JP3875528B2

JP3875528B2 - Polishing equipment

Info

Publication number: JP3875528B2
Application number: JP2001283364A
Authority: JP
Inventors: 大輔古賀; 弘臣鳥居; 壮一磯部; 英夫相澤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003094322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の研磨対象物を研磨する研磨装置に関し、特に研磨時の振動を軽減でき、負荷の高い研磨をするのに好適な研磨装置に関するものである。
【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高い平坦度を必要とする。そこで、研磨装置を用いて半導体ウエハの表面を研磨し平坦化している。
【０００３】
従来この種の研磨装置として、図４に示すような研磨装置がある。この研磨装置は、上面に研磨布１を貼った回転するターンテーブル２と、支持体３に傾動機構４により支持されたトップリング本体５を具備し、ターンテーブル２とトップリング本体５との間に半導体ウエハなどの研磨対象物Ｗを介在させて所定の力で該研磨対象物Ｗをターンテーブル２の上面に押圧し、ターンテーブル２と研磨対象物Ｗの相対運動により該研磨対象物Ｗを研磨する構成である。
【０００４】
トップリング本体５は円板状であり、上面中央には凹部６が形成され、上下に挿通する多数の流通孔７が設けられ、該流通孔７は研磨対象物Ｗの被研磨面に対向する裏面に連通して開口している。また、該トップリング本体５の下部の外周部には、研磨中に研磨対象物Ｗの飛び出しを防止するガイドリング８がボルト９により取り付けられている。
【０００５】
支持体３は、図示しない駆動装置及び昇降装置により回転自在かつ上下動自在に支持されている。また、支持体３は中空の筒状に形成されており、その中心部の孔１０には、図示しない流通管が挿入されており、該流通管は下端で分岐しており、該分岐した２つの分岐管１１、１２は後述する押え板２３の接続孔２４に連通している。また、上記流通管は、支持体３の上端に取り付けられたロータリージョイントを介して外部の流体供給装置に連通している。なお、該流体供給装置は真空源、加圧空気源及び純水供給源からなり、各供給源を選択的に上記ロータリージョイントに接続することができるようになっている。
【０００６】
傾動機構４は、支持体側受座１３、トップリング本体側受座１４及びセラミックスなどの高硬度材料からなる球体１５で構成されている。支持体側受座１３は、下部に凸部１６が設けられ、該凸部１６中央には、球体１５を摺動自在に収容する球面状凹部１７が設けられている。また、支持体側受座１３は、ボルト１８、１８により支持体３に固定されている。
【０００７】
一方、トップリング本体側受座１４は、上面に凹部１９、下面に凸部２０が設けられ、該凹部１９中央に上記支持体側受座１４と同様に球面状凹部２１が設けられている。また、トップリング本体側受座１４は、該トップリング本体側受座１４の凸部２０とトップリング本体５の凹部６の間に所定の隙間Ｓが形成されるようにボルト２２によりトップリング本体５に固定されている。なお、Ｓは押え板２３の接続孔２４及びトップリング本体５の流通孔７に連通しており、例えば、真空源を繋いだときは基板の裏面に吸着力が作用し、加圧空気源を繋いだときは押圧力が加えられるようになっている。
【０００８】
押え板２３は、中空円板状であり、分岐管１１、１２に連通する接続孔２４が設けられ、ボルト２５、２６によりトップリング本体５及びトップリング本体側受座１４を固定している。
【０００９】
トップリング本体側受座１４の凹部１９の周囲には、上方から見て等角度間隔にトップリング本体５を吊り下げる吊下げピン２７と該トップリング本体５へ支持体３の回転力を伝達する被駆動ピン２８が交互に複数立設されており、これらの吊下げピン２７、被駆動ピン２８は支持体側受座１３の対応する位置に設けられた穴２９、３０を挿通している。
【００１０】
吊下げピン２７は、支持体側受座１３の上面より突出しており、該吊下げピン２７上端の止め板３１と支持体側受座１３の間にはバネ３２を介在させ、該バネ３２の弾性力によりトップリング本体５の荷重の一部を支持している。
【００１１】
被駆動ピン２８の上部外周にはゴムクッション３３が取り付けられており、該ゴムクッション３３に当接し、かつ被駆動ピン２８を両側から挟むように２つの駆動ピン３４が支持体側受座１３の側面から水平方向に埋設されている。従って、被駆動ピン２８と支持体側受座１３は、相対的に上下方向に移動可能となっており、該支持体側受座１３の回転力をトップリング本体５に円滑に伝達できる。
【００１２】
次に従来の研磨装置の動作について説明する。外部の流体供給装置の真空源をロータリージョイントに接続することにより、トップリング本体５の流通孔７で研磨対象物Ｗを真空吸着によりトップリング本体５の下面に吸着し、駆動装置を駆動することにより支持体３を回転させ、該トップリング本体５を回転する。
【００１３】
次に昇降装置により支持体３を下降させ、研磨対象物Ｗをターンテーブル２の研磨布１に当接させ、さらに研磨対象物Ｗをターンテーブル２に所定の押圧力で当接し、研磨対象物Ｗの研磨を行なう。このとき、既にトップリング本体５は回転を開始しており、図示しない砥液ノズルから砥液がターンテーブル２の上面（研磨面）に供給されている。
【００１４】
