JP3781576B2 - Polishing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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係り、特にポリッシング対象物と前記研磨パッド又は砥石とを相対的に押圧しつつ、摺動させることで前記ポリッシング対象物を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。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラフィの場合、許容される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、研磨パッドを貼設し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、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、砥液を供給しつつ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。
【0004】
図10は、従来のポリッシング装置の一例の主要部を示す図である。ポリッシング装置は、上面に研磨パッド6を貼った回転するターンテーブル5と、回転および押圧可能にポリッシング対象物である半導体ウエハ4を保持するトップリング1と、研磨パッド6に砥液Qを供給する砥液供給ノズル9とを備えている。トップリング1はトップリング駆動軸8に連結されており、またトップリング1はその下面にポリウレタン等の弾性マット2を備えており、弾性マットに接触させて半導体ウエハ4を保持する。さらにトップリング1は、研磨中に半導体ウエハ4がトップリング1の下面から外れないようにするため、円筒状のガイドリング3を外周縁部に備えている。ここで、ガイドリング3はトップリング1に対して円周方向に固定されており、その下端面はトップリング1の保持面から突出するように形成され、ポリッシング対象物である半導体ウエハ4が保持面内に保持され、研磨中に研磨パッド6との摩擦力によってトップリング外へ飛び出さないようになっている。
【0005】
半導体ウエハ4をトップリング1の下面の弾性マット2の下部に保持し、ターンテーブル5上の研磨パッド6に半導体ウエハ4をトップリング1によって押圧するとともに、ターンテーブル5およびトップリング1を回転させて研磨パッド6と半導体ウエハ4を相対運動させて摺動することで研磨する。このとき、砥液供給ノズル9から研磨パッド6上に砥液Qを供給する。砥液は、例えばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウエハを研磨する。
【0006】
尚、研磨パッドに砥液Qを供給して、化学的・機械的に研磨する方法に変えて、砥粒を樹脂で結合した砥石を用いて研磨する方法も知られている。係る方法によれば、比較的柔らかな研磨パッドとスラリ状の砥液を用いないので、精度の高いポリッシングが可能となる。又、廃液処理等の環境問題の負担が低減する等の利点がある。
【0007】
トップリング1とトップリング駆動軸8との連結部には、球面座7が配設されている。これにより、ターンテーブル5の上面に僅かな傾きがあったとしてもトップリング1は球面座7により、トップリング駆動軸8に対してトップリング1が速やかに傾動する。トップリング1が傾いても、トップリング駆動軸8側のトルク伝達ピン107とトップリング1側のトルク伝達ピン108は点接触のためにそれぞれの場合で接触点をずらしてトップリング駆動軸8の回転トルクを確実にトップリング1に伝達する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術では、ポリッシング対象物の研磨を行う際に、ターンテーブル及びトップリングの間のポリッシング対象物を介在した摩擦力によって、大きな振動がポリッシング装置全体に発生する場合があるという問題がある。この振動現象の発生の原因は、ポリッシング対象物の表面と研磨パッド又は砥石の表面の摩擦力に従って、それぞれ独立に回転するトップリングとターンテーブルの回転力により引っ張られる力と、これらの駆動軸の復元力であると考えられる。
【0009】
このような振動現象が大きくなると、ポリッシング対象物の被加工面に研磨ムラが生じる、或いは研磨傷が生じる等の問題があり安定な研磨ができなくなる。更には、振動現象が激しくなると、半導体ウエハが飛び出してしまい、研磨を継続することが不可能となる場合もある。
