JPH05277929A

JPH05277929A - ポリッシング装置の上軸機構

Info

Publication number: JPH05277929A
Application number: JP4079929A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Takemura; 真一郎武村; Yukio Fujiwara; 由岐雄藤原
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1993-10-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ターンテーブルの微少湾曲等に追従させ、か
つ、キャリアプレートの上面全面を均等に押圧すること
により、ウェーハの平面度と平滑度、とくに、平面度を
向上させ得るポリッシング装置の上軸機構を提供するこ
とを目的とする。【構成】上軸の下方には、該上軸の下端に固着された
上板とキャリアプレート上面に当接する押圧板との間に
加圧室が形成され、前記上軸には、前記押圧板の中心部
に連結されて、その中心部を前記キャリアプレートに向
けて接近離間可能に変位させる中押軸が移動可能に設け
られていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウェーハを研
磨するポリッシング装置の上軸機構に係り、詳しくはシ
リコンウェーハを研磨面に押圧する上軸機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶シリコンウェーハ（以下単にウェ
ーハと称す。）の加工工程には、最終的な仕上げ工程と
してウェーハの平滑度を向上させて鏡面仕上げをおこな
うための、ポリッシング装置を用いたメカノケミカルポ
リッシングによる研磨がある。

【０００３】従来、ここで用いられるポリッシング装置
は、軟質弾性材料になる研磨布を接着した回転するター
ンテブル上の研磨面に、研磨液を滴下しながら、キャリ
アプレートの下面に接着したウェーハを、独立に自転す
る上軸の下端に取り付けた押圧板により、キャリアプレ
ートの上面から押し付けて研磨するものであった。

【０００４】この研磨においては、ウェーハの高い平面
度と平滑度が要求されるが、このときの研磨精度はター
ンテーブルの平面度や、ターンテーブルと押圧板との平
行度に大きく影響を受け、また、キャリアプレートを押
圧する押圧板への加圧点によってもウェーハの研磨状態
が変化する。

【０００５】一方、押圧板の上面中心部を上軸により加
圧し、押圧板の下面でキャリアプレートの上面全面を加
圧する従来のポリッシング装置では、一見平面状の押圧
板であっても、理想剛体ではないので部分的な加圧によ
る微少な変形が生じ、キャリアプレート上面に作用する
力も一様ではない。

【０００６】しかも、セラミックス等からなる円板状の
キャリアプレートにおいても同様の状態となり、また、
キャリアプレートの下面には複数枚のウェーハがキャリ
アプレートの中央部ではなく半径上に接着されているの
で、研磨される各ウェーハともその加圧点が偏心したも
のとなり、とくにウェーハの水平度に支障を来す。

【０００７】このようなポリッシング装置の、キャリア
プレートに向けて自転を伴って加圧するための上軸機構
に対し、以下のような改良された手段が、実開昭６２ー
１６５８４９号において開示されている。

【０００８】すなわちこの技術は、図７に示すように、
自転する上軸の下端に配した回転円板であるトップリン
グ４０４に、液体または気体を適当な圧力で封入したゴ
ム等になる弾性中空体４１３を設け、その弾性中空体４
１３により、ターンテーブル４０３に載せたキャリアプ
レート２をその上面から押圧するものである。

【０００９】このような手段により、ウェーハ４０１が
接着されたキャリアプレート上面を均等に押圧しようと
するものである。

【００１０】また、他の改良技術として、実開昭６４ー
１６２６０号に示される技術が提案されており、この技
術は、図８に示すように、キャリアプレート５２６の外
周縁近傍をターンテーブル５５６の方向へ押圧するため
の外周押圧装置５２０と、キャリアプレート５２６の中
央近傍を押圧するための中央押圧装置５３６とを具備し
たものである。

【００１１】前記、中央押圧装置５３６には、その下部
に加圧板６４４が取り付けられ、この加圧板６４４によ
ってキャリアプレート５２６の中心寄りを加圧すること
で、ウェーハ５４８外周の一部を押圧し、一方、キャリ
アプレート５２６の外周寄りの一部を前記外周押圧装置
５２０により押圧するようになっている。

