JPH11277406A - ポリッシング装置 - Google Patents
ポリッシング装置Info
- Publication number
- JPH11277406A JPH11277406A JP9999198A JP9999198A JPH11277406A JP H11277406 A JPH11277406 A JP H11277406A JP 9999198 A JP9999198 A JP 9999198A JP 9999198 A JP9999198 A JP 9999198A JP H11277406 A JPH11277406 A JP H11277406A
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- JP
- Japan
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- polished
- substrate
- top ring
- polishing pad
- frictional force
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
- B24B41/061—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
-
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- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨パッドと被研磨基板の被研磨面に発生す
る摩擦力により被研磨基板に作用する回転モーメントを
打ち消し、被研磨基板の被研磨面の面圧を均一に保持す
ることができるポリッシング装置を提供すること。 【解決手段】 定盤に貼付けた研磨パッド12に、トッ
プリングに保持された被研磨基板を押し付け、研磨パッ
ド12と被研磨基板の相対運動により被研磨基板の被研
磨面を研磨するように構成したポリッシング装置におい
て、被研磨基板に加わる摩擦力を測定する摩擦力センサ
FX、FYを設けると共に、トップリングの周囲部の複数
点に直接又は間接的に圧力を加えるアクチュエータ
AX1、AX2、AY1、AY2を設け、摩擦力センサFX、FY
の出力fx、fyにより、トップリングの外周部の複数
点に直接又は間接的に加えられる圧力を調整して、摩擦
力により被研磨基板を介してトップリングに加わる回転
モーメントを打ち消す演算制御装置22を設けた。
る摩擦力により被研磨基板に作用する回転モーメントを
打ち消し、被研磨基板の被研磨面の面圧を均一に保持す
ることができるポリッシング装置を提供すること。 【解決手段】 定盤に貼付けた研磨パッド12に、トッ
プリングに保持された被研磨基板を押し付け、研磨パッ
ド12と被研磨基板の相対運動により被研磨基板の被研
磨面を研磨するように構成したポリッシング装置におい
て、被研磨基板に加わる摩擦力を測定する摩擦力センサ
FX、FYを設けると共に、トップリングの周囲部の複数
点に直接又は間接的に圧力を加えるアクチュエータ
AX1、AX2、AY1、AY2を設け、摩擦力センサFX、FY
の出力fx、fyにより、トップリングの外周部の複数
点に直接又は間接的に加えられる圧力を調整して、摩擦
力により被研磨基板を介してトップリングに加わる回転
モーメントを打ち消す演算制御装置22を設けた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトップリングに保持
された半導体ウエハー等の被研磨基板と定盤に張付けた
研磨パッドの相対回転運動により、該被研磨基板の被研
磨面を研磨するポリッシング装置に関するものである。
された半導体ウエハー等の被研磨基板と定盤に張付けた
研磨パッドの相対回転運動により、該被研磨基板の被研
磨面を研磨するポリッシング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種のポリッシング装置は、通常
回転する定盤(ターンテーブル)を具備し、該定盤に張
付けた研磨パッド面に、回転するトップリングに保持さ
れた被研磨基板を押し付け、研磨パッドと被研磨基板の
相対回転運動により、被研磨基板の被研磨面を研磨する
ように構成されている。
回転する定盤(ターンテーブル)を具備し、該定盤に張
付けた研磨パッド面に、回転するトップリングに保持さ
れた被研磨基板を押し付け、研磨パッドと被研磨基板の
相対回転運動により、被研磨基板の被研磨面を研磨する
ように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のポリッシン
グ装置において、図6に示すように、トップリング2を
押し付け荷重Fで押圧することにより、被研磨基板1を
ターンテーブル(図示せず)の上面に貼付た研磨パッド
3の上面に押し付け、該ターンテーブルを回転させるこ
とにより研磨すると、被研磨基板1と研磨パッド3の間
に摩擦力fが発生する。この摩擦力fは被研磨基板1の