このとき、支持体３からの押圧力は、該支持体３とトップリング本体５の間に構成された傾動機構４を介して伝達されるため、例えば、ターンテーブル２が僅かに傾くなどして支持体３の中心軸とターンテーブル２の研磨布１の上面が垂直でなくなった場合でも、トップリング本体側受座１４が球体１５を中心に傾動するので、結果的に研磨対象物Ｗをターンテーブル２の研磨布１に均一に当接させることができる。つまり、研磨対象物Ｗはターンテーブル２の上面の傾きに追従し、均一な押圧力で研磨布１の上面に当接する。
【００１５】
研磨が終了すると、支持体３を昇降装置により上昇させることで、トップリング本体５が上昇し、さらに図示しない旋回機構で旋回させ、該トップリング本体５をターンテーブル２上方から退避させ、研磨対象物Ｗを受け渡しする台の上に移動させる。このとき、移動中は外部の流体供給装置の真空源をロータリージョイントに接続することで、研磨対象物Ｗをトップリング本体５に真空吸着させておき、上記受け渡しする台の上に移動した後、外部の流体供給装置の純水供給源をロータリージョイントに接続することで、分岐管１１、１２から隙間Ｓ、トップリング本体５の流通孔７を経て純水を研磨対象物Ｗの裏面に供給し、該研磨対象物Ｗを裏面から押すことで、該研磨対象物Ｗがトップリング本体５から容易に剥離する。
【００１６】
上記構成の研磨装置において、ターンテーブル２の研磨布１、砥液、及び研磨対象物Ｗの研磨条件によって、トップリング本体５に振動が発生する場合があった。特に、負荷の高い研磨、即ち研磨対象物Ｗを高い押圧力でターンテーブル２の研磨布１に当接させ研磨する場合や研磨対象物Ｗを高速で回転しターンテーブル２の研磨布１に当接させ研磨する場合などに、振動が顕著になるという問題があった。
【００１７】
また、この振動の発生は、研磨対象物Ｗの研磨に悪影響を与えるばかりではなく、騒音発生により作業環境に悪影響を与え、さらに振動が直接トップリング本体５を支持する支持体３に伝達されるため、駆動装置からの回転力の伝達に支障となる恐れや、振動が長期間継続すると駆動装置及び昇降装置の寿命を縮めるという問題もあった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、研磨時の振動の発生を軽減させるため、研磨装置の振動抑制に寄与する各部の剛性を上げるために重量を増加させることなく、高負荷の研磨においてトップリングの振動を効果的に抑制でき、研磨対象物の被研磨面を平坦かつ均一に研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、研磨対象物を保持するトップリングを具備し、該トップリングで保持する研磨対象物を研磨面に当接させ、該研磨対象物と該研磨面の相対運動により、該研磨対象物を研磨する研磨装置であって、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を支持体に研磨面に対して傾動自在に支持する傾動機構と、研磨対象物の研磨中に前記トップリング本体に発生する振動を吸収する振動吸収機構とを備え、振動吸収機構は、中央部に凸部が形成されている受座本体と、該受座本体の凸部の外周に配置され中央部に該凸部が挿入される穴が形成された中空円板状の弾性部材と、該弾性部材の外周に配置され中央部に該弾性部材が挿入される穴が形成された中空円板状のフランジとを具備し、該振動吸収機構を前記トップリング本体に取付けられたトップリング本体側受座の中央部に形成された凹形状の収容部内に配置し、フランジを受座本体が収容部内で水平方向に移動可能で鉛直方向の移動を禁止するようにトップリング本体側受座に取付けた構成であることを特徴とする。
【００２０】
振動吸収機構を上記のような構成とするので、研磨時にトップリング本体に発生する水平方向の振動は弾性部材により抑制した後、受座本体の水平方向の移動により完全に吸収されるので、支持体側に伝達されることがない。よって、研磨装置の振動抑制に寄与する各部の剛性を上げるために重量を増加させることなく、効果的に研磨時の振動を抑制でき、高負荷の研磨において研磨対象物の表面を平坦かつ均一に研磨できる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、傾動機構は、受座本体の凸部の中央に設けた球面状凹部と支持体の端部中央に設けた球面状凹部の間に介在する球体を具備する構成であることを特徴とする。
【００２２】
傾動機構を上記構成とすることにより、簡単な構成でトップリング本体を支持体に研磨面に対して傾動自在に支持することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨装置において、振動吸収機構の弾性部材はゴム材であることを特徴とする。
【００２４】
上記のように弾性部材をゴム材とすることにより、簡単な構成で、しかも該ゴム材の硬度を研磨時の負荷に応じて調節することができるので、効率よく振動を吸収し、研磨対象物の表面を平坦かつ均一に研磨できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。図１は本発明にかかる振動吸収機構を用いた研磨装置の概略断面を示す図である。本研磨装置の基本的構成は、図４に示す研磨装置と同一であるのでその説明は省略する。図示するように本研磨装置は、トップリング本体側受座１４に振動吸収機構４０を設けた構成である。
【００２８】
振動吸収機構４０は、受座本体４１、弾性部材４２及びフランジ４３より構成されている。トップリング本体側受座１４の凹部１９中央部には、上記振動吸収機構４０を収容する収容部３５が設けられている。
【００２９】