【0010】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、ポリッシング装置に生じる振動現象を防止し、安定にポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面状に研磨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。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリッシング装置は、上面に研磨パッド又は砥石を貼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所定の力で押圧することによって該ポリッシング対象物を研磨し、平坦且つ鏡面化するポリッシング装置において、前記ポリッシング装置は、前記トップリングの外周部を支持する軸受と、該軸受を前記ポリッシング装置の架台に固定する支持機構とを備え、前記トップリングは、トップリング本体と、該トップリング本体の外周に配置されたガイドリングとから構成され、該ガイドリングの外周に前記軸受の可動側が固定され、該ガイドリングとトップリング本体とはキーにより上下方向には移動自在で且つ周方向には共に回転するように固定されていることを特徴とする。
【0012】
上記本発明によれば、ポリッシング対象物を保持する保持部材等の外周側面を軸受で支持することにより、保持部材等の振動を抑圧することができる。ポリッシング対象物の被加工面に生じる摩擦力と、それぞれ独立に回転する保持部材及び研磨部材の回転力と、駆動軸の復元力とから由来する振動は、比較的細い駆動軸に支持された部材に最も大きく現れる。このため、当該部材の外周面を軸受で支持することにより、当該部材の振動が抑圧され、これによりポリッシング装置全体としての振動が抑圧される。従って、保持部材及び研磨部材の回転速度を上昇する、或いはポリッシング対象物に対する押圧力を上昇して摩擦力が上昇しても、ポリッシング装置の全体としての振動を引き起こすことなく、任意の運転条件で安定なポリッシングが行える。
【0013】
このように保持部材の外周部を軸受で支持しつつ回転駆動することで、研磨中に生じる保持部材の振動を抑制することができるが、このことはトップリングとターンテーブルとを組み合わせたポリッシング装置以外の装置にも適用可能である。即ち、ポリッシング対象物をその研磨面を上向きにして配置し、砥石又は研磨パッドを保持した研磨部材を回転させつつ押圧することにより研磨を行うカップ型にも適用可能である。又、砥石又は研磨パッドの研磨面を上向きにして、ポリッシング対象物の研磨面を下向きにして押圧しつつスクロール運動を行うことにより研磨するスクロール型のポリッシング装置にも適用可能である。又、軸受としては機械的な軸受のみならず、磁気軸受のような非接触タイプの軸受を用いるようにしてもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を図1乃至図9を参照して説明する。
【0015】
図1は、本発明の第1実施例のポリッシング装置の全体的な構成を示す図であり、図2はその縦断面を示す図である。図示するように表面に研磨パッド又は砥石6を貼設したターンテーブル5と、ポリッシング対象物を保持するトップリング1とを備えている。ターンテーブル5は、駆動軸11に固定され、駆動軸は架台10内の図示しない軸受により支持され、同様に図示しないモータ及びプーリにより回転駆動される。トップリング1も同様に駆動軸8に固定され、この駆動軸8はトップリングケーシング12内に収納された図示しないモータ及びプーリにより回転駆動される。同様にトップリングケーシング12内には、駆動軸8を支持する軸受と、エアシリンダ等のトップリングをターンテーブル5側に押圧する押圧手段が備えられており、トップリング1を回転自在に支持しつつ、トップリング1を押圧している。即ち、トップリング1はトップリングケーシング12と支持軸16を介して架台10に固定されている。トップリング1は円板状の部材であり、その下面側にポリッシング対象物である半導体ウエハ4を保持している。
【0016】
トップリング1の外周面は、軸受13により支持され、その軸受13は軸受ケーシング14内に収納されている。そして軸受ケーシング14は支柱15を介してポリッシング装置の架台10に着脱自在に固定されている。
【0017】
このポリッシング装置の動作は、概略次の通りである。まずトップリング1の下面凹部にポリッシング対象物である半導体ウエハ4を真空吸着等の手段により吸着する。そしてポリッシング対象物4を保持したトップリング1を、ターンテーブル5上の所定の位置に移動させ、ポリッシング対象物4を研磨パッド又は砥石6上に接触させる。そして、軸受ケーシング14を支柱15に係止して、軸受ケーシング14を架台10側に強固に固定する。
【0018】
次に、ターンテーブル5及びトップリング1をそれぞれ所定の回転数迄上昇させながら、トップリング1をターンテーブル5上の研磨パッド又は砥石6に対してポリッシング対象物の被研磨面を所定の押圧力迄上昇するように押圧する。これにより研磨パッド上に供給された砥液の砥粒により、又は砥石の砥粒によりポリッシング対象物の被研磨面が研磨される。この際、ターンテーブル5の回転数と、トップリング1との回転数とを等しくしておくことが好ましい。これによりポリッシング対象物の全面にわたって均一な研磨が行える。
【0019】
ターンテーブル5及びトップリング1の回転速度を上昇させると、これによりポリッシング対象物の研磨速度が上昇する。又、トップリング1を介してポリシング対象物4を研磨パッド又は砥石6に押圧する押圧力を上昇させることにより、同様にポリッシング対象物の研磨速度が向上する。しかしながら、ターンテーブル及びトップリングの回転速度の上昇又はトップリングの押圧力の上昇等に伴う摩擦力の上昇により、ポリッシング装置全体に振動現象が生じる場合があることは上述した通りである。