支持部であるトップリング2に回転モーメントMを与え
るため、被研磨基板1が図示するように、支柱4に対し
て傾き、該被研磨基板1の被研磨面の面圧が不均一にな
るという問題があった。なお、5はトップリング2を支
柱4の先端に傾動自在に支持するユニバーサルジョイン
ト等の支持機構である。
グ装置において、図6に示すように、トップリング2を
押し付け荷重Fで押圧することにより、被研磨基板1を
ターンテーブル(図示せず)の上面に貼付た研磨パッド
3の上面に押し付け、該ターンテーブルを回転させるこ
とにより研磨すると、被研磨基板1と研磨パッド3の間
に摩擦力fが発生する。この摩擦力fは被研磨基板1の
支持部であるトップリング2に回転モーメントMを与え
るため、被研磨基板1が図示するように、支柱4に対し
て傾き、該被研磨基板1の被研磨面の面圧が不均一にな
るという問題があった。なお、5はトップリング2を支
柱4の先端に傾動自在に支持するユニバーサルジョイン
ト等の支持機構である。
【0004】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、被研磨基板の被研磨面の面圧
を均一に保持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。
で、上記問題点を除去し、被研磨基板の被研磨面の面圧
を均一に保持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。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、定盤に貼付けた研磨パッドに、トップリング
に保持された被研磨基板を押し付け、該研磨パッドと被
研磨基板の相対運動により該被研磨基板の被研磨面を研
磨するように構成したポリッシング装置において、被研
磨基板に加わる該被研磨基板と研磨パッドの間の摩擦力
を測定する摩擦力センサを設けると共に、トップリング
上部の複数点に直接又は間接的に圧力を加える加圧手段
を設け、摩擦力センサの出力により、トップリング外周
部の複数点に加えられる圧力を調整する圧力制御手段を
設けたことを特徴とする。
本発明は、定盤に貼付けた研磨パッドに、トップリング
に保持された被研磨基板を押し付け、該研磨パッドと被
研磨基板の相対運動により該被研磨基板の被研磨面を研
磨するように構成したポリッシング装置において、被研
磨基板に加わる該被研磨基板と研磨パッドの間の摩擦力
を測定する摩擦力センサを設けると共に、トップリング
上部の複数点に直接又は間接的に圧力を加える加圧手段
を設け、摩擦力センサの出力により、トップリング外周
部の複数点に加えられる圧力を調整する圧力制御手段を
設けたことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図1乃至図2は本発明のポリッ
シング装置の概略構成を示す図であり、図1は全体の概
略構成を示す図であり、図2は図1のX−X断面図であ
る。図1において、11は矢印A方向に速度vで回転す
る定盤(ターンテーブル)であり、該ターンテーブル1
1の上面には研磨パッド12が貼り付けられている。ト
ップリング13は半導体ウエハー等の被研磨基板14を
保持し、該被研磨基板14を研磨パッド12に押圧す
る。
面に基づいて説明する。図1乃至図2は本発明のポリッ
シング装置の概略構成を示す図であり、図1は全体の概
略構成を示す図であり、図2は図1のX−X断面図であ
る。図1において、11は矢印A方向に速度vで回転す
る定盤(ターンテーブル)であり、該ターンテーブル1
1の上面には研磨パッド12が貼り付けられている。ト
ップリング13は半導体ウエハー等の被研磨基板14を
保持し、該被研磨基板14を研磨パッド12に押圧す
る。
【0007】トップリング13の上部には軸受15、1
6を介在させて押圧板17が設けられ、該押圧板17は
その上面外周部のX方向及びY方向の4点でシリンダ1
8とピストン19を具備するアクチュエータAX1、
AX2、AY1、AY2により任意の荷重で押圧されるように
なっている。なお、ピストン19は押圧板17の上面に
結合し、押圧板は回転しないが、トップリング13は軸
受15、16を介して押圧板17に対して回転自在であ
るから、トップリング13の回転には何等支障がない。
6を介在させて押圧板17が設けられ、該押圧板17は
その上面外周部のX方向及びY方向の4点でシリンダ1
8とピストン19を具備するアクチュエータAX1、
AX2、AY1、AY2により任意の荷重で押圧されるように
なっている。なお、ピストン19は押圧板17の上面に
結合し、押圧板は回転しないが、トップリング13は軸
受15、16を介して押圧板17に対して回転自在であ
るから、トップリング13の回転には何等支障がない。
【0008】また、押圧板17のX方向及びY方向の側
面外周部には被研磨基板14に加わる該被研磨基板14
と研磨パッド12の間の摩擦力のX方向成分fx及び摩
擦力のY方向の成分fyを検出する摩擦力センサFX及