受座本体４１は、円板状であり、上面に凸部４４が設けられ、該凸部４４中央に球体１５を摺動自在に収容する球面状凹部４５が設けられている。また、上記受座本体４１は、該受座本体４１と収容部３５の間に受座本体４１が水平方向に移動するための隙間Ａを設けた状態で収容部３５に収容されている。このとき、受座本体４１の底部は、トップリング本体側受座１４に直接当接している。
【００３０】
弾性部材４２は、図２に示すように中空の円板状であり、エーテル系ポリウレタン（硬度：ショアＡ７０）、低弾性ラバー（硬度：ショアＡ３２）、低反発ウレタン（硬度：ショアＡ７０）などから構成されており、受座本体４１の凸部４４の外周に取り付けられている。
【００３１】
フランジ４３は、中空の円板状であり、受座本体４１が水平方向に移動できる状態で、トップリング本体側受座１４の収容部３５にボルト３６で取り付けられている。なお、フランジ４３の内周面と弾性部材４２の外周面は当接している。
【００３２】
次に本研磨装置の動作について説明する。外部の図示しない流体供給装置の真空源をロータリージョイントに接続することにより、トップリング本体５の流通孔７で研磨対象物Ｗを真空吸着によりトップリング本体５の下面に吸着し、駆動装置を駆動することにより支持体３を回転させ、該トップリング本体５を回転する。
【００３３】
次に押圧装置により支持体３を下降させ、研磨対象物Ｗをターンテーブル２の研磨布１に当接させ、さらに研磨対象物Ｗをターンテーブル２に所定の押圧力で当接し、研磨対象物Ｗとターンテーブル２の相対運動により、該研磨対象物Ｗの研磨を行なう。このとき、既にトップリング本体５は回転を開始しており、図示しない砥液ノズルから砥液が研磨布１の上面（研磨面）に供給されている。
【００３４】
上記研磨時に負荷の高い研磨などによりトップリング本体５に水平方向の振動が発生すると、該振動はフランジ４３に伝達されるが、受座本体４１は水平方向に移動可能であるので、該フランジ４３に伝達された振動は直接受座本体４１に伝達されることはなく、弾性部材４２を介して受座本体４１に伝達される。即ち、フランジ４３に伝達された振動は、弾性部材４２により抑制された後、受座本体４１に伝達され、該受座本体４１の水平方向の移動により完全に吸収されるので、球体１５、支持体側受座１３及び支持体３に伝達されることはない。
【００３５】
研磨が終了すると、支持体３を昇降装置により上昇させることで、トップリング本体５が上昇し、さらに図示しない旋回機構で旋回させ、該トップリング本体５をターンテーブル２上方から退避させ、研磨対象物を受け渡しする台の上に移動させる。このとき、移動中は外部の流体供給装置の真空源をロータリージョイントに接続することで、研磨対象物Ｗをトップリング本体５に真空吸着させておき、上記受け渡しする台の上に移動した後、外部の流体供給装置の純水供給源をロータリージョイントに接続することで、分岐管１１、１２から隙間Ｓ、トップリング本体５の流通孔７を経て純水を研磨対象物Ｗの裏面に供給し、該研磨対象物Ｗを裏面から押すことで、該研磨対象物Ｗがトップリング本体５から容易に剥離する。
【００３６】
上記実施形態では、振動吸収機構４０を球体１５とトップリング本体側受座１４の間に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく振動吸収機構４０を支持体側受座１３と球体１５の間、又は支持体側受座１３と球体１５の間及び該球体１５とトップリング本体側受座１４の間に設けても良い。
【００３７】
また、上記実施形態では、研磨対象物Ｗを研磨する際に用いるテーブルに回転運動するターンテーブル２を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図３に示すようなスクロールテーブル５０を用いても良い。
【００３８】
図３は、本発明にかかる振動吸収機構を用いた他の研磨装置の構成例を示す図である。同図に示すように本研磨装置は、スクロールテーブル５０が、モータ５１の回転力によりガイドクランク５２を介して偏心運動するように構成されている。‘また、スクロールテーブル５０内には研磨液が流入する研磨液供給槽５３が設けられ、該スクロールテーブル５０の上面には該上面に開口し且つ研磨液供給槽５３に連通する多数の研磨液流通孔５４が設けられている。なお、図示しないがスクロールテーブル５０上面には研磨布が貼り付けられており、該研磨布には上記研磨液流通孔５４に対向する位置に研磨液を研磨対象物Ｗの研磨面に供給する開口が設けられている。
【００３９】
上記研磨装置は、モータ５１の駆動により該スクロールテーブル５０が水平方向に偏心運動し、スクロールテーブル５０に貼られた研磨布と研磨対象物Ｗとの相対運動により該研磨対象物Ｗを研磨する。なお、研磨対象物Ｗの研磨時には、図示しない研磨液供給源から、研磨液供給管５５を通して、研磨液が研磨液供給槽５３に流入し、該研磨液供給槽５３から各研磨液流入孔５４及び研磨布の開口を通して研磨液が研磨対象物Ｗの研磨面に供給される。
【００４０】
スクロールテーブル５０は、研磨対象物Ｗの回転運動と比較して小さい直径の円運動を行い、研磨対象物Ｗの任意の点で、該スクロールテーブルが１回転した場合の移動距離はすべて等しくなる。従って、図３に示す研磨装置では、スクロールテーブル５０の研磨布はトップリング本体５に対し、１回転で３６０°摩擦力の方向が変化することになり、図１に示すターンテーブル２を用いる研磨装置に比べて振動が発生しやすい状況となる。特にスクロールテーブル５０の回転半径が小さいため、研磨速度を向上させるためには、該スクロールテーブル５０を高速度で回転するか又はトップリング本体５の押圧力を増大させなければならないため、振動の発生が顕著となる。