【0020】
しかしながら、この実施例のポリッシング装置においては、トップリング1の外周面が軸受13を介して架台10に強固に固定されている。このような振動現象は、トップリング1の部分が、比較的細い駆動軸8により支持されているため、最も著しいが、軸受13によりトップリング1が強固に架台10側に固定されているので、トップリング1の振動が抑圧される。従って、トップリング1の振動が抑圧されることで、上部ケーシング12の振動、支持機構16の振動も抑圧される。又同様にターンテーブル5及び駆動軸11の振動も抑圧される。
【0021】
図3は、本発明の第1実施例のポリッシング装置の変形例を示す図である。
この変形例においては、支柱15を架台10に回転自在に支持し、非研磨時には支柱15を回転させて軸受ケーシング14をターンテーブル上から退避させることができる構成としている。即ち、図3に示すように架台10に支柱15を水平方向に揺動させるための揺動溝Dを形成し、支柱15を矢印d方向に揺動可能とすることで、軸受ケーシング14がトップリング1と一体となって揺動することができる。揺動溝Dは、支持軸16から支柱15までの距離を半径として、支持軸16を中心にした円弧状に形成されている。尚、図5のように揺動溝Dを形成した場合には、研磨加工中は揺動溝Dを横切るように突き出たストッパー25により支柱15を強固に固定する。このように、軸受ケーシング14を揺動可能にすることにより、研磨終了時にトップリング1と軸受ケーシング14を一体にターンテーブル5からはみ出るまでオーバーハングさせることができ、ターンテーブル上の研磨パッド又は砥石6の研磨面に密着したウエハを容易に引き上げ、回動することにより移動することができる。
【0022】
図4は、トップリング部分の詳細な構造の一例を示す図である。トップリング本体1aの下面にはウレタン材等の弾性マット2が貼着されている。又トップリング本体1aの外周部にはガイドリング3が配置されている。そして、ポリッシング対象物である半導体ウエハ4は、ガイドリング3と弾性マット2で囲まれた凹部に保持される。ポリッシング対象物4の被研磨面は、ターンテーブル5の研磨パッド又は砥石6に接触して、研磨が行われる。
【0023】
トップリング1は球面座7を介して駆動軸8に接続されており、このトップリング駆動軸8はトップリングケーシング12に収納されたモータ及びプーリ等の回転駆動手段及びエアシリンダ等の押圧手段により、トップリング1を押圧しつつ、且つトップリング1を回転駆動する。これによりトップリング1の下端面に保持されたポリッシング対象物4はターンテーブル5の研磨パッド又は砥石6に押圧されつつ摺動することで研磨が進行する。
【0024】
ガイドリング3はキー18を介してトップリング本体1aに連結されており、ガイドリング3はトップリング1に対して上下動自在であると共に、トップリング本体1aと一体に回転するようになっている。そしてガイドリング3は、ガイドリング軸受19を介して、ガイドリング押圧部材20に水平方向回転可能に、かつ上下方向の動きを伝達するように連結されている。ガイドリング押圧部材20はシャフト21を介して図示しないエアシリンダに接続されており、ガイドリング3を押圧するようになっている。ガイドリング押圧部材20の外周面は、軸受33により支持され、軸受33は軸受ケーシング32内に収納されている。軸受ケーシング32は、支柱15等の支持機構により強固に架台10に固定されている。トップリング1とガイドリング3との間にはOリング等の振動減衰材30が間挿されており、これによりポリッシング対象物4の研磨に伴う振動を吸収するようになっている。
【0025】
従って、ポリッシング対象物の被研磨面の摩擦力とトップリング駆動軸の復元力に由来する振動が生じても、この振動はまず弾性マット2で吸収され、更にトップリング1とガイドリング3との間に間挿された振動減衰材30により吸収される。更に大きな振動はポリッシング対象物の被研磨面から弾性マット2及びトップリング1、キー18を介してガイドリング3に伝達されるが、ガイドリング3は上述したように軸受33により強固に回転可能に支持されているため、この振動は軸受33の部分で抑圧されることになる。
【0026】
尚、図4に示すトップリングにおいては、軸受として球軸受を採用しているが、すべり軸受を用いても同様な効果が得られる。又、上記実施例においては、ガイドリングを軸受で支持するように構成しているが、トップリング本体を軸受で直接支持するようにしても勿論よい。又、上記実施例においてはトップリング1を球面座7を介して駆動軸8に接続した例について説明したが、直接駆動軸8をトップリング本体1aに接続したものについても、同様の効果が期待できる。
【0027】
又、上記実施例では、トップリングを支持する軸受をポリッシング装置の架台に固定したが、それに限定するものではなく、トップリングの振動を受けにくい部分(トップリングケーシング以外の部分)であればよい。
【0028】