【００１２】また、中央押圧装置５３６は圧縮空気によ
り押圧力を加減するピストン装置となっており、該中央
押圧装置５３６の加圧力を調整して、前記外周押圧装置
６２０とのバランスをとることによってウェーハ研磨面
へかかる圧力を均等化しようとするものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ポリッシング装置にお
ける研磨では、ウェーハに軟質砥粒で圧力を加えること
により発生する熱によって、ウェーハ上の微少凸部に腐
食反応を進行させるので、装置のターンテーブルにもこ
のときの研磨熱が蓄積される。

【００１４】また、ターンテーブル上では、複数枚のウ
ェーハが接着された、ターンテーブルのおよそ１／２以
下の直径であるキャリアプレートを、さらに複数枚、例
えば４枚ほどのキャリアプレートを、それぞれに自転を
伴う上軸機構により押圧するので、ターンテーブルにお
ける蓄熱部分と放熱部分も一様性を欠く。

【００１５】したがって、研磨が進むにつれてターンテ
ーブルの上面にも、極めて緩やかではあるが、表面の歪
みが生じてくる。この歪みは、通常ターンテーブル中心
部を頂とする湾曲変形となっている。

【００１６】このような状況においては、前者の弾性中
空体で押圧する機構によれば、キャリアプレートの上面
を均等に加圧することはできるものの、キャリアプレー
トへの作用面がゴム等の弾性体なので、回転中の研磨面
からの微少な衝撃で、キャリアプレートに常に揺動が発
生し、その結果、ウェーハの水平度を損なうこともあ
る。

【００１７】さらに、弾性体によりキャリアプレートを
押圧しながら回転するので、上軸の回転とキャリアプレ
ートの回転とが完全に応答がとれないという問題があっ
た。

【００１８】すなわち、研磨面での摩擦抵抗により、弾
性中空体の上軸側トップリング面とキャリアプレート面
とは、常時、捩りと戻りとが発生する。このことは、ウ
ェーハが研磨面に対して一瞬の停滞と滑りが発生してお
り、前記同様にウェーハの水平度の欠如やウェーハへの
損傷を招くことがある。

【００１９】一方、後者のキャリアプレートの中央部分
と外周部分とでバランスをとる押圧機構によれば、ター
ンテーブルに生じる微少湾曲に対して、キャリアプレー
トの外周部分と中央部分とを押圧することにより、研磨
面とキャリアプレートとの一応の平行度を確保できる。

【００２０】しかしながら、ウェーハに加えられる力
は、キャリアプレートの中央寄りの一部と、外周側の一
部であり、すなわち、各ウェーハの周縁において部分的
な加圧となる。このようなキャリアプレートへの部分的
な加圧は、ウェーハ全面に均等に押圧する力が作用しな
いので、ウェーハの水平度に支障を来すという問題点が
ある。

【００２１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、ターンテーブル
の微少湾曲等に追従させ、かつ、キャリアプレートの上
面全面を均等に押圧することにより、ウェーハの平面度
と平滑度、とくに、平面度を向上させ得るポリッシング
装置の上軸機構を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、キャリアプレートの下面に接着された
シリコンウェーハを研磨すべく、前記キャリアプレート
の上面をターンテーブル上の研磨面に向けて押圧する上
軸を備えたポリッシング装置の上軸機構において、前記
上軸の下方には、該上軸の下端に固着された上板とキャ
リアプレート上面に当接する押圧板との間に加圧室が形
成され、前記上軸には、前記押圧板の中心部に連結され
て、その中心部を前記キャリアプレートに向けて接近離
間可能に変位させる中押軸が移動可能に設けられている
ことを特徴とする。

【００２３】また、前記加圧室には、前記上軸もしくは
上板に連設された駆動ピンにより前記上軸の回転力を前
記押圧板に直接的に伝達する押圧板駆動手段が設けられ
ていることを特徴する。

