JPH10235555A - ポリッシング装置 - Google Patents

ポリッシング装置

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JPH10235555A
JPH10235555A JP5993397A JP5993397A JPH10235555A JP H10235555 A JPH10235555 A JP H10235555A JP 5993397 A JP5993397 A JP 5993397A JP 5993397 A JP5993397 A JP 5993397A JP H10235555 A JPH10235555 A JP H10235555A
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top ring
ring
polishing
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polishing apparatus
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憲雄 木村
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    • 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
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B24B37/32—Retaining rings
    • 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
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    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P52/40—Chemomechanical polishing [CMP]
    • H10P52/402—Chemomechanical polishing [CMP] of semiconductor materials

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリッシング対象物を保持している保持部が
研磨布表面のうねり等に追従して傾動可能な構造になっ
ていて、且つ過度な傾動を防止することの出来るポリッ
シング装置を提供する。 【解決手段】 上面に研磨布６を貼ったターンテーブル
５とトップリング１とを有し、ターンテーブル５とトッ
プリング１との間にポリッシング対象物４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、ポリッシング対象物４をトップリング１の下端面内
に保持するガイドリング３をトップリング１の周囲に上
下動自在に配置し、ガイドリング３を研磨布６に対して
押圧する押圧手段を設け、ガイドリング３の内周面に
は、トップリング１の外周面に係合して該トップリング
を拘束するトップリング１の傾動抑制手段７０を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【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を保持して
いる保持部が研磨布表面のうねり等に追従して傾動可能
な構造になってい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、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】上述したポリッシング装置において、研磨
中のポリッシング対象物と研磨布との間の相対的な押圧
力がポリッシング対象物の全面に亘って均一でないと、
各部分の押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしま
う。よって、従来のポリッシング装置においては、上記
の押圧力の不均一を避けるための手段として、 トップリングの半導体ウエハ保持面に、弾性を有する
例えばポリウレタン等の弾性マットを貼ること、 ポリッシング対象物の保持部即ちトップリングを、研
磨布の表面に対して傾動可能にすること、 研磨布の研磨部の周囲の部分を、トップリング及びポ
リッシング対象物とは独立して押圧することにより、研
磨布の研磨領域とその周囲の段差を防ぐこと、などが行
われている。
【０００５】図８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
布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、研磨布６に砥液Ｑを供給す
る砥液供給ノズル２５を備えている。トップリング１は
トップリングシャフト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
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
布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。