図5は、本発明の第2実施例のポリッシング装置を示すもので、カップ型のポリッシング装置への適用例を示したものである。砥石ホルダ41は、リング状の砥石42を固着しており、駆動機構43によりポリッシング対象物である半導体ウエハ4を押圧しつつ図中の矢印C方向に回転運動を行う。そして、駆動機構43は、図中の矢印Aで示す方向に往復運動を行いつつ研磨が進行する。ここで、この実施例においては砥石42はリング状であるが、複数の円盤状の小さな砥石をリング状に配列したものであってもよい。一方で、半導体ウエハ4は、ウエハホルダ44に保持され、ウエハホルダ44は、図中の矢印Bで示すように回転運動を行う。ウエハホルダ44は支柱45に固定され、これが図示しないモータにより回転駆動されることで半導体ウエハ4を回転させる。ウエハホルダ44の外周面は、ベアリングにより支持され、このベアリングはベアリングケース46内に収納されている。ベアリングケース46は、支柱47によりケーシング48に強固に固定されている。従って、半導体ウエハ4の研磨の進行に伴い生じる振動は、ウエハホルダ44の外周面が軸受で支持されていることにより抑制される。
【0029】
図6は、本発明の第3実施例のポリッシング装置を示し、スクロール型ポリッシング装置への適用例である。この装置は、砥石又は研磨パッド51を貼設したホルダ52をその支持軸53を矢印Dで示すようにスクロール(循環並進)運動をさせる。ここでスクロール運動とは、並進しつつ半径dで砥石又は研磨パッド51を循環回転運動させることである。一方で半導体ウエハ(図示しない)を保持するウエハホルダ54は、支持軸55に固定され、駆動機構57を介して伝達される回転駆動力により図中の矢印C方向に回転駆動される。ウエハホルダ54の外周面は、図示しないベアリングにより支持され、そのベアリングはベアリングケース55内に収容され、ウエハホルダ54を回転自在に支持しつつ、その半径方向への動きを抑制する。ベアリングケース55は、ベアリング支柱56によりケーシング58に強固に固定されている。従ってこの装置においては、砥石又は研磨パッド51は、その研磨面を上向きにしてホルダ52に保持され、半導体ウエハ(図示しない)はその研磨面を下向きにしてウエハホルダ54に保持され、駆動機構57により回転運動されると共に砥石又は研磨パッドの研磨面に対して押圧される。そして、砥石51の半径dのスクロール運動と、半導体ウエハの回転運動及び押圧力により研磨が進行する。ここで研磨により半導体ウエハの摩擦力と支持軸55の復元力との間で振動が生じようとしても、ウエハホルダ54が軸受により支持されているので、その振動が抑制される。
【0030】
図7及び図8は、本発明の第4実施例のポリッシング装置を示し、トップリング軸を有さない装置への適用例を示す。この装置では、砥石又は研磨パッド61が支持軸62により回転駆動されることは上述した第1実施例の装置と同様である。ポリッシング対象物である半導体ウエハはトップリング63に保持されるが、第1実施例の装置と異なりトップリングは支持軸を有さない。代わりに、トップリング63はその外周面をベアリングケース64に収容されたベアリングにより回転自在に支持され、ベアリングケース64がアーム64a及び支柱66を介してケーシング70に固定されている。そして、トップリング63はベルト65によりモータ69から回転駆動力が伝達され、トップリング63が回転する。又、加圧用シリンダ67を備え、ベアリングケース64を下向きに押圧することで、ポリッシング対象物4の被研磨面に垂直荷重を付与する。この装置においても、ポリッシング対象物に振動が生じようとしても、トップリング63の外周面がベアリングにより回転自在に支持されているので、その振動が抑制される。
【0031】
図9は、第4実施例の変形例を示すもので、軸受として磁気軸受を用いたものである。磁気軸受は電磁石の磁気吸引力を制御することにより、回転軸を所定の浮上位置に非接触で支持する軸受である。従って、この場合にはトップリングが回転軸に相当し、この回転軸が外乱の存在にも係わらず一定位置に保持される。これにより同様にトップリングに生じる振動が抑制される。この場合には、トップリング63には被回転部63aを備え、押圧力伝達力梁65aにより加圧用シリンダ67の垂直加重力が伝達される。そして、磁気軸受71は、トップリングに非接触で回転力を与える。従って、この装置においても砥石又は研磨パッド61の回転運動と、トップリング63,63aに保持された半導体ウエハ4の回転運動と、加圧シリンダ67の押圧力により、ポリッシング対象物の研磨が進行する。研磨の進行によりトップリングに振動が生じても、これを磁気軸受により抑制することができる。
【0032】
従来の技術で述べたポリッシング装置は、装置に発生する振動を抑制するため、トップリングを支持するスプライン軸やトップリングアーム、スイング軸等が大きな剛性となるように設計されていた。このため重量が非常に大きく、且つ装置全体が大型化するという問題点を有していた。しかしながら、上述したようにポリッシング対象物を支持する保持部材を軸受で回転可能に支持することにより、保持部材の振動が抑制される。このため上述した各種の軸やアームの剛性を大きくする必要がなくなり、装置全体の軽量化及びコンパクト化に寄与することができる。
