JP3418467B2 - ポリッシング装置 - Google Patents

ポリッシング装置

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JP3418467B2 JP27985994A JP27985994A JP3418467B2 JP 3418467 B2 JP3418467 B2 JP 3418467B2 JP 27985994 A JP27985994 A JP 27985994A JP 27985994 A JP27985994 A JP 27985994A JP 3418467 B2 JP3418467 B2 JP 3418467B2
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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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、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且
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、焦点間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上面にクロス（研磨布）を張
り付けたターンテーブルと、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、クロ
スとトップリングとの間にポリッシング対象物を介在さ
せてクロス上面に研磨砥液を流下しつつ、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。
【０００４】ポリッシング装置のターンテーブル上のク
ロスの張り替えは、装置を停止し、ターンテーブルから
クロスをはがし、ターンテーブル上面に残留した研磨砥
液を洗い落とし、ターンテーブルを乾燥させてから、新
しいクロスを直接ターンテーブル上面に張り付けること
により行っていた。このため、作業性が悪く、装置を停
止しての作業時間が長くなり、装置の単位時間当たりの
生産ロット数が低下する欠点があった。
【０００５】この欠点を解決するために、台座にクロス
を張り付けてなるクロスカートリッジをターンテーブル
上に着脱可能に取り付ける方法が行われている。クロス
の交換を予めクロスを張り付けた着脱が容易なカートリ
ッジの交換とすることで、交換時の作業時間、すなわち
装置を停止させる時間を短縮し、装置の単位時間当たり
の生産ロット数を上げている。この方法は、特公昭５９
−４４１８５号、特公平２−３０８２７号、特開平４−
２０６９２９号公報等に記載されている。
【０００６】ターンテーブルとカートリッジの固定手段
は、交換時の着脱を容易とするために、特公昭５９−４
４１８５号公報に記載のようにカートリッジの外周部を
ターンテーブルに固定するものや、特開平４−２０６９
２９号公報に記載の嵌合部や、特公平２−３０８２７号
公報記載の流体の張力を利用したものがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】クロスカートリッジは
交換を容易に行うために、軽いものが望ましい。軽量化
の手段としてクロスカートリッジの厚さを薄くすること
が考えられる。図４は従来のクロスカートリッジ型のタ
ーンテーブルを示し、台座２にクロス３を張り付けてな
るクロスカートリッジ１はターンテーブル４に外周部で
固定されている。しかしながら、薄いクロスカートリッ
ジで研磨圧力を大きくすると、クロスカートリッジは、
図４に示すように外周部のみの固定手段では、トップリ
ング１１から偏荷重を受けて変形し、ターンテーブル４
から浮き上がってしまう。浮き上がったカートリッジが
ターンテーブルとともに回転するため、研磨面が波打
ち、研磨している半導体ウエハが平坦に研磨されなかっ
たり、破損する等の問題点があった。本発明は上述の事
情に鑑みなされたもので、ポリッシング中の偏荷重によ
る薄いクロスカートリッジの変形を防止できるポリッシ
ング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、台座にクロスを張り付けてなるクロスカ
ートリッジをターンテーブルに脱着可能に取り付け、前
記クロス上面に被加工物を押し付けて被加工物を研磨す
るポリッシング装置において、前記クロスカートリッジ
の外周部および中心部にボルト挿通穴を形成し、前記タ
ーンテーブルの対応した位置にはねじ穴を形成し、前記
クロスカートリッジと前記ターンテーブルをボルトによ
り締結し、前記クロスカートリッジを前記ターンテーブ
ルに対して、前記クロスカートリッジの外周部と中心部
との双方で固定することを特徴とするものである。また
本発明は、台座にクロスを張り付けてなるクロスカート
リッジをターンテーブルに着脱可能に取り付け、前記ク
ロス上面に被加工物を押し付けて被加工物を研磨するポ
リッシング装置において、前記クロスカートリッジの下
端面と前記ターンテーブルの上面とに形成された凹凸に
よりはめあわせ、さらに前記クロスカートリッジと前記
ターンテーブルをボルトにより締結することを特徴とす
るものである。
【０００９】
【作用】上述した構成からなる本発明によれば、クロス
カートリッジとターンテーブルの固定部を外周部と中心
部の双方に設けることにより、クロスカートリッジがト
ップリングから受ける偏荷重に対しても荷重のかからな