【００２４】さらに、前記加圧室の周壁が、前記上軸の
回転力を前記押圧板へ伝達する押圧板駆動手段となされ
ていることを特徴とする。

【００２５】

【作用】ウェーハが下面に接着されたキャリアプレート
の上面に押圧板が当接し、該押圧板によってキャリアプ
レートが押圧される。押圧板上面に形成された加圧室を
加圧すると、加圧室内の圧力は押圧板を下方へ押し下げ
るように作用する。加圧室内の圧力は押圧板のほぼ全面
に働き、さらに、該押圧板を介してキャリアプレート上
面にもその全面に均等に作用してキャリアプレートをタ
ーンテーブルに向かって押圧する。

【００２６】これによって、研磨熱により発生したター
ンテーブル上面の微かな歪みに対しても、均等にキャリ
アプレートを押圧してターンテーブルの歪みに追従させ
る。また、押圧板は通常の剛性は有しているのでキャリ
アプレートを安定して保持しする。

【００２７】そして、上軸側に固着され上軸と一体に回
動する駆動ピンは、上軸側の回転力を直接押圧板に伝達
し、あるいは、加圧室の周壁を介して前記上軸の回転力
を押圧板に伝達する。

【００２８】さらに、ターンテーブルに発生した湾曲が
増大した場合には、ウェーハの研磨状態に対応させて中
押軸により押圧板の中心部を補完的に押圧しあるいは引
き上げ、これによって、キャリアプレートとターンテー
ブルとの平行度を調整する。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１に示されるように、ポリッシング装置のタ
ーンテーブル８０の上方には上軸機構１が配置され、該
上軸機構１の下方には、研磨されるウェーハ８２がキャ
リアプレート８１の下面に接着されてターンテーブル８
０に載置される。

【００３０】前記上軸機構１は、回転しながらターンテ
ーブル８０側へ加圧する上軸１０と、該上軸１０を支持
して上軸１０へ回転力を伝達するハブホイール１５と、
これらを回転自在に支持するハウジング２０、および、
上軸１０の下方に連設され前記キャリアプレート８１を
押圧する上板３０ならびに押圧板４０とから該略構成さ
れている。

【００３１】上軸１０は、中空のシャフトであり、上方
では上部ハウジング１１の内筒に取り付けられた軸受１
２により回転支持され、下方ではハブホイール１５の筒
内に挿入され支持されている。

【００３２】前記ハブホイール１５と上軸１０とは一体
となって回転し、かつ、上軸１０が上下に摺動可能なよ
うにスライドベアリング１７ａ，１７ｂにより結合され
ている。また、上軸１０の上方には、上軸１０の中空部
１０ｂに圧縮空気を導入するための上軸圧空導入口１０
ａが設けられている。

【００３３】該上軸１０の上方を支持している前記上部
ハウジング１１は、上軸１０を支持すると同時に上下に
昇降させるための支持部であり、前記の上軸圧空導入口
１０ａに圧縮空気を送気するため、上部ハウジングの一
箇所に圧空導入口１１ａが開孔され、その圧空導入口１
１ａは、その奥端で、上軸１０の外面に接するハウジン
グ１１の内筒面上に内周に沿って切り込まれた圧空導通
溝１１ｃに連通している。

【００３４】これにより、圧空導入口１１ａから、回転
する上軸１０の上軸圧空導入口１０ａを介して上軸１０
の中空部１０ｂと導通するようになっている。圧空導通
溝１１ｃの上下では、上部ハウジング１１の内筒面と上
軸１０の外周面とはＯリング１１ｂ，１１ｂにより気密
に保たれている。

【００３５】また、上軸１０を支持しているハブホイー
ル１５は、ハウジング２０に開けられた挿通孔２０ａに
おいて軸受２１ａ，２１ｂで回転支持されている。ここ
に装着される軸受け２１ａ，２１ｂは、ハブホイール１
５の外周、挿通孔２０ａにそれぞれ上下方向から嵌め込
まれ、軸受止２３，２２により固定されている。