【００４１】
上記のように振動が発生しやすいスクロールテーブル５０を有する研磨装置においても、振動吸収機構４０を設けることで、研磨時におけるのスクロールテーブル５０に貼られた研磨布の３６０°方向に時々刻々と変化する摩擦力により、トップリング本体５に水平方向の振動が発生すると、フランジ４３に伝達されるが、該振動は弾性部材４２により抑制された後、受座本体４１に伝達され、該受座本体４１の水平方向の移動により完全に吸収されるので、球体１５、支持体側受座１３及び支持体３に伝達されることはない。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００４３】
請求項１に記載の発明によれば、研磨時にトップリング本体に発生する水平方向の振動は弾性部材により抑制した後、受座本体の水平方向の移動により完全に吸収されるので、支持体側に伝達されることがない。よって、研磨装置の振動抑制に寄与する各部の剛性を上げるために重量を増加させることなく、効果的に研磨時の振動を抑制でき、高負荷の研磨において研磨対象物の表面を平坦かつ均一に研磨できる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、簡単な構成でトップリング本体を支持体に研磨面に対して傾動自在に支持することができるから、研磨対象物の表面を平坦かつ均一に研磨できる。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、弾性部材をゴム材とすることにより、簡単な構成で、しかも該ゴム材の硬度を研磨時の負荷に応じて調節することができるので、効率よく振動を吸収し、研磨対象物の表面を平坦かつ均一に研磨できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる振動吸収機構を用いた研磨装置の概略断面を示す図である。
【図２】本発明にかかる振動吸収機構に用いる弾性部材を示す図である。
【図３】本発明にかかる振動吸収機構を用いた他の研磨装置の構成例を示す図である。従来の研磨装置の概略断面を示す図である。
【図４】従来の研磨装置の概略断面を示す図である。
【符号の説明】
１研磨布
２ターンテーブル
３支持体
４傾動機構
５トップリング本体
７流通孔
８ガイドリング
１０孔
１１分岐管
１２分岐管
１３支持体側受座
１４トップリング本体側受座
１５球体
１７球面状凹部
２１球面状凹部
２３押え板
２４接続孔
２７吊下げピン
２８被駆動ピン
３２バネ
３３ゴムクッション
３４駆動ピン
３５収容部
４０振動吸収機構
４１受座本体
４２弾性部材
４３フランジ
４４凸部
４５球面状凹部
５０スクロールテーブル
５１モータ
５２ガイドクランク
５３研磨液供給槽
５４研磨液流通孔
５５研磨液供給管
Ａ隙間
Ｓ隙間
Ｗ研磨対象物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus that polishes an object to be polished such as a semiconductor wafer, and more particularly to a polishing apparatus that can reduce vibration during polishing and is suitable for polishing with a high load.
[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 optical lithography with a line width of 0.5 μm or less, the allowable depth of focus becomes shallow, so that a high flatness of the image plane of the stepper is required. Therefore, the surface of the semiconductor wafer is polished and planarized using a polishing apparatus.
[0003]
Conventionally, as this type of polishing apparatus, there is a polishing apparatus as shown in FIG. The polishing apparatus includes a rotating turntable 2 having a polishing cloth 1 pasted on an upper surface, and a top ring body 5 supported by a tilting mechanism 4 on a support 3, between the turntable 2 and the top ring body 5. The polishing object W such as a semiconductor wafer is interposed between the turntable 2 and the polishing object W by pressing it against the upper surface of the turntable 2 with a predetermined force. It is the structure which polishes.
