the plurality of top rings 30. The reason for this is that in a configuration in which the drive shaft 38 is rotatably supported by the support member 62 via a bearing (bearing mechanism 70 described later), the support portion (the portion rotatably supported via the bearing) This is because it is extremely difficult to uniformly adjust the tightening force for supporting (fixing) (the tightening force in the configuration in which the bearing mechanism 70 is tightened by the annular tightening member 78). Even if there is a slight difference in the tightening force of the support portion in the plurality of support members 62, the frictional force during rotation (specifically, the sliding frictional force in the bearing mechanism 70) of the plurality of drive shafts 38 is not sufficient. It becomes uniform, and a slight difference in rotation speed occurs among the plurality of top rings 30, that is, the plurality of holding plates 20, which causes variations in the finished state of the wafer W to be polished.

この課題に対して、本実施形態においては、駆動軸38は、下から上へ深溝玉軸受72、間座74、複列円すいころ軸受76の順で配設された軸受機構70を介して支持部材62に支持される構成としている。これによれば、上記課題の解決を図ることができる。すなわち、複数配設される駆動軸38を回転可能なように各支持部材62に支持させる支持部において、支持(固定)するための締付力を均一に調整することが極めて容易となる。したがって、保持プレート20毎に回転速度の微差が生じることを防止でき、研磨されるウェハWの仕上がり状態にばらつきが生じることを防止できる。 In response to this problem, in the present embodiment, the drive shaft 38 is supported from the bottom to the top via a bearing mechanism 70 arranged in the order of the deep groove ball bearing 72, the spacer 74, and the double row tapered roller bearing 76. It is configured to be supported by the member 62. According to this, it is possible to solve the above-mentioned problems. That is, it becomes extremely easy to uniformly adjust the tightening force for supporting (fixing) the support portions for supporting the plurality of drive shafts 38 arranged on the support members 62 so as to be rotatable. Therefore, it is possible to prevent a slight difference in the rotation speed from occurring for each holding plate 20, and it is possible to prevent variations in the finished state of the wafer W to be polished.

また、ウェハ研磨装置1は、前述の通り、定盤10を揺動させる揺動機構16を備えている。この揺動によって、駆動軸38にはトップリング30を介して径方向の力(回転軸に直交する方向の力)が作用する。この径方向力は、単に定盤10が公転するだけの構成よりも大きな力として作用する。そのため、本実施形態においては、当該径方向力を受け止めて、駆動軸38が径方向に移動することを規制する支持部64を備えて構成されている。構成例として、駆動軸38において軸方向に所定距離離れた少なくとも二箇所の位置に第1支持部64(64A)および第2支持部64(64B)が設けられている。ここで、第1支持部64(64A)は、駆動源(電気モータ)34の駆動力を駆動軸38に伝達するスプライン機構(ボールスプライン機構を含む)を備えて構成されている。これによれば、定盤10の揺動によって駆動軸38に作用する径方向力を受け止めて、当該駆動軸38が径方向にずれてしまうことや、軸心が傾いてしまうこと等を防止することができ、且つ、駆動軸38を回転可能で上下動可能とする構成を実現することができる。なお、本実施形態においては、第1支持部64(64A)を上方に、第2支持部64(64B)を下方に設ける構成としているが、上下逆の構成としてもよい(不図示)。 Further, as described above, the wafer polishing device 1 includes a swing mechanism 16 that swings the surface plate 10. Due to this swing, a radial force (a force in the direction orthogonal to the rotation axis) acts on the drive shaft 38 via the top ring 30. This radial force acts as a force larger than the configuration in which the surface plate 10 simply revolves. Therefore, in the present embodiment, the support portion 64 is provided to receive the radial force and regulate the drive shaft 38 from moving in the radial direction. As a configuration example, the first support portion 64 (64A) and the second support portion 64 (64B) are provided at at least two positions on the drive shaft 38 which are separated by a predetermined distance in the axial direction. Here, the first support portion 64 (64A) is configured to include a spline mechanism (including a ball spline mechanism) that transmits the driving force of the drive source (electric motor) 34 to the drive shaft 38. According to this, the radial force acting on the drive shaft 38 due to the swing of the surface plate 10 is received, and the drive shaft 38 is prevented from being displaced in the radial direction, the axis center is tilted, and the like. It is possible to realize a configuration in which the drive shaft 38 can be rotated and moved up and down. In the present embodiment, the first support portion 64 (64A) is provided on the upper side and the second support portion 64 (64B) is provided on the lower side, but the configuration may be upside down (not shown).