【0033】
なお、以上の実施例においては、半導体ウエハ等のポリッシング対象物を保持する保持部材の外周面を軸受で保持することによる振動の抑制について述べたが、カップ型或いはスクロール型のポリッシング装置等において、砥石又は研磨パッドを保持する研磨部材の外周面を軸受により保持して、その振動の発生を抑制するようにしても良い。このように本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能である。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポリッシング対象物を保持する保持部材等を軸受で支持することにより、これらの部材及びその駆動軸に生じる振動を抑圧でき、これによりポリッシング装置全体に生じる振動を抑圧できる。従って、ポリッシング対象物及び砥石又は研磨パッドの相対的な回転速度の上昇又は押圧力の上昇等の様々な運転条件に対して、常に安定なポリッシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のポリッシング装置の全体的な構成を示す斜視図である。
【図2】図1の縦断面図である。
【図3】図1に示すポリッシング装置の変形例を示す斜視図である。
【図4】トップリング部分の詳細構造の一例を示す断面図である。
【図5】本発明の第2実施例のポリッシング装置の全体的な構成を示す斜視図である
【図6】本発明の第3実施例のポリッシング装置の全体的な構成を示す斜視図である
【図7】本発明の第4実施例のポリッシング装置の全体的な構成を示す斜視図である
【図8】図7の要部を示す縦断面図である。
【図9】図8に示すポリッシング装置の変形例を示す縦断面図である。
【図10】従来のポリッシング装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
1 トップリング
1a トップリング本体
2 弾性マット
3 ガイドリング
4 ポリッシング対象物(半導体ウエハ)
5 ターンテーブル
6 研磨パッド又は砥石
7 球面座
8 トップリング駆動軸
10 架台(ケーシング)
11 ターンテーブル駆動軸
12 トップリングケーシング
13,19 軸受
14,20 軸受ケーシング
15 支柱[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a polishing object such as a semiconductor wafer in a flat and mirror-like manner, and in particular, the polishing object by sliding it while relatively pressing the polishing object and the polishing pad or grindstone. The present invention relates to a polishing apparatus for polishing an object.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as semiconductor devices are highly integrated, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. In particular, in the case of photolithography having a line width of 0.5 μm or less, the allowable depth of focus becomes shallow, so that the flatness of the imaging surface of the stepper is required. Therefore, it is necessary to flatten the surface of the semiconductor wafer, but polishing is performed by a polishing apparatus as one means of this flattening method.
[0003]
Conventionally, this type of polishing apparatus has a turntable with a polishing pad and a top ring, the top ring applies a constant pressure to the turntable, and an object to be polished is placed between the turntable and the top ring. The surface of the polishing object is polished to a flat and mirror surface while supplying an abrasive liquid.