[0004]
The top ring body 5 has a disk shape, and a concave portion 6 is formed at the center of the upper surface, and a number of flow holes 7 that are inserted vertically are provided. The flow holes 7 face the surface to be polished of the object to be polished W. Open to communicate with the back. A guide ring 8 is attached to the outer peripheral portion of the lower portion of the top ring main body 5 by bolts 9 to prevent the polishing object W from popping out during polishing.
[0005]
The support 3 is supported rotatably and vertically movable by a driving device and a lifting device (not shown). Further, the support 3 is formed in a hollow cylindrical shape, and a flow pipe (not shown) is inserted into the hole 10 at the center thereof, and the flow pipe is branched at the lower end, and the branched 2 The two branch pipes 11 and 12 communicate with a connection hole 24 of a presser plate 23 described later. The flow pipe communicates with an external fluid supply device via a rotary joint attached to the upper end of the support 3. The fluid supply device includes a vacuum source, a pressurized air source, and a pure water supply source, and each supply source can be selectively connected to the rotary joint.
[0006]
The tilt mechanism 4 includes a support body side seat 13, a top ring body side seat 14 and a sphere 15 made of a high hardness material such as ceramics. The support side receiving seat 13 is provided with a convex portion 16 at the lower portion, and a spherical concave portion 17 that slidably accommodates the spherical body 15 is provided at the center of the convex portion 16. The support side seat 13 is fixed to the support 3 with bolts 18 and 18.
[0007]
On the other hand, the top ring main body side seat 14 is provided with a concave portion 19 on the upper surface and a convex portion 20 on the lower surface, and a spherical concave portion 21 is provided at the center of the concave portion 19 in the same manner as the support side seat 14. Further, the top ring body side seat 14 is secured to the top ring body by bolts 22 so that a predetermined gap S is formed between the convex portion 20 of the top ring body side seat 14 and the concave portion 6 of the top ring body 5. 5 is fixed. Note that S communicates with the connection hole 24 of the presser plate 23 and the flow hole 7 of the top ring body 5. For example, when a vacuum source is connected, an adsorption force acts on the back surface of the substrate, and a pressurized air source is used. When connected, a pressing force is applied.
[0008]
The presser plate 23 has a hollow disc shape, is provided with a connection hole 24 communicating with the branch pipes 11 and 12, and fixes the top ring main body 5 and the top ring main body side seat 14 with bolts 25 and 26.
[0009]
A suspension pin 27 that suspends the top ring body 5 at equal angular intervals when viewed from above and the rotational force of the support 3 are transmitted to the top ring body 5 around the recess 19 of the top ring body side seat 14. A plurality of driven pins 28 are alternately erected, and the suspension pins 27 and the driven pins 28 are inserted through holes 29 and 30 provided at corresponding positions of the support side receiving seat 13.
[0010]
The suspension pin 27 protrudes from the upper surface of the support side receiving seat 13, and a spring 32 is interposed between the stopper plate 31 at the upper end of the suspension pin 27 and the support side receiving seat 13. Thus, a part of the load of the top ring body 5 is supported.
[0011]
A rubber cushion 33 is attached to the outer periphery of the upper portion of the driven pin 28, and the two driving pins 34 are in contact with the rubber cushion 33 and sandwich the driven pin 28 from both sides. It is buried horizontally. Therefore, the driven pin 28 and the support-side receiving seat 13 are relatively movable in the vertical direction, and the rotational force of the support-side receiving seat 13 can be smoothly transmitted to the top ring body 5.
[0012]
Next, the operation of the conventional polishing apparatus will be described. By connecting the vacuum source of the external fluid supply device to the rotary joint, the polishing object W is adsorbed to the lower surface of the top ring body 5 by vacuum suction through the flow hole 7 of the top ring body 5, and the driving device is driven. The support body 3 is rotated by this, and the top ring main body 5 is rotated.
[0013]
Next, the support 3 is lowered by the lifting device, the polishing object W is brought into contact with the polishing cloth 1 of the turntable 2, and the polishing object W is further brought into contact with the turntable 2 with a predetermined pressing force. Polish W. At this time, the top ring body 5 has already started rotating, and the abrasive liquid is supplied to the upper surface (polishing surface) of the turntable 2 from an abrasive liquid nozzle (not shown).
[0014]
At this time, the pressing force from the support body 3 is transmitted through the tilting mechanism 4 formed between the support body 3 and the top ring main body 5, so that the turntable 2 is slightly tilted, for example. Even when the central axis of the support 3 and the upper surface of the polishing cloth 1 of the turntable 2 are not perpendicular, the top ring body side seat 14 tilts around the sphere 15, and as a result, the polishing object W is turned. It is possible to uniformly contact the polishing cloth 1 of the table 2. That is, the polishing object W follows the inclination of the upper surface of the turntable 2 and comes into contact with the upper surface of the polishing pad 1 with a uniform pressing force.