い部分の浮き上がりを防ぎ、研磨する半導体ウエハの平
坦度が向上すると同時に破損を防ぐことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係るポリッシング装置の実施
例を図面に基づいて説明する。図１から図３および図５
は、本発明のポリッシング装置のクロスカートリッジお
よびターンテーブルを示す図である。図１及び図２はク
ロスカートリッジおよびターンテーブルの一実施例を示
す縦断面図であり、図２は図１に対して直交する方向の
断面図である。
【００１１】クロスカートリッジ１は台座２にクロス
（研磨布）３を張り付けて形成されている。クロスカー
トリッジ１の外周部および中心部にはターンテーブル４
に固定するためのボルト挿通穴が形成され、ターンテー
ブルの対応した位置にはねじ穴が形成されている。ただ
し、本実施例の装置はターンテーブル側の中心部のねじ
穴はターンテーブル４に取り付けられたプレート６に形
成されている。また、プレート６はクロスカートリッジ
１の下端面とターンテーブル４の上面に形成された凹部
にはめあわせることにより、クロスカートリッジ１とタ
ーンテーブル４は芯合わせされ同一の回転中心に回転可
能となっている。
【００１２】クロスカートリッジ１はターンテーブル４
の上面に配置され、外周部と中心部をボルト５によって
着脱可能にターンテーブル４に取り付けられる。また、
クロスカートリッジ１の下端面の外周部には下端面より
へこんだ切り欠き溝７が形成され、また、ターンテーブ
ル４には切り欠き溝に係合する突起部４ａが形成されて
おり、クロスカートリッジ１はターンテーブル４に対し
て回り止めがなされターンテーブル４と共に回転するよ
うになっている。クロスカートリッジ１の台座２はステ
ンレス鋼等の合金鋼、又はアルミニウム、又はプラスチ
ックから形成されている。カートリッジ上面に張り付け
るクロス３は樹脂シート（例えばＳｕｂａ ８００）等
の研磨布である。
【００１３】また、クロスカートリッジ１の上面には、
クロスを保護するプラスチック等からなるカバー８が着
脱自在に固定されている。さらに、クロスカートリッジ
１の外周部には、クロスカートリッジ１の運搬および着
脱が容易に行えるように取手９が取り付けられている。
クロスカートリッジ１の台座は全体として円盤状をな
し、その厚さｔと直径ｄとの比ｔ／ｄは０．００５〜
０．０５に設定されている（図１参照）。
【００１４】図３は本発明のクロスカートリッジを有す
るポリッシング装置のポリッシング部の構成を示す縦断
面図である。クロスカートリッジ１の上面にはクロス３
が張り付けられており、クロスカートリッジ１はターン
テーブル４の上面に配置され、外周部と中心部でターン
テーブル４に固定される。ターンテーブル４は回転軸１
０を中心に回転するようになっており、ターンテーブル
４に固定されたクロスカートリッジ１はターンテーブル
４と共に回転する。ターンテーブル４の上方には、半導
体ウエハ１２を保持するためにトップリング１１が配置
されている。トップリング１１は回転軸１３を中心に回
転するとともに、上下動するようになっており、半導体
ウエハを下方に任意の圧力で押圧することができる。
【００１５】また、ターンテーブル４の上方には研磨砥
液ノズル１４が設置されており、研磨砥液ノズル１４に
よってクロスカートリッジ１に張り付けられたクロス３
上に研磨砥液Ｑが供給されるようになっている。
【００１６】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング１１の下端面に半導体ウエハ１２を真空吸着
させ、クロスカートリッジ１上面に張り付けたクロス３
上に半導体ウエハ１２を押圧する。この時ターンテーブ
ル４およびトップリング１１は回転を始める。次に研磨
砥液ノズル１４から研磨砥液Ｑを流すことにより、クロ
ス３に研磨砥液Ｑが保持され、半導体ウエハ１２の研磨
される面（下面）に研磨砥液Ｑが侵入しポリッシングを
始める。
【００１７】なお、本実施例のクロスカートリッジとタ
ーンテーブルの固定手段は中心部および外周部ともにボ
ルトにより締結したが、固定手段が本発明を限定するも
のではなく、他の固定手段、例えば金具等を用いても本
実施例の主旨から逸脱するものではない。
【００１８】図５は本発明のポリッシング装置のさらに
他の実施例を示す縦断面図である。本実施例におけるタ
ーンテーブル４の上面には通気孔１５が形成されてい
る。そして、クロスカートリッジ１をターンテーブル４
上面に配置した後、通気孔１５を真空源１６に接続する
ことにより、クロスカートリッジ１はターンテーブル４
に真空吸着される。クロスカートリッジ１の取り外し
は、通気孔１５を大気開放すること、または流体圧源に
つなぐことにより行う。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ク
ロスカートリッジがトップリングから受ける偏荷重に対
しても荷重のかからない部分の浮き上がりを防ぎ、研磨
する半導体ウエハの平坦度が向上すると同時に破損を防
ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクロスカートリッジを有するポリッシ
ング装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明のクロスカートリッジを有するポリッシ
ング装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図３】本発明のクロスカートリッジを有するポリッシ
ング装置のポリッシング動作を示す縦断面図である。