【０００６】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
磨布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
を回転させて研磨布６と半導体ウエハ４を相対運動させ
て研磨する。このとき、砥液供給ノズル２５から研磨布
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。
【０００７】トップリング１とトップリングシャフト８
との連結部には、球ベアリング７が配設されている。前
記トップリングシャフト８の下端面中央部には球ベアリ
ング７が摺接する凹状球面８ａが形成されている。トッ
プリング１の上面中心部には球ベアリング７が摺接する
凹状球面１ｂが形成されている。この時、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は球ベアリング７により、トップリングシャフト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、トップリングシャフト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１０
８は点接触のためにそれぞれの場合で接触点をずらして
トップリングシャフト８の回転トルクを確実にトップリ
ング１に伝達する。
【０００８】図９は、本件出願人が先に特願平７−２８
７９７６号にて提案したポリッシング装置の例の主要部
を示す図である。ガイドリング３はキー１８を介してト
ップリング１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ともにトップリ
ング１と一体に回転可能になっている。そして、ガイド
リング３はベアリング１９を保持したベアリング押さえ
２０及びシャフト２１を介してガイドリング用エアシリ
ンダ２２に連結されている。ガイドリング用エアシリン
ダ２２はトップリングヘッド９に固定されている。ガイ
ドリング用エアシリンダ２２は円周上に複数個（例えば
３個）配設されている。トップリング用エアシリンダ１
０及びガイドリング用エアシリンダ２２は、それぞれレ
ギュレータＲ１，Ｒ２を介して圧縮空気源２４に接続さ
れている。そして、レギュレータＲ１によってトップリ
ング用エアシリンダ１０へ供給する空気圧を調整するこ
とによりトップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に
押圧する押圧力を調整することができ、レギュレータＲ
２によってガイドリング用エアシリンダ２２へ供給する
空気圧を調整することによりガイドリング３が研磨布６
を押圧する押圧力を調整することができる。このトップ
リングの押圧力に対するガイドリングの押圧力を適宜調
整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周縁
部、さらには半導体ウエハ４の外側にあるガイドリング
３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一にな
る。そのため、半導体ウエハ４の円周部における研磨量
の過不足を防止することができる。
【０００９】図１０は、研磨時の半導体ウエハと研磨布
と弾性マットの状態を示す拡大断面図である。図１０に
示すように、ポリッシング対象物のみが研磨布を押圧す
る構造になっている場合には、ポリッシング対象物であ
る半導体ウエハ４の周縁は、研磨布６との接触／非接触
の境界であると同時に、弾性マット２との接触／非接触
との境界になっている。このため、これらの境界である
ポリッシング対象物の周縁において、ポリッシング対象
物に加わる研磨圧力が不均一になり、ポリッシング対象
物の周縁のみが多く研磨され、いわゆる「縁だれ」を起
こしてしまう。しかし、本件出願人が先に提案した図９
の例に示した、ガイドリングをトップリングとは独立し
て別個に研磨布に対して押圧する構造にすることで、
「縁だれ」が緩和される。
【００１０】また、上述した半導体ウエハの縁だれを防
止するため、ガイドリングをリング状の重りによって構
成し、ガイドリングをトップリングに対して上下動可能
とし、ガイドリングの重量によって研磨布を押圧する構
造を採用したものもある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の多くのポリッシ
ング装置および本件出願人が先に特願平７−２８７９７
６号にて提案したポリッシング装置では、研磨布表面の
うねり等に対してポリッシング対象物の研磨面を平行に
保つために、ポリッシング対象物の保持部、即ちトップ
リングを傾動可能にしている。その手段としては、球面
座同士の摺動、球面座に対向して設けた球による摺動な
どの構造が適用されている。しかし、このようなトップ
リングを傾動可能にする構造においては、なめらかな摺
動などによって、必要以上にトップリングが自由度を持
つことになり、必要以上に傾動して、かえって研磨布と
の平行度を損なう場合がある。言いかえれば、傾動可能
な構造にしたことによって、トップリングの姿勢の維持
が不安定になる。
【００１２】図１１は、上記の先に提案したポリッシン
グ装置における研磨中のトップリングの動きの一例を示
す。ガイドリング３はシリンダ等で押圧されることによ
り、その研磨布６への接触面を研磨布の面とほぼ平行に