続いて、上記の構成を備えるウェハ研磨装置1を用いたウェハ研磨工程の概要について説明する。先ず、定盤10上の保持プレート供給位置に対して定盤回転方向の最遠のガイドローラ56を、保持プレート20の挟持位置に移動する。次いで、前記供給位置に供給された保持プレート20を、定盤10の回転によりセンターローラ54と前記最遠のガイドローラ56との間で挟持する位置まで搬送する。次いで、同様に最遠から2番目のガイドローラ56とセンターローラ54との間で保持プレート20を挟持するという手順で、続けて保持プレート20をセットする(一例として、計4組セットする)。 Subsequently, an outline of the wafer polishing process using the wafer polishing apparatus 1 having the above configuration will be described. First, the guide roller 56 farthest in the surface plate rotation direction with respect to the holding plate supply position on the surface plate 10 is moved to the holding position of the holding plate 20. Next, the holding plate 20 supplied to the supply position is conveyed to a position where it is sandwiched between the center roller 54 and the farthest guide roller 56 by the rotation of the surface plate 10. Next, the holding plate 20 is continuously set by sandwiching the holding plate 20 between the guide roller 56 and the center roller 54, which are the second from the farthest in the same manner (as an example, a total of four sets are set).

次いで、保持プレート20を介して複数枚の(一例として、図2(c)のように配置される)ウェハWを、トップリング30によって定盤10へ押圧しつつ、その定盤10を回転(公転)させてウェハWの研磨を行う。保持プレート20は、センターローラ54とガイドローラ56とによって受け止められているため、定盤10と共に回転(公転)することなく定盤10の中心と周辺の周速の差によって自転させられる。これにより、複数枚のウェハWに対して同時且つ均等に研磨を行うことができる。 Next, a plurality of wafers W (arranged as shown in FIG. 2C as an example) are pressed against the surface plate 10 by the top ring 30 via the holding plate 20, and the surface plate 10 is rotated (as an example). The wafer W is polished by revolving). Since the holding plate 20 is received by the center roller 54 and the guide roller 56, the holding plate 20 does not rotate (revolve) with the surface plate 10 but is rotated by the difference in peripheral speed between the center and the periphery of the surface plate 10. As a result, it is possible to simultaneously and evenly polish a plurality of wafers W.

さらに、本実施形態においては、駆動軸38を駆動することにより、保持プレート20に圧接させたトップリング30を回転させて、保持プレート20に対して回転力(自転力)を付与する。これによれば、保持プレート20を確実に、且つ安定した速度(回転速度)で自転させることができる。一例として、保持プレート20の回転(自転)速度が、定盤10の回転(公転)速度と同程度(20rpm程度)になるように、トップリング30の回転(自転)速度が20rpm程度に設定されている。 Further, in the present embodiment, by driving the drive shaft 38, the top ring 30 pressed against the holding plate 20 is rotated, and a rotational force (rotational force) is applied to the holding plate 20. According to this, the holding plate 20 can be rotated reliably and at a stable speed (rotational speed). As an example, the rotation (rotation) speed of the top ring 30 is set to about 20 rpm so that the rotation (rotation) speed of the holding plate 20 is about the same as the rotation (revolution) speed of the platen 10 (about 20 rpm). ing.

また、この研磨工程では、ウェハWの被研磨面Waと定盤10の研磨面10aとが磨り合わせられる部分に、スラリー(研磨加工液)が供給される。このスラリーは、微細な砥粒、およびウェハWを適度に侵蝕し得る薬液を含み、両者の作用によってウェハWの被研磨面Waを高精度の鏡面状となるように研磨を行うことができる。 Further, in this polishing step, a slurry (polishing liquid) is supplied to a portion where the surface to be polished Wa of the wafer W and the polishing surface 10a of the surface plate 10 are polished. This slurry contains fine abrasive grains and a chemical solution that can appropriately erode the wafer W, and by the action of both, the surface Wa to be polished of the wafer W can be polished so as to have a highly accurate mirror surface shape.