[0015]
When the polishing is completed, the top ring body 5 is raised by raising the support body 3 by the lifting device and further swung by a turning mechanism (not shown), and the top ring body 5 is retracted from above the turntable 2 to be polished. Move the object W onto the table to which it is delivered. At this time, by connecting the vacuum source of the external fluid supply device to the rotary joint during the movement, the polishing object W is vacuum-adsorbed on the top ring body 5 and moved onto the delivery table. By connecting a pure water supply source of an external fluid supply device to the rotary joint, pure water is supplied from the branch pipes 11 and 12 to the back surface of the polishing object W through the clearance S and the flow hole 7 of the top ring body 5. The polishing object W is easily peeled from the top ring body 5 by pressing the polishing object W from the back surface.
[0016]
In the polishing apparatus having the above configuration, vibration may occur in the top ring body 5 depending on the polishing conditions of the polishing cloth 1, the polishing liquid, and the polishing target W of the turntable 2. In particular, when polishing is performed with high load, that is, when polishing is performed by bringing the polishing object W into contact with the polishing cloth 1 of the turntable 2 with high pressing force, the polishing object W is rotated at a high speed and applied to the polishing cloth 1 of the turntable 2. There has been a problem that vibration becomes significant when contacting and polishing.
[0017]
Further, the occurrence of this vibration not only adversely affects the polishing of the object to be polished W, but also adversely affects the work environment due to the generation of noise, and the vibration is directly transmitted to the support 3 that supports the top ring body 5. For this reason, there has been a problem that the transmission of the rotational force from the driving device may be hindered, and the life of the driving device and the lifting device may be shortened if the vibration continues for a long time.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points. In order to reduce the occurrence of vibration during polishing, the load of a high load can be increased without increasing the weight in order to increase the rigidity of each part contributing to vibration suppression of the polishing apparatus. An object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of effectively suppressing vibration of the top ring in polishing and capable of polishing a surface to be polished flat and uniformly.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a top ring for holding a polishing object, and a polishing object held by the top ring is brought into contact with a polishing surface, and the polishing object and the polishing object A polishing apparatus for polishing the object to be polished by relative movement of a polishing surface, wherein the top ring includes a top ring main body, and a tilting mechanism that supports the top ring main body so as to be tiltable with respect to the polishing surface. A vibration absorbing mechanism that absorbs vibration generated in the top ring body during polishing of the object to be polished, and the vibration absorbing mechanism includes a receiving body having a convex portion at the center, and the receiving body A hollow disk-like elastic member formed on the outer periphery of the convex portion and having a hole in which the convex portion is inserted in the central portion; and the elastic member is inserted in the central portion disposed on the outer periphery of the elastic member With a hollow disc-shaped flange with holes The vibration absorbing mechanism is arranged in a concave housing portion formed at the center of the top ring body side seat attached to the top ring body, and the flange body is movable in the horizontal direction within the housing portion. It is the structure attached to the top ring main body side seat so that the movement of a perpendicular direction may be prohibited .
[0020]
Since the vibration absorbing mechanism is configured as described above, the horizontal vibration generated in the top ring body during polishing is suppressed by the elastic member and then completely absorbed by the horizontal movement of the seat body. It is not transmitted to the body side. Therefore, without increasing the weight in order to increase the rigidity of contributing each portion to the vibration suppression of the polishing apparatus, effectively come vibration during polishing by suppressing, flat and uniform the surface of an object to be polished in the polishing of high load Can be polished.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to the first aspect, the tilting mechanism includes a spherical concave portion provided at the center of the convex portion of the seat body and a spherical concave portion provided at the center of the end portion of the support body. It is the structure which comprises the spherical body interposed between these.
[0022]
With the above-described tilting mechanism, the top ring main body can be supported on the support body so as to be tiltable with respect to the polishing surface with a simple configuration.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, in the polishing apparatus according to the first or second aspect, the elastic member of the vibration absorbing mechanism is a rubber material .
[0024]
By using a rubber material as the elastic member as described above, it is possible to adjust the hardness of the rubber material according to the load during polishing with a simple configuration, so that the vibration can be efficiently absorbed and the object to be polished Can be polished flat and uniformly.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of a polishing apparatus using a vibration absorbing mechanism according to the present invention. The basic configuration of this polishing apparatus is the same as that of the polishing apparatus shown in FIG. As shown in the figure, this polishing apparatus has a configuration in which a vibration absorbing mechanism 40 is provided on the top ring main body side seat 14.
[0028]
The vibration absorbing mechanism 40 includes a seat body 41, an elastic member 42, and a flange 43. An accommodation portion 35 for accommodating the vibration absorbing mechanism 40 is provided in the central portion of the recess 19 of the top ring body side seat 14.