【００３６】該ハブホイール１５の上端には、これに回
転を与えるためのスプロケット１４が固着されており、
駆動チェーン１６によって駆動モーター（図示せず）か
らの駆動力が伝達される。

【００３７】一方、ハブホイール１５と一体に回転する
上軸１０は、下方がハブホイール１５の下端よりも長く
伸長されて、その末端は中空部１０ｂが若干拡径された
うえ、鍔状に広げられたフランジ部１０ｃが設けられて
いる。そして、このフランジ部１０ｃの下面には、ほぼ
円形平板の前記上板３０が上軸１０に一体に取り付けら
れて吊持されている。

【００３８】本実施例では、前述のように、前記上軸１
０の下端に上板３０が固着され、さらに該上板３０の下
方には、ターンテーブル８０に載置されるキャリアプレ
ート８１の上面に当接する押圧板４０が配置され、これ
ら上板３０と押圧板４０との間には、両者間に介裝され
た周壁を構成するベローズ５０により加圧室５０ａが形
成されており、さらに、この加圧室５０ａの内部には、
上軸１０に連設された駆動ピン６０により上軸１０の回
転力を押圧板４０に直接的に伝えるための、押圧板４０
に対する駆動手段が設けられている。

【００３９】前記ベローズ５０は、ステンレス薄板等の
弾性材料により蛇腹に成型されたもので、押圧板４０の
直径に近い口径のものであるが、少なくともキャリアプ
レート８１のウェーハ８２が接着されて占有される部分
と同径以上であることが望ましい。

【００４０】そして、該バローズ５０は、一方向に、図
では上下方向に伸縮性を有しており、上下面が開口して
いる。また、上板３０とベローズ５０、および、ベロー
ズ５０と押圧板４０とは、それぞれ、環状平板の一面に
段付き加工を施した固定板３５，４５を介して取り付け
られ、固定板３５，４５とベローズ５０との接合部分
は、溶接接合によって気密に保持されている。

【００４１】さらに、前記上板３０の略中央部には、上
軸１０の中空部１０ｂに連通する上板圧空管路３０ａが
形成され、前記上部ハウジング１１の圧空導入口１１ａ
から加圧室５０ａに至るまでの圧空経路が構成されてい
る。

【００４２】前述した上軸１０に回転力を伝達するハブ
ホイール１５の下端には、環状の駆動ピン支持板１８が
固着されており、この駆動ピン支持板１８の下面に、押
圧板４０に回転力を伝達するための駆動ピン６０が下方
に向けて一体に設けられている。

【００４３】図面では、駆動ピン６０は、ハブホイール
１５に固着された駆動ピン支持板１８から上板３０を貫
通して下方へ伸びているが、ハブホイール１５、上軸１
０、および、上軸１０に固着された上板３０とともに回
転して、押圧板４０にその駆動力を伝えるのが目的であ
り、上軸１０に連設されるものであればよく、上板３０
の下面に取り付けるものとしてもよい。

【００４４】ここでは、上軸１０の下端のフランジ部１
０ｃにおける上板３０の取り付け部分の補強的構成か
ら、上板３０を貫通させ、上板３０にも同時に回転を伝
達するようになっている。また、駆動ピン６０が貫通す
る上板３０の駆動ピン挿通孔３６には、加圧室５０ａの
気密保持のためＯリング３０ｂが装着されている。

【００４５】一方、図２（図１のＡ−Ａ水平断面図）に
示されるように、駆動ピン６０は２本を一対として２箇
所に設けられており、加圧室５０ａ内の押圧板４０の上
面には、この駆動ピン６０を受けるためのローラー６２
が、ローラーステー６１により支持されている。

【００４６】このように駆動ピン６０をローラー６２で
受けることにより、回転力を押圧板４０に確実に伝える
とともに、キャリアプレート８１の着脱の際の押圧板４
０の上下方向への昇降を可能にしている。