以上、説明した通り、本考案によれば、公転する定盤を所定方向に揺動させることができる。したがって、保持プレートの中心位置のウェハに対しても、研磨作用をより多く生じさせることができ、研磨不良の発生を防止することができる。さらに、定盤を揺動させる装置構成において、トップリングを安定して回転可能に吊下げ支持することができ、且つ、複数のトップリングに対してその駆動軸の摩擦力を均一化することができ、研磨の仕上がりにばらつきが生じることを防止することができる。 As described above, according to the present invention, the revolving surface plate can be swung in a predetermined direction. Therefore, more polishing action can be generated on the wafer at the center position of the holding plate, and the occurrence of polishing defects can be prevented. Further, in the device configuration for swinging the surface plate, the top ring can be hung and supported in a stable and rotatable manner, and the frictional force of the drive shaft can be made uniform with respect to a plurality of top rings. It is possible to prevent variations in the polishing finish.

なお、本考案は、以上説明した実施例に限定されることなく、本考案を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、研磨を行う対象物としてウェハ(シリコンウェハ)を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、他の平板状(特に円板状)のワークに対しても同様に適用することができる。 The present invention is not limited to the examples described above, and various modifications can be made without departing from the present invention. For example, a wafer (silicon wafer) has been described as an example of an object to be polished, but the description is not limited to this, and the same applies to other flat plate-shaped (particularly disk-shaped) workpieces. Can be applied to.

1 ウェハ研磨装置
10 定盤
20 保持プレート
30 トップリング
36 回転駆動機構
38 駆動軸
40 支持軸
52 上下動機構
54 センターローラ
56 ガイドローラ
62 支持部材
64、64A、64B 支持部
70 軸受機構
W ウェハ
1 Wafer polishing device 10 Surface plate 20 Holding plate 30 Top ring 36 Rotational drive mechanism 38 Drive shaft 40 Support shaft 52 Vertical movement mechanism 54 Center roller 56 Guide roller 62 Support members 64, 64A, 64B Support part 70 Bearing mechanism W Wafer

Claims (3)

保持プレートの保持面に貼付されたウェハを、公転する定盤に摺接させて研磨を行うウェハ研磨装置であって、
前記定盤を公転面内で所定方向に揺動させる揺動機構と、
前記保持プレートに荷重を印加すると共に自転力を付与するトップリングと、
前記トップリングに連結されて、前記トップリングを回転駆動する駆動軸と、
前記駆動軸を回転可能に吊下げ支持する支持部材と、
前記支持部材を上下動させることによって、前記駆動軸および前記トップリングを上下動させる上下動機構と、を備え、
前記駆動軸は、下から上へ深溝玉軸受、間座、複列円すいころ軸受の順で配設された軸受機構を介して前記支持部材に支持される構成であること
を特徴とするウェハ研磨装置。
A wafer polishing device that grinds a wafer attached to the holding surface of a holding plate by sliding it against a revolving surface plate.
A swing mechanism that swings the surface plate in a predetermined direction in the revolution plane,
A top ring that applies a load to the holding plate and applies a rotation force,
A drive shaft connected to the top ring and rotationally driving the top ring,
A support member that rotatably suspends and supports the drive shaft,
A vertical movement mechanism for moving the drive shaft and the top ring up and down by moving the support member up and down is provided.
Wafer polishing is characterized in that the drive shaft is supported by the support member via a bearing mechanism arranged in the order of a deep groove ball bearing, a spacer, and a double row tapered roller bearing from bottom to top. apparatus.
前記定盤の揺動によって前記トップリングを介して前記駆動軸に作用する径方向の力を受け止めて径方向の移動を規制する支持部として、前記駆動軸において軸方向に所定距離離れた少なくとも二箇所の位置に第1支持部および第2支持部が設けられており、
前記第1支持部は、電気モータの駆動力を前記駆動軸に伝達するスプライン機構を備えて構成されていること
を特徴とする請求項1記載のウェハ研磨装置。
As a support portion that receives a radial force acting on the drive shaft via the top ring due to the swing of the surface plate and regulates the radial movement, at least two parts of the drive shaft separated by a predetermined distance in the axial direction. The first support part and the second support part are provided at the position of the place,
The wafer polishing apparatus according to claim 1, wherein the first support portion includes a spline mechanism for transmitting a driving force of an electric motor to the driving shaft.
前記トップリングは、複数配設されており、
それぞれの前記トップリングに対して、前記上下動機構および前記支持部材が配設されており、
前記上下動機構は、上下動するピストンを有するエアシリンダを備えて構成されており、
前記支持部材は、前記ピストンに連結されていること
を特徴とする請求項1または請求項2記載のウェハ研磨装置。
A plurality of the top rings are arranged.
The vertical movement mechanism and the support member are arranged for each of the top rings.
The vertical movement mechanism is configured to include an air cylinder having a piston that moves up and down.
The wafer polishing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the support member is connected to the piston.
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