[0029]
The seat body 41 has a disk shape, and a convex portion 44 is provided on the upper surface, and a spherical concave portion 45 that slidably accommodates the spherical body 15 is provided at the center of the convex portion 44. The seat body 41 is housed in the housing portion 35 with a gap A between the seat body 41 and the housing portion 35 for moving the seat body 41 in the horizontal direction. At this time, the bottom portion of the seat body 41 is in direct contact with the top ring body side seat 14.
[0030]
The elastic member 42 has a hollow disk shape as shown in FIG. 2, and is made of ether-based polyurethane (hardness: Shore A70), low elastic rubber (hardness: Shore A32), low resilience urethane (hardness: Shore A70), or the like. It is comprised and it is attached to the outer periphery of the convex part 44 of the receiving body 41. FIG.
[0031]
The flange 43 has a hollow disk shape, and is attached to the receiving portion 35 of the top ring body side seat 14 with bolts 36 in a state where the seat body 41 can move in the horizontal direction. The inner peripheral surface of the flange 43 and the outer peripheral surface of the elastic member 42 are in contact with each other.
[0032]
Next, the operation of this polishing apparatus will be described. By connecting a vacuum source of an external fluid supply device (not shown) to the rotary joint, the polishing object W is adsorbed to the lower surface of the top ring body 5 by vacuum suction through the flow hole 7 of the top ring body 5 to drive the driving device. By doing so, the support body 3 is rotated, and the top ring body 5 is rotated.
[0033]
Next, the support 3 is lowered by the pressing device, the polishing object W is brought into contact with the polishing cloth 1 of the turntable 2, and the polishing object W is brought into contact with the turntable 2 with a predetermined pressing force. The polishing object W is polished by the relative movement of W and the turntable 2. At this time, the top ring body 5 has already started rotating, and the abrasive liquid is supplied to the upper surface (polishing surface) of the polishing pad 1 from an abrasive liquid nozzle (not shown).
[0034]
When horizontal vibration is generated in the top ring main body 5 due to high load polishing or the like during the polishing, the vibration is transmitted to the flange 43, but the seat body 41 is movable in the horizontal direction. The vibration transmitted to is not directly transmitted to the seat body 41 but is transmitted to the seat body 41 via the elastic member 42. That is, the vibration transmitted to the flange 43 is suppressed by the elastic member 42 and then transmitted to the seat body 41 and completely absorbed by the horizontal movement of the seat body 41. It is not transmitted to the body side seat 13 and the support body 3.
[0035]
When the polishing is completed, the top ring body 5 is raised by raising the support body 3 by the lifting device and further swung by a turning mechanism (not shown), and the top ring body 5 is retracted from above the turntable 2 to be polished. Move it on the table to deliver things. At this time, by connecting the vacuum source of the external fluid supply device to the rotary joint during the movement, the polishing object W is vacuum-adsorbed on the top ring body 5 and moved onto the delivery table. By connecting a pure water supply source of an external fluid supply device to the rotary joint, pure water is supplied from the branch pipes 11 and 12 to the back surface of the polishing object W through the clearance S and the flow hole 7 of the top ring body 5. The polishing object W is easily peeled from the top ring body 5 by pressing the polishing object W from the back surface.
[0036]
In the above-described embodiment, the vibration absorbing mechanism 40 is provided between the sphere 15 and the top ring main body side seat 14. However, the present invention is not limited to this, and the vibration absorbing mechanism 40 is supported by the support side seat 13 and the sphere. 15, or between the support-side seat 13 and the sphere 15 and between the sphere 15 and the top ring body-side seat 14.
[0037]
Moreover, in the said embodiment, although the turntable 2 which rotates is used for the table used when grind | polishing the grinding | polishing target object W, this invention is not limited to this, For example, as shown in FIG. A scroll table 50 may be used.
[0038]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of another polishing apparatus using the vibration absorbing mechanism according to the present invention. As shown in the figure, this polishing apparatus is configured such that the scroll table 50 moves eccentrically via a guide crank 52 by the rotational force of a motor 51. Further, a polishing liquid supply tank 53 into which the polishing liquid flows is provided in the scroll table 50, and a large number of polishing liquid flows open to the upper surface and communicate with the polishing liquid supply tank 53 on the upper surface of the scroll table 50. A hole 54 is provided. Although not shown, a polishing cloth is affixed to the upper surface of the scroll table 50, and an opening for supplying the polishing liquid to the polishing surface of the object to be polished W at a position facing the polishing liquid circulation hole 54 on the polishing cloth. Is provided.
[0039]
In the polishing apparatus, the scroll table 50 is eccentrically moved in the horizontal direction by driving the motor 51, and the polishing object W is polished by the relative movement between the polishing cloth affixed to the scroll table 50 and the polishing object W. When polishing the polishing object W, the polishing liquid flows from a polishing liquid supply source (not shown) through the polishing liquid supply pipe 55 into the polishing liquid supply tank 53, and each polishing liquid inflow hole 54 from the polishing liquid supply tank 53. The polishing liquid is supplied to the polishing surface of the polishing object W through the opening of the polishing cloth.