び摩擦力センサFYが設けられている。該摩擦力センサ
FX及びFYは静止部に固定されており、水平方向の力だ
けを測定可能にするためセンサと押圧板17の接触部に
は鋼球等を介してモーメントが該摩擦力センサFX及び
FYに加わらないようにしている。
面外周部には被研磨基板14に加わる該被研磨基板14
と研磨パッド12の間の摩擦力のX方向成分fx及び摩
擦力のY方向の成分fyを検出する摩擦力センサFX及
び摩擦力センサFYが設けられている。該摩擦力センサ
FX及びFYは静止部に固定されており、水平方向の力だ
けを測定可能にするためセンサと押圧板17の接触部に
は鋼球等を介してモーメントが該摩擦力センサFX及び
FYに加わらないようにしている。
【0009】摩擦力センサFX及び摩擦力センサFYの出
力fx及び出力fyは演算制御装置22に入力される。
演算制御装置22は該出力fx及び出力fyを基に各ア
クチュエータAX1、AX2、AY1、AY2へ出力する荷重F
X1、FX2、FY1、FY2を算出し、各アクチュエータ
AX1、AX2、AY1、AY2に出力する。なお、20はトッ
プリング13を支持する支柱であり、21はトップリン
グ13の回転以外の動作を妨げない構造の支持機構(例
えばユニバーサルジョイント等)である。
力fx及び出力fyは演算制御装置22に入力される。
演算制御装置22は該出力fx及び出力fyを基に各ア
クチュエータAX1、AX2、AY1、AY2へ出力する荷重F
X1、FX2、FY1、FY2を算出し、各アクチュエータ
AX1、AX2、AY1、AY2に出力する。なお、20はトッ
プリング13を支持する支柱であり、21はトップリン
グ13の回転以外の動作を妨げない構造の支持機構(例
えばユニバーサルジョイント等)である。
【0010】上記構成のポリッシング装置において、図
3に示すように、研磨パッド12が速度vで摺動し、ト
ップリング13が押し付け荷重Fで押圧されているとす
ると、被研磨基板14の面に発生する摩擦力fにより、
トップリング13に回転モーメントMが働き、トップリ
ング13は傾く。ここで摩擦力のX方向成分fxによる
支点Aの廻りのモーメントMは被摩擦面から支点Aまで
の高さをhとすると、M=fhである。その結果被研磨
基板の被研磨面の面圧が不均一となる。そこで、演算制
御装置22は摩擦力センサFX及び摩擦力センサFYの出
力fx及び出力fyに基づいて、該回転モーメントMを
打ち消すために各アクチュエータAX1、AX2、AY1、A
Y2が押圧板17に与える荷重FX1、FX2、FY1、FY2を
算出する。
3に示すように、研磨パッド12が速度vで摺動し、ト
ップリング13が押し付け荷重Fで押圧されているとす
ると、被研磨基板14の面に発生する摩擦力fにより、
トップリング13に回転モーメントMが働き、トップリ
ング13は傾く。ここで摩擦力のX方向成分fxによる
支点Aの廻りのモーメントMは被摩擦面から支点Aまで
の高さをhとすると、M=fhである。その結果被研磨
基板の被研磨面の面圧が不均一となる。そこで、演算制
御装置22は摩擦力センサFX及び摩擦力センサFYの出
力fx及び出力fyに基づいて、該回転モーメントMを
打ち消すために各アクチュエータAX1、AX2、AY1、A
Y2が押圧板17に与える荷重FX1、FX2、FY1、FY2を
算出する。
【0011】図4は演算制御装置22の機能ブロック構
成を示す図で、図示するように、演算制御装置22の演
算部22−1は摩擦力センサFX及び摩擦力センサFYの
出力(摩擦力)fx及び出力(摩擦力)fyを基に摩擦
力の方向θと回転モーメントMを算出し、続いて演算部
22−2で該摩擦力の方向θと回転モーメントMを基に
圧力勾配(Δp/D)を算出する。更に演算部22−3
で該圧力勾配を基に各アクチュエータAX1、AX2、
AY1、AY2が押圧板17に与える荷重FX1、FX2、
FY1、FY2を算出し、各アクチュエータAX1、AX2、A
Y1、AY2に出力する。なお、ここでΔpは圧力差、Dは
被研磨基板の直径を示す。
成を示す図で、図示するように、演算制御装置22の演
算部22−1は摩擦力センサFX及び摩擦力センサFYの
出力(摩擦力)fx及び出力(摩擦力)fyを基に摩擦
力の方向θと回転モーメントMを算出し、続いて演算部
22−2で該摩擦力の方向θと回転モーメントMを基に
圧力勾配(Δp/D)を算出する。更に演算部22−3
で該圧力勾配を基に各アクチュエータAX1、AX2、
AY1、AY2が押圧板17に与える荷重FX1、FX2、
FY1、FY2を算出し、各アクチュエータAX1、AX2、A
Y1、AY2に出力する。なお、ここでΔpは圧力差、Dは
被研磨基板の直径を示す。
【0012】各アクチュエータAX1、AX2、AY1、AY2
は荷重FX1、FX2、FY1、FY2をシリンダ18を介して
ピストン19に与える。これにより、被研磨基板14の
被研磨面に発生する摩擦力fによる回転モーメントMは
打ち消され、トップリング13の傾きを防止すると共
に、被研磨面の面圧が均一になる。
は荷重FX1、FX2、FY1、FY2をシリンダ18を介して