【００４７】本実施例では、押圧板４０への駆動手段と
して、駆動ピン６０とローラー６２によるものとなって
いるが、上下への可動部分を有し、かつ、上軸１０と一
体的な回転力を伝達するような、例えば、押圧板４０の
上面に駆動ピン６０が挿入される円筒の外套体等を設け
たものとしてもよい。

【００４８】このような上板３０、ベローズ５０、およ
び、押圧板４０により形成される加圧室５０ａの外周に
は、側板３１，３１が上板３０の下面周縁に一体に固着
されることにより位置させられている。

【００４９】この側板３１は、図２に示されるように、
上板３０周縁のおよそ１／４の長さに渡って２箇所に分
割されて設けられている。そして、側板３１はその下端
において内方に向かって折曲形成された折曲部３１ａ，
３１ａで前記押圧板４０の下面周縁を支持し、かつ、押
圧板４０を囲繞することにより、ベローズ５０に吊持さ
れた押圧板４０の水平方向の揺れを防止している。

【００５０】また、折曲部３１ａの端部内周がキャリア
プレート８１の外周に合致するように形成されており、
押圧板４０を下降させたときに、この側板３１によって
キャリアプレート８１のターンテーブル８０上における
位置決めができるものとなっている。

【００５１】さらに、本実施例では、ターンテーブル８
０に発生する微少な湾曲に対して押圧板４０を補完的に
変形させるために、押圧板４０の中心をキャリアプレー
ト８１に向けて押圧あるいは引き上げ可能な中押軸７０
が設けられている。

【００５２】該中押軸７０は、前記上軸１０の中空部１
０ｂに、その軸方向に相対移動自在に嵌挿され、上方の
端部が近傍が、前記上軸１０の上端で支持されており、
下方において、上板３０の中心部を貫通して前記加圧室
５０ａ内へ突出させられ、かつ、その外周面と前記上軸
１０の内壁との間には、圧空経路を形成するように間隙
が形成されている。

【００５３】そして、中押軸７０と上軸１０との間の中
空部１０ｂは、パッキン１０ｄにより気密性が保たれて
いる。

【００５４】一方、前記中押軸７０は、上軸１０の上方
に設けられたシリンダ装置７１に連結されており、該シ
リンダ装置７１によって軸方向に沿って往復移動させら
れるようになっている。

【００５５】また、前記中押軸７０の先端は、球面軸受
け７２を介して前記押圧板４０の中心部に連結されてお
り、シリンダ装置７１に連なる圧力制御系の操作によ
り、押圧板４０の中心部を押圧あるいは引き上げるよう
になっている。

【００５６】該球面軸受け７２は、図５に示すように、
前記押圧板４０の上面中央に一体に取り付けられた軸受
けハウジング７３と、該軸受けハウジング７３の内部に
固定され内周面に球殻状の支持面が形成されたレース７
４と、該レース７４の内側に摺動自在に嵌合されたピロ
ーボール７５とによって構成されており、このピローボ
ール７５に、前記中押軸７０の先端部すなわち下端部
が、シム７６を介して一体に連結されている。

【００５７】さらに、前記押圧板４０の下面中央には、
前記キャリアプレート８１の中央に形成された位置合わ
せ孔８１ａに嵌合させられる円板状の係合板７７が一体
に取り付けられている。

【００５８】ところで、ハブホイール１５の下端に取り
付けられ、駆動ピン６０が下方に向けて固着された駆動
ピン支持板１８には、その外周部に、Ｖリング１８ａと
ジャバラ１８ｂとが設けられている。これらは双方と
も、研磨中の砥粒等異物が軸受部分に侵入するのを防止
するものである。

