JP3256355B2 - ポリッシング装置 - Google Patents

ポリッシング装置

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清隆 川島
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリッシング装置に係
り、特に研磨布により半導体ウエハ等のポリッシング対
象物を平坦かつ鏡面状に研磨するポリッシング装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に0.5μm以下の光リソグラフィの
場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平
坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦
化することが必要となるが、この平坦化法の1手段とし
てポリッシング装置により研磨することが行われてい
る。
【0003】従来、この種のポリッシング装置は、各々
独立した回転数で回転するターンテーブルとトップリン
グとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブ
ルに与え、ターンテーブルとトップリングとの間にポリ
ッシング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表
面を平坦且つ鏡面に研磨している。そして、このターン
テーブル上面には研磨布が張られ、砥液ノズルから砥液
を研磨布上に噴射し、砥液が研磨布とポリッシング対象
物の隙間に浸入し、研磨が行われる。
【0004】上記ポリッシング装置において、ターンテ
ーブル上の研磨布には砥液中の砥粒が突き刺さったり付
着して目詰まりを起こすため、研磨布からこの砥粒を除
去し研磨布の再生を行うため研磨布のドレッシング作業
を行う必要がある。そのため、ポリッシング装置はドレ
ッシング作業を行うドレッシング装置を具備する必要が
ある。
【0005】図7はこのドレッシング作業を行うための
従来のドレッシング装置の構成を示す図であり、図7
(a)は側面図、図7(b)は平面図である。図7に示
すようにドレッシング装置はアーム31に取付けられた
ブラシ32を具備している。ターンテーブル33上に張
った研磨布34をドレッシングする場合は、ターンテー
ブル33を回転させるとともに、ブラシ32の先端を研
磨布34に接触させ、更にノズル35から純水等の洗浄
液Wを噴射しながら行う。
【0006】また、実開昭63−97454号公報に開
示されているポリッシング装置は、図8(図8(a)は
側面図、図8(b)は平面図)に示されるように回転軸
41に放射状に取付けられたブラシ42を具備してい
る。ターンテーブル33上に張った研磨布34をドレッ
シングする場合は、ターンテーブル33を回転させると
ともにブラシ42を回転軸41の軸線回りに回転させ、
回転するブラシ42の先端を研磨布34に接触させ、更
にノズル35から純水等の洗浄液Wを噴射しながら行
う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図7に示す従来のドレ
ッシング装置においては、上記のようにターンテーブル
33を回転させ、ノズル35から洗浄液を噴射させてド
レッシングを行っているが、研磨布34の全面が均一に
洗浄できないという問題や研磨布34に突き刺さった砥
粒を十分に除去することができないという欠点があっ
た。このため研磨布34の耐久時間が短くなり、研磨布
34の取替え頻度が高くなるという問題があった。
【0008】また、図8に示すドレッシング装置は、上
記のようにターンテーブル33及びブラシ42を回転さ
せ、ノズル35から洗浄液を供給してドレッシングを行
っているが、図7に示す装置と同様に研磨布34の全面
が均一に洗浄できないという問題や研磨布34に突き刺
さった砥粒を十分に除去することができないという欠点
があった。
【0009】これは、図7に示す装置においては、図9
(a)から明らかなように、研磨布34の毛ば立ちはタ
ーンテーブル33の回転方向により一方向のみとなり、
研磨布の砥粒の除去も一方向のみであることに起因する
ものである。また、図8に示す装置においては、図9
(b)から明らかなように、研磨布34の毛ば立ちはタ
ーンテーブル33とブラシ42の回転方向により一方向
のみとなり、研磨布の砥粒の除去も一方向のみであるこ
とに起因するものである。
【0010】また、図7及び図8から明らかなように、
上記従来のターンテーブル33は平坦なテーブル上面3
3aに研磨布34を張っただけの構造であるため、研磨
加工終了時にターンテーブル33の回転を停止した場
合、研磨布34に染み込んだ研磨砥液が蒸発して研磨布
34が乾燥し、該研磨布34の寿命が短くなるという欠
点があった。
【0011】本発明は上述の事情に鑑みなされたもの
で、上記問題点を除去し、ターンテーブルの上面に張っ
た研磨布の乾燥を防止する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。
【0012】
【0013】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明のポリッシング装置は研磨布を張ったタ
ーンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテー
ブルとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在
させて該ポリッシング対象物の表面を研磨し平坦且つ鏡
面化するポリッシング装置において、前記ターンテーブ
ル外周部に突起を設け、研磨停止時に該ターンテーブル