[0040]
The scroll table 50 performs a circular motion having a smaller diameter than the rotational motion of the polishing object W, and the movement distance when the scroll table makes one rotation is equal at any point of the polishing object W. Therefore, in the polishing apparatus shown in FIG. 3, the direction of the 360 ° frictional force of the polishing cloth of the scroll table 50 is changed by one rotation with respect to the top ring body 5, and polishing using the turntable 2 shown in FIG. Vibration is likely to occur compared to the device. In particular, since the rotation radius of the scroll table 50 is small, in order to improve the polishing speed, the scroll table 50 must be rotated at a high speed or the pressing force of the top ring body 5 must be increased. Becomes prominent.
[0041]
Even in the polishing apparatus having the scroll table 50 that easily generates vibration as described above, by providing the vibration absorbing mechanism 40, the polishing cloth affixed to the scroll table 50 during polishing changes every moment in the 360 ° direction. When the horizontal vibration is generated in the top ring body 5 due to the frictional force, the vibration is transmitted to the flange 43. The vibration is suppressed by the elastic member 42 and then transmitted to the seat body 41, and the seat body 41 is completely absorbed by the horizontal movement of 41, and is not transmitted to the sphere 15, the support-side receiving seat 13 and the support 3.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in each claim, the following excellent effects can be obtained.
[0043]
According to the first aspect of the present invention, since the horizontal vibration generated in the top ring body during polishing is suppressed by the elastic member and then completely absorbed by the horizontal movement of the seat body, Not transmitted. Therefore, without increasing the weight in order to increase the rigidity of contributing each portion to the vibration suppression of the polishing apparatus, effectively come vibration during polishing by suppressing, flat and uniform the surface of an object to be polished in the polishing of high load Can be polished.
[0044]
According to the second aspect of the present invention , since the top ring body can be supported on the support body in a tiltable manner with respect to the polishing surface with a simple configuration, the surface of the object to be polished can be polished flatly and uniformly.
[0045]
According to the third aspect of the present invention, since the elastic member is made of a rubber material, the hardness of the rubber material can be adjusted according to the load during polishing with a simple configuration, so that vibration can be efficiently performed. And the surface of the object to be polished can be polished flatly and uniformly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross section of a polishing apparatus using a vibration absorbing mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an elastic member used in a vibration absorbing mechanism according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of another polishing apparatus using the vibration absorbing mechanism according to the present invention. It is a figure which shows the schematic cross section of the conventional grinding | polishing apparatus.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing cloth 2 Turntable 3 Support body 4 Tilt mechanism 5 Top ring main body 7 Flow hole 8 Guide ring 10 Hole 11 Branch pipe 12 Branch pipe 13 Support body side receiving seat 14 Top ring main body side receiving seat 15 Sphere 17 Spherical recessed part 21 Spherical surface Depression 23 Presser plate 24 Connection hole 27 Suspension pin 28 Driven pin 32 Spring 33 Rubber cushion 34 Drive pin 35 Housing portion 40 Vibration absorbing mechanism 41 Seating body 42 Elastic member 43 Flange 44 Protrusion 45 Spherical recess 50 Scroll table 51 Motor 52 Guide crank 53 Polishing liquid supply tank 54 Polishing liquid flow hole 55 Polishing liquid supply pipe A Gap S Gap W Polishing object

Claims

Polishing comprising a top ring for holding a polishing object, bringing the polishing object held by the top ring into contact with a polishing surface, and polishing the polishing object by relative movement of the polishing object and the polishing surface A device,
The top ring includes a top ring main body, a tilt mechanism that supports the top ring main body so as to be tiltable with respect to the polishing surface, and vibration generated in the top ring main body during polishing of the object to be polished. A vibration absorbing mechanism for absorbing,
The vibration absorbing mechanism is a hollow circle in which a convex portion is formed in the central portion, and a hole in which the convex portion is disposed in the central portion is formed on the outer periphery of the convex portion of the concave portion. A plate-like elastic member; and a hollow disc-like flange disposed on the outer periphery of the elastic member and having a hole into which the elastic member is inserted at a central portion thereof. It is arranged in a concave housing part formed in the center part of the top ring main body side seat attached to the flange, and the flange body is movable in the horizontal direction in the housing part, and vertical movement is prohibited. Thus, the polishing apparatus is configured to be attached to the top ring body side seat.

The polishing apparatus according to claim 1, wherein
The tilt mechanism is configured to include a spherical body interposed between a spherical concave portion provided at the center of the convex portion of the seat body and a spherical concave portion provided at the center of the end portion of the support. Polishing equipment.

The polishing apparatus according to claim 1 or 2,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the elastic member of the vibration absorbing mechanism is a rubber material.