【００５９】前記Ｖリング１８ａは、ハウジング２０の
裏面に取り付けられた軸受止２２に摺動接触して、軸受
２１ｂを保護している。駆動ピン支持板１８の下方を覆
うように設けられたジャバラ１８ｂは、上板３０の上面
にその下端が固定されて、上軸１０および上板３０のハ
ブホイール１５に対する上下動に追従して伸縮し、スラ
イドベアリング１７ａへの異物の混入を防止している。

【００６０】さらに、本実施例においては、ウェーハ研
磨後に押圧板４０に密着したキャリアプレート８１を、
押圧板４０から剥離するためのキャリアプレート剥離バ
ー２５が設けられている。

【００６１】これは、キャリアプレート８１は、研磨中
に押圧板４０によって押圧されるので、キャリアプレー
ト８１の上面と押圧板４０の下面とは密着状態となり、
上軸１０の上昇のときに押圧板４０から離れなかった
り、上軸１０の上昇中もしくは上昇後に落下するのを防
止して、上軸１０の上昇開始のときに確実にキャリアプ
レート８１を剥離するためのものである。

【００６２】キャリアプレート剥離バー２５は、上板３
０、固定板３５，４５、押圧板４０に各々開孔された挿
通孔３０ｃ、３５ｃ，４５ｃ、４０ｃを貫通して設けら
れている。剥離バー２５の頭部は平板に成型され、該平
板部と上板３０の上面との間にスプリング２６が挿入さ
れる一方、固定板３５の挿通孔３５ｃの下方には、スト
ッパー２７が位置調整可能に取り付けられている。

【００６３】そして、ハウジング２０の下面には、環状
体である剥離リング２４が上軸１０と同心に固定されて
いる。この剥離リング２４下端とキャリアプレート剥離
バー２５の頭部とは平面上接するような位置に、それぞ
れ上軸１０の軸芯から等距離にある。剥離バー２５と剥
離リング２４との断面上の位置関係では、ウェーハ研磨
中は上軸１０および上板３０等が下降しているが、この
ときには、剥離バー２５の頭部と剥離リング２４とが若
干の間隙を有するよう離間した配置となっている。さら
に、研磨時にあっては、剥離バー２５はその下端が押圧
板４０に開孔された挿通孔４０ｃから突出しないよう
に、所定の長さに形成され、ストッパー２７によって調
整されているのである。

【００６４】以上述べた上軸機構１にあっては、一部図
示を省略するが、ターンテーブル８０の上方に複数台、
通常４台ほどが設置されている。ハウジング２０は各上
軸機構１に共通に設けられており、装置本体に固設され
ている。

【００６５】ハウジング２０の上には、これら上軸機構
１，１，……，を同時に駆動するための共通の駆動モー
ターが設置され、各々の上軸機構１，１，……，のスプ
ロケット１４，１４，……，に掛け渡された駆動チェー
ン１６の一部に連結されている。

【００６６】また、ハウジング２０上には、上軸１０を
昇降させるための昇降用シリンダ装置８５と、支点８７
と、両者を結合する連設棒８６が設けられている。そし
て、上軸１０の上部を支持する上部ハウジング１１に取
り付けられた支点（図示せず）で連設棒８６の中間部に
連結されており、昇降用シリンダ装置８５の作動により
上部ハウジング１１に伴って上軸１０が昇降可能となっ
ている。

【００６７】一方、上軸１０の下方に形成された加圧室
５０ａへ連なる上部ハウジング１１の圧空導入口１１ａ
は、上流側の圧力調整器９０に連設された導管９１に接
続されて、加圧室５０の圧力が調整されるようになって
おり、また、中押軸７０のロッド７３を作動させるため
のシリンダ装置７１は、途中に圧力調整器９２を介在さ
せた導管９３に接続されている。

【００６８】また、ハウジング２０の中心部には、キャ
リアプレート８１の外周の一部に外周に合致して当接
し、複数のキャリアプレート８１をターンテーブル上に
おいて同時に位置決めするための位置決め装置が設けら
れている。