上の研磨布の乾燥を防止するための液体を張ることを特
徴とするものである。
【0014】
【0015】
【0016】本発明によれば、ターンテーブルの外周部
に突起を設け、研磨停止時にターンテーブル上面に保管
液を張ることにより、該保管液で研磨布が覆われ、且つ
土手状突起により保管液がターンテーブル外に流出しな
いから、研磨布の乾燥を防止できる。研磨動作時には、
ターンテーブルが回転するため、研磨布の上面に張った
保管液は、その遠心力によって土手状突起を越えて外側
に飛散するので、この保管液が研磨に支障を及ぼすこと
がない。また土手状突起は、勾配を有しているため、タ
ーンテーブルの回転とともにターンテーブル上の保管液
がよどみなく全て排出できる長所を有する。
【0017】
【実施例】以下、本発明に係るポリッシング装置の一実
施例を図1乃至図4を参照して説明する。図1はポリッ
シング装置の全体構成を示す図である。図1において、
ターンテーブル1は軸2を中心に回転できるようになっ
ている。ターンテーブル1の上面には研磨布3が張られ
ている。ターンテーブル1の上方にはトップリング本体
4が配置されており、トップリング本体4は球5を介し
てトップリングホルダ7によってトップリング駆動軸6
に連結されている。トップリング駆動軸6の上部にはト
ップリングシリンダ8が設けられており、トップリング
本体4はトップリングシリンダ8により、ターンテーブ
ル1に対して一定の圧力で押圧されている。符号9はト
ップリング駆動モータで、歯車10a,10b,10c
を介してトップリング駆動軸6に回転トルクを与えてい
る。
【0018】またターンテーブル1の上方には研磨砥液
ノズル12が設置されており、研磨砥液ノズル12によ
ってターンテーブル1の研磨布3上に研磨砥液Qを噴射
できるようになっている。なお、この研磨砥液として
は、例えばSiO2クロイダルシリカ又はCeO2−純水等
を用いる。一方、トップリング本体4の下部には半導体
ウエハ等のポリッシング対象物11を保持するためのリ
ング13が設置されている。なお、図1において、符号
14a,14bはそれぞれトルク伝達ピン、符号15
a,15bはそれぞれチューブ継手、符号16は真空ラ
イン用チューブである。
【0019】上記構成のポリッシング装置において、研
磨時には、トップリング本体4の下面にポリッシング対
象物11を真空吸着で取付け、ポリッシング対象物11
をターンテーブル1上面の研磨布3上にトップリングシ
リンダ8により圧力を加えて加圧する。この時ターンテ
ーブル1は回転を始める。
【0020】次に研磨砥液ノズル12から研磨布3上に
研磨砥液Qを流すことにより、研磨布3に研磨砥液Qが
保持され、ポリッシング対象物11の研磨される面(下
面)に研磨砥液Qが浸入しポリッシングを始める。
【0021】図1に示されるポリッシング装置は、適宜
研磨布のドレッシングを行うために図2及び図3に示さ
れるドレッシング装置を備えている。ドレッシング装置
は、図2及び図3に示されるように、アーム21を具備
しており、該アーム21の先端には回転ブラシ22が研
磨布3の布面に対して略直交する軸線の回りに回転自在
に取付けられている。アーム21の後端には、回転ブラ
シ22を回転するための回転ブラシ駆動用モータ23が
設置されており、該回転ブラシ駆動用モータ23の回転
力がタイミングベルト24を介して回転ブラシ22に伝
達されるようになっている。
【0022】前記アーム21は垂直軸26を介して昇降
駆動エアシリンダ25に接続されており、昇降駆動エア
シリンダ25によって、アーム21及び回転ブラシ22
は上下動されるようになっている。また垂直軸26の外
周部にはキー等を介してスリーブ27が連結されてい
る。スリーブ27は歯車17a,17bを介してアーム
揺動用モータ28に連結されており、アーム揺動用モー
タ28を回転駆動することによりスリーブ27が回転さ
れ、これに伴い垂直軸26が回転されてアーム21が揺
動され、回転ブラシ22が研磨布3の半径方向内方と外
方の間を往復移動するように構成されている。なお、垂
直軸26はスリーブ27とともに回転するが、スリーブ
27に対して上下方向に摺動可能になっている。
【0023】上記構成のドレッシング装置において、回
転ブラシ駆動用モータ23を回転させることにより、タ
イミングベルト24を介して回転ブラシ22が回転す
る。このときエアシリンダ25が作動して垂直軸26が
下降し、回転ブラシ22の先端が研磨布3に接触する。
そして、ターンテーブル1が回転し、アーム揺動用モー
タ28が正転逆転を繰り返すことにより、回転ブラシ2
2が研磨布3の半径方向内方と外方との間を往復移動す
る。また、ノズル29から洗浄液Wが研磨布3に噴射さ
れる。
【0024】回転ブラシ22の回転により、研磨布3に
突き刺さったり付着した砥液が堀り起こされる。この掘
り起こされた砥粒はノズル29からの洗浄液Wとターン
テーブル1の回転による遠心力により、ターンテーブル
1の外側に飛ばされる。
【0025】図4は上記ドレッシング時の回転ブラシの
作用を説明する図である。アーム21の揺動により、回
転ブラシ22は図4(a)の実線及び仮想線で示される
ように研磨布3上を往復移動する。図4(b)は回転ブ
ラシ22が実線位置にあるときに図4(a)の矢印A方
向から見た図であり、図4(c)は回転ブラシ22が仮
想線位置にあるときに図4(a)の矢印A方向から見た
図である。図4(b)及び図4(c)から明らかなよう
に、研磨布3のB位置におけるクロスの毛ば立ちはそれ
ぞれ逆方向になる。即ち、本実施例によれば、研磨布3
の同一の位置で回転ブラシ22が揺動した場合、ブラシ
の箇処により毛ば立ち方向が変化するため、毛ば立てる
方向も一方向とならず砥粒の除去効果が向上する。
【0026】上記のように本実施例では、アーム21を