[0004]
FIG. 10 is a diagram showing a main part of an example of a conventional polishing apparatus. The polishing apparatus supplies a polishing liquid Q to a rotating
[0005]
The
[0006]
In addition, a method of polishing using a grindstone in which abrasive grains are bonded with a resin is known instead of a method of supplying a polishing liquid Q to a polishing pad and chemically and mechanically polishing. According to this method, since a relatively soft polishing pad and a slurry-like abrasive liquid are not used, highly accurate polishing can be performed. In addition, there is an advantage that the burden of environmental problems such as waste liquid treatment is reduced.
[0007]
A spherical seat 7 is disposed at a connecting portion between the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above conventional technique, when polishing the polishing object, there is a problem that a large vibration may be generated in the entire polishing apparatus due to the frictional force intervening the polishing object between the turntable and the top ring. There is. The cause of the occurrence of this vibration phenomenon is that the top ring that rotates independently according to the frictional force between the surface of the polishing object and the surface of the polishing pad or the grindstone, the force pulled by the rotational force of the turntable, and the drive shaft It is considered to be a resilience.
[0009]
When such a vibration phenomenon becomes large, there is a problem that unevenness of polishing occurs on the surface to be processed of the polishing object or a polishing flaw occurs, so that stable polishing cannot be performed. Furthermore, when the vibration phenomenon becomes severe, the semiconductor wafer may pop out and it may be impossible to continue polishing.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a polishing apparatus capable of preventing a vibration phenomenon generated in a polishing apparatus and stably polishing the surface of a polishing target object in a flat and mirror-like shape. Objective.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The polishing apparatus of the present invention has a turntable having a polishing pad or a grindstone pasted on the upper surface and a top ring, and presses with a predetermined force with a polishing object interposed between the turntable and the top ring. In the polishing apparatus that polishes and polishes the object to be polished to a flat and mirror surface, the polishing apparatus includes a bearing that supports an outer peripheral portion of the top ring, and a support mechanism that fixes the bearing to a gantry of the polishing apparatus. The top ring is composed of a top ring body and a guide ring disposed on the outer periphery of the top ring body, and the movable side of the bearing is fixed to the outer periphery of the guide ring, and the guide ring and the top ring body Is fixed so that it can move up and down by the key and rotate together in the circumferential direction. It is characterized in.
[0012]
According to the present invention, the vibration of the holding member or the like can be suppressed by supporting the outer peripheral side surface of the holding member or the like holding the polishing target object with the bearing. The vibration derived from the frictional force generated on the surface to be polished of the polishing object, the rotational force of the holding member and polishing member that rotate independently, and the restoring force of the drive shaft is a member supported by a relatively thin drive shaft. Appear the largest in For this reason, by supporting the outer peripheral surface of the member with a bearing, the vibration of the member is suppressed, thereby suppressing the vibration of the polishing apparatus as a whole. Therefore, even if the rotational speed of the holding member and the polishing member is increased or the frictional force is increased by increasing the pressing force against the polishing object, the polishing apparatus as a whole is not vibrated under any operating condition. Stable polishing can be performed.
[0013]
In this way, by rotating and driving while supporting the outer peripheral portion of the holding member with a bearing, it is possible to suppress the vibration of the holding member that occurs during polishing. This is a polishing device that combines a top ring and a turntable. It is applicable to other devices. In other words, the present invention can be applied to a cup type in which polishing is performed by placing a polishing object with its polishing surface facing upward and pressing a polishing member holding a grindstone or a polishing pad while rotating. Further, the present invention can also be applied to a scroll type polishing apparatus that performs polishing by performing a scroll motion while pressing a polishing surface of a polishing object with a polishing surface of a grindstone or a polishing pad facing upward. Further, as the bearing, not only a mechanical bearing but also a non-contact type bearing such as a magnetic bearing may be used.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a polishing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a longitudinal section thereof. As shown in the figure, a
[0016]
The outer peripheral surface of the
[0017]
The operation of this polishing apparatus is roughly as follows. First, the
[0018]
Next, while the
[0019]
When the rotational speeds of the
[0020]
However, in the polishing apparatus of this embodiment, the outer peripheral surface of the
[0021]
FIG. 3 is a view showing a modification of the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In this modification, the
[0022]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a detailed structure of the top ring portion. An
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
Therefore, even if a vibration derived from the frictional force of the surface to be polished of the polishing object and the restoring force of the top ring drive shaft occurs, this vibration is first absorbed by the
[0026]
In addition, although the ball bearing is employ | adopted as a bearing in the top ring shown in FIG. 4, the same effect is acquired even if it uses a slide bearing. In the above embodiment, the guide ring is supported by the bearing. However, the top ring main body may be directly supported by the bearing. In the above-described embodiment, the example in which the
[0027]
In the above embodiment, the bearing for supporting the top ring is fixed to the frame of the polishing apparatus. However, the present invention is not limited to this, and any portion that is difficult to receive vibration of the top ring (a portion other than the top ring casing) may be used. .