保つことができる。ガイドリング３の内側に位置するト
ップリング１は、主軸８と軸端のボール７を介してシリ
ンダ等で押圧されるので、ボール７を支点として傾動可
能となる。このため研磨時にトップリング１はウエハ研
磨面と研磨布６の表面６ａとの摩擦力によってめくれる
ような方向で力を受けて傾こうとする。このようにトッ
プリング１が過度に傾動して研磨布６との平行が保てな
い場合には、平坦且つ鏡面の研磨が行えなくなることは
上述したとおりである。
【００１３】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、ポリッシング対象物を保持している保持部が研磨
布表面のうねり等に追従して傾動可能な構造になってい
て、且つ、過度な傾動を防止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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明のポリッシング装置の第１の態様は、上面に
研磨布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、前記ポリッシング対象物
を前記トップリングの下端面内に保持するガイドリング
をトップリングの周囲にトップリングとは独立して上下
動可能であるように配置し、前記ガイドリングの内周面
には、前記トップリングの外周面に係合して該トップリ
ングを拘束するトップリングの傾動抑制手段を備えたこ
とを特徴とする。
【００１５】また本発明のポリッシング装置の第２の態
様は、上面に研磨布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
ング対象物を収容する凹部を有したトップリングの周囲
に押圧リングを上下動自在に配置し、前記押圧リングを
研磨布に対して押圧する押圧手段を設け、前記押圧リン
グの内周面には、前記トップリングの外周面に係合して
該トップリングを拘束するトップリングの傾動抑制手段
を備えたことを特徴とする。
【００１６】また、前記トップリングの傾動抑制手段
は、前記ガイドリング又は押圧リングの内周面に回転自
在に固定されたローラであり、該ローラが前記トップリ
ングの外周面と接触することにより、前記トップリング
の傾きを抑制するものであることを特徴とする。
【００１７】また、前記トップリングの傾動抑制手段
は、前記ガイドリング又は前記押圧リングの内周面に配
置された弾性体であり、該弾性体が前記トップリングの
外周面と接触することにより、前記トップリングの傾き
を抑制するものであることを特徴とする。
【００１８】ガイドリング又は押圧リングの内周面に
は、トップリングの外周面に係合するトップリングの傾
動抑制手段を設ける。このトップリング傾動抑制手段
は、具体的にはローラ、或いはゴム製のＯリング等の弾
性体である。ガイドリング又は押圧リングの内周面に配
置されたローラ或いは弾性体がトップリングの外周面に
接触することにより、トップリングがガイドリング又は
押圧リングに拘束される。従って、研磨中にトップリン
グに保持された半導体ウエハと研磨布表面との間の摩擦
力によってトップリングが傾く方向の力を受けても、こ
れを抑制してトップリングの半導体ウエハ保持面を研磨
布表面に略平行に保持することができる。このトップリ
ング傾動抑制手段は、トップリングに対してガイドリン
グ又は押圧リングを上下動自在とすることができ、ま
た、ガイドリング又は押圧リングを固定しトップリング
のみを回転させることも可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリッシング
装置の実施例を図１乃至図７を参照して説明する。図１
は、本発明の第１実施例のポリッシング装置の全体構成
を示す断面図である。図中、符号１はトップリングであ
り、トップリング１の下面には弾性マット２が貼着され
ている。またトップリング１の外周部にはガイドリング
３が配置されている。またトップリング１の下方には、
上面に研磨布６を貼ったターンテーブル５が設置されて
いる。
【００２０】前記トップリング１はボール７を介してト
ップリングシャフト８に接続されており、このトップリ
ングシャフト８はトップリングヘッド９に固定されたト
ップリング用エアシリンダ１０に連結されており、この
トップリング用エアシリンダ１０によってトップリング
シャフト８は上下動し、トップリング１の下端面に保持
された半導体ウエハ４をターンテーブル５に押圧するよ
うになっている。
【００２１】また、トップリングシャフト８はキー（図
示せず）を介して回転筒１１に連結されており、この回
転筒１１はその外周部にタイミングプーリ１２を有して
いる。そして、タイミングプーリ１２は、タイミングベ
ルト１３を介して、トップリングヘッド９に固定された
トップリング用モータ１４に設けられたタイミングプー
リ１５に接続されている。従って、トップリング用モー
タ１４を回転駆動することによってタイミングプーリ１
５、タイミングベルト１３およびタイミングプーリ１２
を介して回転筒１１及びトップリングシャフト８が一体
に回転し、トップリング１が回転する。トップリングヘ
ッド９は、フレーム（図示せず）に固定支持されたトッ
プリングヘッドシャフト１６によって支持されている。
【００２２】一方、ガイドリング３はキー１８を介して