【図４】従来のクロスカートリッジを有するポリッシン
グ装置を示す縦断面図である。
【図５】本発明のクロスカートリッジを有するポリッシ
ング装置の他の実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ クロスカートリッジ ２ 台座 ３ クロス ４ ターンテーブル ５ ボルト ６ プレート ７ 切り欠き溝 ８ カバー ９ 取手 １１ トップリング １２ 半導体ウエハ １４ 研磨砥液ノズル １５ 通気孔 １６ 真空源 Ｑ 研磨砥液
フロントページの続き (72)発明者 高橋 圭瑞 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 矢島 比呂海 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式 会社 東芝 堀川町工場内 (72)発明者 青木 利一郎 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式 会社 東芝 堀川町工場内 (72)発明者 井本 幸男 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式 会社 東芝 堀川町工場内 (72)発明者 児玉 祥一 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式 会社 東芝 堀川町工場内 (72)発明者 日向 和昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社 東芝 多摩川工場内 (72)発明者 河野 義介 大分県大分市大字松岡3500番地 株式会 社 東芝 大分工場内 (72)発明者 西村 隆宣 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社 東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平４−206929（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−328915（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−71916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52267（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−183748（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−100553（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/00 B24B 37/04 H01L 21/304

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 台座にクロスを張り付けてなるクロスカ
    ートリッジをターンテーブルに脱着可能に取り付け、前
    記クロス上面に被加工物を押し付けて被加工物を研磨す
    るポリッシング装置において、前記クロスカートリッジの外周部および中心部にボルト
    挿通穴を形成し、前記ターンテーブルの対応した位置に
    はねじ穴を形成し、前記クロスカートリッジと前記ター
    ンテーブルをボルトにより締結し、前記 クロスカートリ
    ッジを前記ターンテーブルに対して、前記クロスカート
    リッジの外周部と中心部との双方で固定することを特徴
    とするポリッシング装置。
  2. 【請求項２】 前記クロスカートリッジは円盤状をな
    し、前記台座の厚さｔと直径ｄとの比が０．００５〜
    ０．０５であることを特徴とする請求項１記載のポリッ
    シング装置。
  3. 【請求項３】 前記クロスカートリッジは、外周縁部に
    ターンテーブルとの回り止め用の係合部を有することを
    特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
  4. 【請求項４】 前記クロスカートリッジは、クロスを保
    護するためのカバーを有することを特徴とする請求項１
    記載のポリッシング装置。
  5. 【請求項５】 前記クロスカートリッジは、取手を有す
    ることを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
  6. 【請求項６】 前記クロスカートリッジの台座は、合金
    鋼、又はアルミニウム、又はプラスチックからなること
    を特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
  7. 【請求項７】 前記クロスは、樹脂からなることを特徴
    とする請求項１記載のポリッシング装置。
  8. 【請求項８】 台座にクロスを張り付けてなるクロスカ
    ートリッジをターンテーブルに着脱可能に取り付け、前
    記クロス上面に被加工物を押し付けて被加工物を研磨す
    るポリッシング装置において、 前記クロスカートリッジの下端面と前記ターンテーブル
    の上面とに形成された凹凸によりはめあわせ、 さらに前記クロスカートリッジと前記ターンテーブルを
    ボルトにより締結することを特徴とするポリッシング装
    置。
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