【００６９】該位置決め装置は、ハウジング２０の下面
とターンテーブル８０の上面との間をシリンダ装置によ
って昇降可能に取り付けられている。

【００７０】また、上板３０の、側板３１の固着されて
いない周縁部分には、キャリアプレート８１の外周より
若干小さい円弧の切欠部が設けられ、ハウジング２０の
下面にある前記位置決め装置がターンテーブル上面まで
下降して、当初キャリアプレート８１の位置決めが可能
となっている。

【００７１】次に、このような構成になる上軸機構１の
動作を説明する。ターンテーブル８０の上面には、図示
しないが、予め研磨布が貼付されており、この上に研磨
されるウェーハ８２の接着されたキャリアプレート８１
が、前記の位置決め装置が用いられて、ウェーハ８２の
研磨面を下面として所定に位置に載置される。

【００７２】次に、上軸機構１の作動を開始すると、シ
リンダ装置８５により上部ハウジング１１が押し下げら
れ、これに伴って上軸１０、上板３０、および、加圧室
５０ａを介して一体になる押圧板４０とが下降する。個
々で、キャリアプレート８１は、予め位置決めされてい
るので、上板３０周縁に固着された側板３１の下端に設
けられた折曲部３１ａ，３１ａの内周に嵌め合わされ
て、押圧板４０の下面に当接する。そして、キャリアプ
レート８１によって押圧板４０が微かに持ち上げられる
まで上軸１０が下降する。昇降用シリンダ装置８５はこ
の状態で研磨が終了するまで保持されている。上軸１０
が下降するときには、ハブホイール１５はハウジング２
０側に支持されているので、ハブホイール１５の下方に
連設された駆動ピン６０に対して、ローラー６２は下方
に摺動する。そして、加圧室５０ａは、研磨中、所定の
圧力を維持するように圧力調整器７３ａにより加圧保持
される。

【００７３】この状態からターンテーブル８０が回転し
て研磨がおこなわれるが、ターンテーブル８０のスター
トと同時に、駆動モーターも独自に回転を開始し、この
駆動モーターに連結された駆動チェーン１６によって、
スプロケット１４に回転が伝えられる。スプロケット１
４の固着されたハブホイール１５が回転すると、スライ
ドベアリング１７ａ，１７ｂにより回転方向に滑りを規
制された上軸１０がハブホイール１５と一体となって回
転を開始する。そして、上軸１０とともに、上板３０、
ベローズ５０、押圧板４０が一体に回転するが、とくに
押圧板４０には、駆動ピン６０により回転力が伝達され
る。

【００７４】そして、研磨面にはアルカリ性のシリカゾ
ルが滴下されてウェーハ８２の研磨が進められるが、ウ
ェーハ８２の研磨状態により、加圧室５０ａの圧力が調
整される。

【００７５】さらに、通常は発熱によりターンテーブル
８０に中央部を底とする、あるいは、頂とする微かな湾
曲が生じるが、このような研磨中のターンテーブル８０
の歪みが大きく、ウエーハ８２の仕上がり状態が平面度
を欠いているような場合には、前者の場合においては中
押軸７０をシリンダ装置７１を用いて押圧板４０の上面
中心部を加圧することにより、また、後者の場合におい
ては、押圧板４０の上面中心部を引き上げるような力を
与えることにより補正することができる。

【００７６】研磨が終了すると、ターンテーブル８０、
および、上軸１０等の回転が停止され、最初とは逆に昇
降用シリンダ装置８５によって、上軸１０が持ち上げら
れキャリアプレート８１がターンテーブル８０から引き
離される。

【００７７】このとき、図３に示されるように、キャリ
アプレート８１は、キャリアプレート剥離バー２５によ
って押圧板４０から剥離される。剥離バー２５は、上軸
１０が下降し押圧板４０がキャリアプレート８１に当接
しているときは、スプリング２６によって引き上げられ
ており、その下端部は押圧板４０の挿通孔４０ｃの下面
からは突出していない。