揺動させるとともに回転ブラシ22を研磨布3の布面に
対して略直交する軸線回りに回転させることにより、図
7及び図8に示す従来の装置に比べ、研磨布3に突き刺
さったり付着して目詰まりを起こした砥粒を効果的に掘
り起こし、除去できる。
【0027】次に、本発明に係るポリッシング装置のタ
ーンテーブルの構成を図5及び図6を参照して説明す
る。図5はポリッシング装置のターンテーブルの構造を
示す一部側断面図である。図示するように、ターンテー
ブル1の外周部に土手状突起18を形成した環状部材1
9が設けられている。該土手状突起18はターンテーブ
ル1の内側下り勾配の傾斜面Sを有し、その頂部Tは研
磨布3の上面より高く(例えば3〜4mm)なっている。
【0028】上記構成のターンテーブル1において、研
磨停止時、すなわちターンテーブル1の回転停止時に研
磨布3の乾燥を防止するため該研磨布3の上に純水等の
保管液を張ることにより、研磨布3はこの保管液で覆わ
れることになるから、研磨布3の乾燥を防止することが
できる。そして、研磨動作時には、ターンテーブル1が
回転することによって、その遠心力で保管液はターンテ
ーブル1の外側に飛散するため、該保管液は研磨の支障
にはならない。
【0029】上記土手状突起18の傾斜面Sの傾斜角度
及び頂部Tの高さは、研磨時にターンテーブル1が回転
した場合、その遠心力で研磨布3に張った保管液がター
ンテーブル1の外側に速やかに飛散できるように設定す
る。
【0030】また、土手状突起18は図5に示すよう
に、ターンテーブル1の本体と別部品とするものに限定
されるものではなく、図6に示すように土手状突起1
8′をターンテーブル1の本体と一体に成形してもよ
い。この場合も土手状突起18′の傾斜面Sの傾斜角度
及び頂部Tの高さは、図5の場合と同様、研磨時にター
ンテーブル1の遠心力で保管液がターンテーブル1の外
側に速やかに飛散できるように設定する。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ターンテーブル外周部に研磨布の乾燥を防止するために
該研磨布上に張った保管液の外部への流出を防止する突
起を設けたので、研磨布の寿命が延びるとともに研磨布
に入り込む研磨砥粒が分散されポリッシングの均一性が
図れる。また土手状突起は、勾配を有しているため、タ
ーンテーブルの回転とともにターンテーブル上の保管液
がよどみなく全て排出できる長所を有する
【0032】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るポリッシング装置の全体構成を示
す部分断面立面図である。
【図2】本発明に係るポリッシング装置に設置されたド
レッシング装置の部分断面立面図である。
【図3】本発明に係るポリッシング装置に設置されたド
レッシング装置の平面図である。
【図4】本発明に係るポリッシング装置に設置されたド
レッシング装置の作用を説明する説明図である。
【図5】本発明のポリッシング装置のターンテーブルの
構造を示す一部側断面図である。
【図6】本発明のポリッシング装置のターンテーブルの
他の構造を示す一部側断面図である。
【図7】従来のポリッシング装置に設置されたドレッシ
ング装置を示す図であり、図7(a)は側面図、図7
(b)は平面図である。
【図8】従来のポリッシング装置に設置されたドレッシ
ング装置を示す図であり、図8(a)は側面図、図8
(b)は平面図である。
【図9】図7及び図8に示す従来のドレッシング装置の
作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 ターンテーブル 3 研磨布 4 トップリング本体 6 トップリング駆動軸 11 ポリッシング対象物 18 土手状突起 19 環状部材 21 アーム 22 回転ブラシ 23 回転ブラシ駆動用モータ 25 エアシリンダ 28 アーム揺動用モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 清隆 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 石井 遊 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会 社 荏原製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−193767(JP,A) 特開 昭64−16370(JP,A) 実開 昭62−95865(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/00 - 37/04 H01L 21/304 622 B24B 53/007

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨布を張ったターンテーブルとトップ
    リングとを有し、前記ターンテーブルとトップリングと
    の間にポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング
    対象物の表面を研磨し平坦且つ鏡面化するポリッシング
    装置において、 前記ターンテーブル外周部に突起を設け、研磨停止時に
    該ターンテーブル上の研磨布の乾燥を防止するための液
    体を張ることを特徴とするポリッシング装置。
  2. 【請求項2】 前記突起は、ターンテーブル内側下り勾
    配の傾斜面を有することを特徴とする請求項記載のポ
    リッシング装置。
  3. 【請求項3】 前記液体は純水であることを特徴とする
    請求項記載のポリッシング装置。
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