トップリング１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ともにトップ
リング１と一体に回転可能になっている。そして、ガイ
ドリング３はベアリング１９を保持したベアリング押え
２０およびシャフト２１を介してガイドリング用エアシ
リンダ２２に連結されている。ガイドリング用エアシリ
ンダ２２はトップリングヘッド９に固定されている。ガ
イドリング用エアシリンダ２２は円周上に複数個（本実
施例では３個）配設されている。
【００２３】トップリング用エアシリンダ１０及びガイ
ドリング用エアシリンダ２２は、それぞれレギュレータ
Ｒ１，Ｒ２を介して圧縮空気源２４に接続されている。
そして、レギュレータＲ１によってトップリング用エア
シリンダ１０へ供給する空気圧を調整することによりト
ップリング１が半導体ウエハ４を研磨布６に押圧する押
圧力を調整することができ、レギュレータＲ２によって
ガイドリング用エアシリンダ２２へ供給する空気圧を調
整することによりガイドリング３が研磨布６を押圧する
押圧力を調整することができる。
【００２４】また、ターンテーブル５の上方には砥液供
給ノズル２５が設置されており、砥液供給ノズル２５に
よってターンテーブル５上の研磨布６上に研磨砥液Ｑが
供給されるようになっている。
【００２５】上記構成のポリッシング装置において、ト
ップリング１の下面に半導体ウエハ４を保持させ、トッ
プリング用エアシリンダ１０を作動させてトップリング
１をターンテーブル５に向かって押圧し、回転している
ターンテーブル５の上面の研磨布６に半導体ウエハ４を
押圧する。一方、砥液供給ノズル２５から研磨砥液Ｑを
流すことにより、研磨布６に研磨砥液Ｑが保持されてお
り、半導体ウエハ４の研磨される面（下面）と研磨布６
の間に研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行わ
れる。
【００２６】トップリング用エアシリンダ１０によるト
ップリング１の押圧力に応じてガイドリング用エアシリ
ンダ２２によるガイドリング３の研磨布６への押圧力を
適宜調整して半導体ウエハ４の研磨を行う。研磨中にレ
ギュレータＲ１によってトップリング１が半導体ウエハ
４をターンテーブル５上の研磨布６に押圧する押圧力Ｆ
1 を変更でき、レギュレータＲ２によってガイドリング
３が研磨布６を押圧する押圧力Ｆ2 を変更できる（図１
参照）。従って、研磨中に、ガイドリング３が研磨布６
を押圧する押圧力Ｆ2 を、トップリング１が半導体ウエ
ハ４を研磨布６に押圧する押圧力Ｆ1 に応じて変更する
ことができる。この押圧力Ｆ1 に対する押圧力Ｆ2 を適
宜調整することにより、半導体ウエハ４の中心部から周
縁部、さらには半導体ウエハ４の外側にあるガイドリン
グ３の外周部までの研磨圧力の分布が連続かつ均一にな
る。そのため、半導体ウエハ４の周縁部における研磨量
の過不足を防止することができる。
【００２７】ガイドリング３の内周面には、トップリン
グ１の外周面に係合するトップリングの傾動抑制手段７
０を備えている。トップリング１には、主軸８の軸端の
ボール７を介して下方向への押圧力がシリンダ１０によ
り与えられる。従って、その外周側に位置するガイドリ
ング３との間の僅かな隙間において、トップリング１は
ボール７を支点として傾動自在となっている。このた
め、半導体ウエハ４の研磨中に、半導体ウエハの研磨面
と研磨布との間に水平方向の摩擦力が生じ、トップリン
グがめくれるように回転力を受け傾きを生じようとす
る。しかしながら、トップリングの傾動抑制手段７０
が、トップリング外周面とガイドリング内周面間に介在
して、その間隔を一定に保ちトップリングをガイドリン
グに拘束するため、トップリングの過度の傾きが防止さ
れ、トップリングが水平面に保持される。
【００２８】図２は、トップリングの傾動抑制手段７０
の一具体例を示す。ガイドリング３の内周面には、凹部
７１が設けられており、この凹部７１にはローラ７２が
軸７３により回転自在に装着されている。ローラ７２
は、トップリング１の外周面に接触し、トップリング１
をガイドリング３によって拘束する。ローラ７２はトッ
プリング１の円周面に複数個（例えば６個）取り付けら
れていることから、トップリング１のボール７を支点と
した傾動運動を抑制する。従って、ポリッシング中に半
導体ウエハ４と研磨布６との間に摩擦力が生じても、ガ
イドリング３の下端とトップリング１の半導体ウエハを
保持する下端面は研磨布６の表面に対して平行に保たれ
る。尚、ローラは、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等の樹脂製のものが好ましい。
【００２９】図３は、トップリングの傾動抑制手段７０
の他の具体例を示す。ガイドリング３の内周面には、リ
ング状の凹部７５が設けられており、この凹部７５には
弾性体リング７６が嵌着されている。弾性体リング７６
は、例えばゴムのＯリングである。弾性体リング７６
は、ガイドリング３の内周面から突出し、トップリング
１の外周面に接触し、これを拘束する。従って、ポリッ
シング中に、半導体ウエハ４と研磨布６との間に摩擦力
が生じてもトップリング１の外周面が弾性体リング７６
を介してガイドリング３に固定されているので、半導体
ウエハ４を保持するトップリング１の過度の傾きが生じ
ることが無く、傾きが適度に保たれる。
【００３０】尚、傾動抑制手段は、このようにトップリ