【００７８】そして、剥離バー２５の頭部とハウジング
２０下面の剥離リング２４とは離間した状態となってい
る。次に、研磨終了後上軸１０が上昇すると、剥離バー
２５の頭部が剥離リング２４の下端に接触し、さらに上
昇すると、図４の如く、この剥離リング２４が剥離バー
２５の止まりとなって、押圧板４０に対して相対的に剥
離バー２５を押し下げることとなり、押圧板４０の挿通
孔４０ｃから剥離バー２５の下端部が突出する。そのた
め、上軸１０の上昇開始時にキャリアプレート８１を安
全にターンテーブル８０の上に剥離することができるの
である。

【００７９】なお、前記実施例において示した各構成部
材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づ
き種々変更可能である。

【００８０】例えば、前記実施例においては、上軸１０
の回転力を押圧板４０に伝達する手段を、駆動ピン６
０、ローラー６２、ローラーステー６１によって構成
し、これらによって、上軸１０の回転力を直接押圧板４
０へ伝達する例について示したが、これに代えて、図６
に示すように、前記ローラー６２、ローラーステー６１
を省略して、上軸１０の回転力を、上板３０、ベローズ
５０あるいは側板３１を介して前記押圧板４０へ伝達す
るようにしてもよい。

【００８１】

【効果】本発明は、以上述べたように構成されているの
で、以下の効果を奏する。上軸の下方に設けた伸縮揺動
自在の加圧室に含まれる押圧板の上面のほぼ全域を加圧
し、この押圧板でキャリアプレートを押圧するので、キ
ャリアプレートの全面にかつ均等に加圧することがで
き、また、ターンテーブルの研磨面にも追従させ得るの
で、研磨するウェーハの平面度を向上させることができ
る。

【００８２】加圧室下面のキャリアプレートを押圧する
押圧板は平板なので、回転研磨時のキャリアプレートで
の揺動が無く安定した保持できる。

【００８３】押圧板への回転力を上軸から直接伝達する
構成とすることにより、キャリアプレートを安定して回
転させることができ、研磨面における瞬間的な停滞と滑
りがなくウェーハの平面度および平滑度を向上させるこ
とができる。

【００８４】中押軸によりターンテーブルの湾曲度に対
応させてキャリアプレートの平行度を補正できるので、
研磨熱の蓄積状態に拘わらずウェーハの平面度が確保で
き、また、連続作業も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の上軸機構を示す断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ水平断面図である。

【図３】キャリアプレート剥離バーを示す要部断面図で
ある。

【図４】キャリアプレート剥離バーを示す要部断面図で
ある。

【図５】中押軸と押圧板との連結部の詳細を説明するた
めの拡大縦断面図である。

【図６】本発明の変形例を示す縦断面図である。

【図７】一従来例を示す縦断面図である。

【図８】他の従来例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１上軸機構１０上軸３０上板４０押圧板５０ベローズ５０ａ加圧室６０駆動ピン７０中押軸８０ターンテーブル８１キャリアプレート８２ウェーハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリアプレートの下面に接着されたシ
リコンウェーハを研磨すべく、前記キャリアプレートの
上面をターンテーブル上の研磨面に向けて押圧する上軸
を備えたポリッシング装置の上軸機構において、前記上軸の下方には、該上軸の下端に固着された上板と
キャリアプレート上面に当接する押圧板との間に加圧室
が形成され、前記上軸には、前記押圧板の中心部に連結されて、その
中心部を前記キャリアプレートに向けて接近離間可能に
変位させる中押軸が移動可能に設けられていることを特
徴とするポリッシング装置の上軸機構。
【請求項２】前記加圧室には、前記上軸もしくは上板
に連設された駆動ピンにより前記上軸の回転力を前記押
圧板に直接的に伝達する押圧板駆動手段が設けられてい
ることを特徴する請求項１記載のポリッシング装置の上
軸機構。
【請求項３】前記加圧室の周壁が、前記上軸の回転力
を前記押圧板へ伝達する押圧板駆動手段となされている
ことを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置の上
軸機構。