[0028]
FIG. 5 shows a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention and shows an application example to a cup-type polishing apparatus. The
[0029]
FIG. 6 shows a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention, which is an application example to a scroll type polishing apparatus. In this apparatus, a
[0030]
7 and 8 show a polishing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, and show an application example to an apparatus having no top ring shaft. In this apparatus, the grindstone or polishing
[0031]
FIG. 9 shows a modification of the fourth embodiment, in which a magnetic bearing is used as a bearing. The magnetic bearing is a bearing that supports the rotating shaft in a non-contact manner at a predetermined flying position by controlling the magnetic attractive force of the electromagnet. Therefore, in this case, the top ring corresponds to the rotating shaft, and this rotating shaft is held at a fixed position regardless of the presence of disturbance. As a result, vibration generated in the top ring is similarly suppressed. In this case, the
[0032]
The polishing apparatus described in the prior art has been designed so that the spline shaft, the top ring arm, the swing shaft, and the like that support the top ring have high rigidity in order to suppress vibration generated in the apparatus. For this reason, there is a problem that the weight is very large and the whole apparatus is enlarged. However, as described above, vibration of the holding member is suppressed by rotatably supporting the holding member that supports the polishing object with the bearing. For this reason, it is not necessary to increase the rigidity of the various shafts and arms described above, which can contribute to weight reduction and compactness of the entire apparatus.
[0033]
In the above embodiment, vibration suppression by holding the outer peripheral surface of a holding member that holds a polishing object such as a semiconductor wafer with a bearing has been described, but in a cup-type or scroll-type polishing apparatus, etc. The outer peripheral surface of the polishing member that holds the grindstone or the polishing pad may be held by a bearing to suppress the occurrence of vibration. Thus, various modified embodiments are possible without departing from the spirit of the present invention.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by supporting the holding member or the like that holds the object to be polished with the bearings, vibrations generated in these members and their drive shafts can be suppressed, and thus vibrations generated in the entire polishing apparatus. Can be suppressed. Therefore, stable polishing can always be performed with respect to various operating conditions such as an increase in the relative rotational speed of the polishing object and the grindstone or polishing pad, or an increase in the pressing force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the polishing apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a detailed structure of a top ring portion.
FIG. 5 is a perspective view showing an overall configuration of a polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing an overall configuration of a polishing apparatus according to a third embodiment of the present invention. 7 is a perspective view showing an overall configuration of a polishing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a main part of FIG.
9 is a longitudinal sectional view showing a modification of the polishing apparatus shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing an outline of a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
1
5
11
Claims (3)
前記ポリッシング装置は、前記トップリングの外周部を支持する軸受と、該軸受を前記ポリッシング装置の架台に固定する支持機構とを備え、
前記トップリングは、トップリング本体と、該トップリング本体の外周に配置されたガイドリングとから構成され、該ガイドリングの外周に前記軸受の可動側が固定され、該ガイドリングとトップリング本体とはキーにより上下方向には移動自在で且つ周方向には共に回転するように固定されていることを特徴とするポリッシング装置。It has a turntable having a polishing pad or a grindstone pasted on its upper surface and a top ring. The polishing object is polished by pressing the polishing object between the turntable and the top ring with a predetermined force. In a polishing apparatus that is flat and mirror-finished,
The polishing apparatus includes a bearing that supports an outer peripheral portion of the top ring, and a support mechanism that fixes the bearing to a frame of the polishing apparatus .
The top ring is composed of a top ring main body and a guide ring disposed on the outer periphery of the top ring main body, and the movable side of the bearing is fixed to the outer periphery of the guide ring, and the guide ring and the top ring main body are A polishing apparatus characterized by being fixed so as to be movable in the vertical direction by a key and to rotate together in the circumferential direction .
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