ピストン19に与える。これにより、被研磨基板14の
被研磨面に発生する摩擦力fによる回転モーメントMは
打ち消され、トップリング13の傾きを防止すると共
に、被研磨面の面圧が均一になる。
【0013】図5はトップリング13の上部に押圧板1
7を設けず、アクチュエータAX1、AX2、AY1、AY2を
構成するピストン19の先端にローラー23を回転自在
に設け、該ローラー23をトップリング13の上面に当
接させるように構成した例を示す図である。ここでピス
トン19はシリンダ18により押圧されるようになって
いる。図5においても、演算制御装置22から荷重
FX1、FX2、FY1、FY2は各アクチュエータAX1、
AX2、AY1、AY2(アクチュエータAY1、AY2の図示は
省略)に出力され、荷重FX1、FX2、FY1、FY2はシリ
ンダ18を介してピストン19に与えられる。
7を設けず、アクチュエータAX1、AX2、AY1、AY2を
構成するピストン19の先端にローラー23を回転自在
に設け、該ローラー23をトップリング13の上面に当
接させるように構成した例を示す図である。ここでピス
トン19はシリンダ18により押圧されるようになって
いる。図5においても、演算制御装置22から荷重
FX1、FX2、FY1、FY2は各アクチュエータAX1、
AX2、AY1、AY2(アクチュエータAY1、AY2の図示は
省略)に出力され、荷重FX1、FX2、FY1、FY2はシリ
ンダ18を介してピストン19に与えられる。
【0014】なお、上記ポリッシング装置の構成は一構
成例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、
要は被研磨基板に加わる摩擦力を測定する摩擦力センサ
を設けると共に、トップリング周囲部の複数点に圧力を
加える加圧手段を設け、摩擦力センサの出力により、ト
ップリング外周部の複数点に加えられる圧力を調整し
て、摩擦力により被研磨基板を介してトップリングに加
わる回転モーメントを打ち消す制御手段を設けた構成で
あれば、その具体的構成はどのようなものであっても良
い。
成例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、
要は被研磨基板に加わる摩擦力を測定する摩擦力センサ
を設けると共に、トップリング周囲部の複数点に圧力を
加える加圧手段を設け、摩擦力センサの出力により、ト
ップリング外周部の複数点に加えられる圧力を調整し
て、摩擦力により被研磨基板を介してトップリングに加
わる回転モーメントを打ち消す制御手段を設けた構成で
あれば、その具体的構成はどのようなものであっても良
い。
【0015】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
摩擦力センサの出力により、トップリング上部の複数点
に加えられる圧力を調整して、摩擦力により被研磨基板
を介してトップリングに加わる回転モーメントを打ち消
すので、被研磨基板の被研磨面の面圧は均一となり、被
研磨基板の被研磨面を均一に研磨することができるとい
う優れた効果が得られる。
摩擦力センサの出力により、トップリング上部の複数点
に加えられる圧力を調整して、摩擦力により被研磨基板
を介してトップリングに加わる回転モーメントを打ち消
すので、被研磨基板の被研磨面の面圧は均一となり、被
研磨基板の被研磨面を均一に研磨することができるとい
う優れた効果が得られる。
【図1】本発明のポリッシング装置の概略構成を示す図
である。
である。
【図2】図1のX−X断面図である。
【図3】ポリッシング装置のトップリングに作用する回
転モーメントを説明するための図である。
転モーメントを説明するための図である。
【図4】本発明のポリッシング装置の演算制御装置の機
能ブロック構成を示す図である。
能ブロック構成を示す図である。
【図5】本発明のポリッシング装置の概略構成を示す図
である。
である。
【図6】従来のポリッシング装置の概略構成を示す図で
ある。
ある。
11 定盤(ターンテーブル) 12 研磨パッド 13 トップリング 14 被研磨基板 15 軸受 16 軸受 17 押圧板 18 シリンダ 19 ピストン 20 支柱 21 支持機構 22 演算制御装置 23 ローラー AX1 アクチュエータ AX2 アクチュエータ AY1 アクチュエータ AY2 アクチュエータ FX 摩擦力センサ FY 摩擦力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 尚典 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内
Claims (1)
- 【請求項1】 定盤に貼付けた研磨パッドに、トップリ
ングに保持された被研磨基板を押し付け、該研磨パッド
と被研磨基板の相対運動により該被研磨基板の被研磨面
を研磨するように構成したポリッシング装置において、 前記被研磨基板に加わる該被研磨基板と前記研磨パッド