ング外周面をガイドリング内周面に固定でき、且つトッ
プリングとガイドリング間の相対的な上下運動及びトッ
プリングの回転運動を妨げないことが必要である。従っ
て、このような条件を満足できるものであれば、ローラ
或いは弾性体に限定されず、傾動抑制手段として使用で
きる。
【００３１】図４は、本発明のポリッシング装置の第２
実施例を示す図である。本実施例においては、トップリ
ング１の外周部にあるガイドリング３はガイドリング押
え２６により保持されており、ガイドリング押え２６は
複数のローラ２７により押圧されるようになっている。
ローラ２７はシャフト２８を介してトップリングヘッド
９に固定されたガイドリング用エアシリンダ２２に連結
されている。ガイドリング３がトップリング１に対して
上下動自在でトップリング１とともに回転できること
は、図１に示す実施例と同様である。
【００３２】本実施例においては、トップリング１の回
転中にローラ２７はガイドリング押え２６と摺接して自
身の軸心回わりに回転し、ガイドリング３はローラ２７
によってガイドリング押え２６を介して下方に押圧され
る。その結果、ガイドリング３は研磨布６を所定の押圧
力で押圧する。傾動抑制手段７０は、トップリング１を
ガイドリング３に拘束する。この実施例では、トップリ
ング１とガイドリング３とは、共に回転するので、傾動
抑制手段７０は、図３に示すＯリング等の弾性体を用い
ることが好ましい。
【００３３】図５は、本発明のポリッシング装置の第３
実施例を示す図である。本実施例は、トップリング下端
面が半導体ウエハ４を保持するための凸部１ａを備えて
おり、トップリング１のみによって半導体ウエハ４がト
ップリング外へ飛び出さないようになっている。トップ
リング１の外周部には押圧リング３Ａが上下動自在に設
けられている。
【００３４】押圧リング３Ａはキー１８を介してトップ
リング１に連結されており、押圧リング３Ａはトップリ
ング１に対して上下動自在であるとともにトップリング
１と一体に回転可能になっている。そして、押圧リング
３Ａはベアリング１９を保持したベアリング押え２０お
よびシャフト２１を介して押圧リング用エアシリンダ２
２に連結されている。押圧リング用エアシリンダ２２は
トップリングヘッド９に固定されている。押圧リング用
エアシリンダ２２は円周上に複数個（本実施例では３
個）配設されている。その他の構成は第１実施例と同様
である。
【００３５】本実施例においてもトップリングの傾動抑
制手段７０を備え、トップリング１が押圧リング３Ａに
拘束され、その過度の傾きが防止される。尚、本実施例
においては、押圧リング３Ａを固定して、トップリング
１のみを回転させてもよく、この場合の傾動抑制手段７
０は、図２に示すローラを用いたものが好適である。
【００３６】図６は、本発明の第４実施例を示す図であ
る。本実施例もトップリングの構造が、その円周部に凸
部１ａを備え、トップリング１自体で半導体ウエハ４を
保持できるようにした点を除いて、第３実施例と同様で
ある。即ち、トップリング１の外周部に配設された押圧
リング３Ａはローラ２７を介して、トップリングとは異
なるシリンダ２２によって押圧される。傾動抑制手段７
０の作用効果は、前述の各実施例と同じである。
【００３７】図７（Ａ）は本発明の傾動抑制手段７０を
具備した第５実施例を示す図である。図７（Ｂ）は第５
実施例の構造において傾動抑制手段を具備しない場合を
示す図である。図７（Ｂ）において、ガイドリング３
は、半導体ウエハ４を保持するトップリング１とは独立
して研磨布６上に置かれており、ガイドリング３の自重
でもって半導体ウエハ４の周囲の研磨布６を押圧するこ
とによって、研磨布６の表面に半導体ウエハに接してい
る部分とその周囲の部分とで段差が生じることを防止し
ている。図７（Ｂ）に示した構造では、図１１に示した
ように、トップリング１とガイドリング３が互いに独立
しているので、トップリング１が傾動する際にガイドリ
ング３から拘束されることが無く、よって、場合によっ
ては必要以上に傾動して、半導体ウエハ４の研磨布６の
表面に対する平行度を損なう場合が有る。これに対し
て、本発明を適用した図７（Ａ）の構造においては、ガ
イドリング３に設けた弾性を有するローラ７２によって
トップリング１の傾動が拘束されるので、過度の傾動を
抑制することが可能になる。
【００３８】なお、以上の実施例はポリッシング対象物
として半導体ウエハを用いた例について説明したが、ポ
リッシング対象物としては、ガラス製品、液晶板、或い
はセラミック製品等にも適用可能であるのは勿論であ
る。またトップリング１、および押圧リング３Ａの押圧
手段としてエアシリンダを説明したが、液体圧シリンダ
でも勿論よい。さらにガイドリングおよび押圧リング３
Ａの押圧手段として機械的手段を説明したが、ピエゾ素
子や電磁気力を使用した電気的手段であってもよい。
【００３９】また、トップリングの傾動抑制手段は、ロ
ーラ、Ｏリング等の弾性体に限定されるものでなく、同
等の機能を有するものであれば何でもよいことも勿論の
ことである。又、本実施例では傾動抑制手段をガイドリ
ング側に設けたが、トップリング側に設けるようにして
も勿論よい。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のポリッシン
グ装置によれば、ポリッシングに際してポリッシング対
象物を押圧するトップリングに過度の傾きが生じ、押圧