の間の摩擦力を測定する摩擦力センサを設けると共に、
トップリング上部の複数点に直接又は間接的に圧力を加
える加圧手段を設け、 前記摩擦力センサの出力により、前記トップリング外周
部の複数点に加えられる圧力を調整する圧力制御手段を
設けたことを特徴とするポリッシング装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9999198A JPH11277406A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | ポリッシング装置 |
US09/276,922 US6217411B1 (en) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | Polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9999198A JPH11277406A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | ポリッシング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11277406A true JPH11277406A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14262118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9999198A Pending JPH11277406A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | ポリッシング装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6217411B1 (ja) |
JP (1) | JPH11277406A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013066997A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-04-18 | Canon Inc | 加工装置および光学部材の製造方法 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0878268B1 (en) * | 1994-05-23 | 2002-03-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Polishing apparatus and method for hard material-coated wafer |
US6609950B2 (en) * | 2000-07-05 | 2003-08-26 | Ebara Corporation | Method for polishing a substrate |
JP3849918B2 (ja) * | 2000-12-04 | 2006-11-22 | 株式会社東京精密 | ウェーハ研磨装置 |
US20100099333A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-22 | Fransisca Maria Astrid Sudargho | Method and apparatus for determining shear force between the wafer head and polishing pad in chemical mechanical polishing |
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JP5976522B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-08-23 | 株式会社荏原製作所 | 研磨装置および研磨方法 |
US8845394B2 (en) * | 2012-10-29 | 2014-09-30 | Wayne O. Duescher | Bellows driven air floatation abrading workholder |
US9039488B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-05-26 | Wayne O. Duescher | Pin driven flexible chamber abrading workholder |
US8998678B2 (en) * | 2012-10-29 | 2015-04-07 | Wayne O. Duescher | Spider arm driven flexible chamber abrading workholder |
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