力分布が不均一になることを防止して、研磨圧力をポリ
ッシング対象物の全面に亘って均一にし、ポリッシング
対象物の全面を平坦かつ鏡面に研磨することができる。
そして、半導体製造工程等に用いてより質の高いポリッ
シングを行うことができ、また半導体ウエハの周縁部ま
で製品に供することができるため、半導体ウエハの歩留
りの向上に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポリッシング装置の第１実施例の
全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の要部構成を示す拡大断面図である。
【図３】図１の他の要部構成を示す拡大断面図である。
【図４】本発明に係るポリッシング装置の第２実施例の
要部構成を示す断面図である。
【図５】本発明に係るポリッシング装置の第３実施例の
要部構成を示す断面図である。
【図６】本発明に係るポリッシング装置の第４実施例の
要部構成を示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明に係るポリッシング装置の
第５実施例の要部構成を示す断面図であり、図７（Ｂ）
は本発明の傾動抑制手段を具備しない場合の要部構成を
示す断面図である。
【図８】従来のポリッシング装置の概略構造を示す断面
図である。
【図９】本件出願人が先に提案したポリッシング装置の
例の主要部を示す図である。
【図１０】従来のポリッシング装置における半導体ウエ
ハと研磨布と弾性マットとの状態を示す拡大断面図であ
る。
【図１１】研磨中にトップリングに傾きが生じた状態を
示す説明図である。
【符号の説明】
１ トップリング ２ 弾性マット ３ ガイドリング ４ 半導体ウエハ ５ ターンテーブル ６ 研磨布 ７ ボール ８ トップリングシャフト ９ トップリングヘッド １０ トップリング用エアシリンダ １８ キー １９ ベアリング ２０ ベアリング押え ２２ ガイドリング用エアシリンダ ２４ 圧縮空気源 ２５ 砥液供給ノズル ２６ ガイドリング押え ２７ ローラ ３１ ガイドリング用エアシリンダ ３２ ロータリジョイント ３３ 演算器 Ｒ１，Ｒ２ レギュレータ ７０ トップリングの傾動抑制手段 ７１，７５ ガイドリング内周面の凹部 ７２ ローラ ７３ ローラの軸 ７６ 弾性体

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面に研磨布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、 前記ポリッシング対象物を前記トップリングの下端面内
    に保持するガイドリングをトップリングの周囲にトップ
    リングとは独立して上下動可能であるように配置し、前
    記ガイドリングの内周面には、前記トップリングの外周
    面に係合して該トップリングを拘束するトップリングの
    傾動抑制手段を備えたことを特徴とするポリッシング装
    置。
  2. 【請求項２】 前記ガイドリングを研磨布に対して押圧
    する押圧手段を設けた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】 前記トップリングの傾動抑制手段は、前
    記ガイドリングの内周面に回転自在に固定されたローラ
    であり、該ローラが前記トップリングの外周面と接触す
    ることにより、前記トップリングの傾きを抑制するもの
    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。
  4. 【請求項４】 前記トップリングの傾動抑制手段は、前
    記ガイドリングの内周面に配置された弾性体であり、該
    弾性体が前記トップリングの外周面と接触することによ
    り、前記トップリングの傾きを抑制するものであること
    を特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
  5. 【請求項５】 上面に研磨布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、 前記ポリッシング対象物を収容する凹部を有したトップ
    リングの周囲に押圧リングを上下動自在に配置し、前記
    押圧リングを研磨布に対して押圧する押圧手段を設け、
    前記押圧リングの内周面には、前記トップリングの外周
    面に係合して該トップリングを拘束するトップリングの
    傾動抑制手段を備えたことを特徴とするポリッシング装
    置。
  6. 【請求項６】 前記トップリングの傾動抑制手段は、前
    記押圧リングの内周面に回転自在に固定されたローラで
    あり、該ローラが前記トップリングの外周面と接触する
    ことにより、前記トップリングの傾きを抑制するもので
    あることを特徴とする請求項５記載のポリッシング装
    置。
  7. 【請求項７】 前記トップリングの傾動抑制手段は、前
    記押圧リングの内周面に配置された弾性体であり、該弾
    性体が前記トップリングの外周面と接触することによ
    り、前記トップリングの傾きを抑制するものであること
    を特徴とする請求項５記載のポリッシング装置。
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