(57)【要約】      （修正有）【課題】煩雑な作業を要せず、生産性を低下させずに、押圧条件の変更を可能とする、定盤に砥粒を埋め込むチャージング装置を提供する。【解決手段】回転手段の下端に装着したケース部材５０内に押圧部材５２及び超音波振動子５３を収容するとともに、超音波振動子５３に電力を供給するリング状電極５４０ａ，５４０ｂをケース部材５０の外周側に設け、リング状電極５４０ａ，５４０ｂと対面して給電ブラシ５４２を備えた外周リング状固定部５４１を設け、給電ブラシ５４２から回転するリング状電極５４０ａ，５４０ｂに電力を供給する。超音波振動子５３に電力を供給して押圧部材５２を超音波振動させつつ押圧部材５２を回転可能とし、押圧部材５２の定盤に対する押圧力を上下動手段によって調整することができるため、重りによって押圧力を調整する必要がなく、煩雑な作業が不要となり、砥粒の埋め込み作業を中断することなく押圧力を調整することができる。【選択図】図３
2015074041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を研磨加工するラップ定盤の表面に砥粒を埋め込み固定するチャージング装置であって、
回転可能に支持された定盤と、該定盤を回転させる定盤回転手段と、該定盤の表面に砥粒を含む砥液を供給する砥液供給手段と、該砥液供給手段によって供給された砥液に含まれる砥粒を該定盤の表面に埋設する砥粒埋設手段と、該砥粒埋設手段を下端に装着して鉛直方向の回転軸を中心に該砥粒埋設手段を回転させる回転手段と、該回転手段を該定盤の表面に対して上下動させる上下動手段とを具備し、
該砥粒埋設手段は、該定盤の表面と対向する押圧面を有する押圧部及び該押圧部を上方から支持し立設された支持軸部を有する押圧部材と、
該押圧部材の該支持軸部に配設され該押圧面を超音波振動させる超音波振動子と、
該回転手段の下端に装着され、円盤形状に形成され、中空領域を有し、１以上の該押圧部材の該押圧部を下方に突出させ該支持軸部及び該超音波振動子を該中空領域に収容した状態で配設されるケース部材と、
該超音波振動子に交流電力を印加する電力供給部とを具備し、
該電力供給部は、該ケース部材の外周側に配設されたリング状電極と、該リング状電極と対面して配設されかつ外部電源に接続された給電ブラシを備えた外周リング状固定部とからなり、該リング状電極と該給電ブラシとの接触により、回転する該ケース部材の内部に収容された該超音波振動子に電力を供給すること、
を特徴とするチャージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ、磁気ヘッド、電子部品、光学部品等の各種被加工物の研磨に使用される研磨定盤の上面に砥粒を埋め込む砥粒埋め込み装置を備えたチャージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、略円板形状であるウェーハの表面がラップ装置によって研磨され、研磨されたウェーハの表面にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが形成される。ウェーハ等の被加工物を研磨するラップ装置は、回転可能に支持された定盤と、定盤の表面に砥粒を含む砥液を供給する砥液供給手段と、砥液供給手段によって供給された砥液に含まれる砥粒を定盤の表面に埋設する砥粒埋設手段と、被加工物を保持し定盤の表面に接触させる被加工物保持部材とを備えている。
【０００３】
このようなラップ装置においては、定盤の表面に砥粒が埋設されて研磨面が形成された後、被加工物保持部材によって保持された被加工物を研磨面に接触させて研磨加工を実施する。このようにして研磨加工を実施すると、定盤に埋設された砥粒が徐々に磨耗して研磨機能が低下するため、砥粒を定盤に埋設する作業を定期的に実施する必要がある。
【０００４】
定盤に砥粒を埋設する方法として、砥粒を含む砥液を定盤の表面に供給しつつ定盤の表面に対して砥粒埋設用の治具を摺動させる方法が一般に実施されている。このような砥粒埋設作業を実施する装置として、砥粒埋設用の治具を超音波振動させることにより効率良く行うようにしたチャージング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２０９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記チャージング装置において、砥粒埋設用の治具による押圧条件を変更する場合には、当該治具の上に重りを載せていく必要があるため、その都度装置の駆動を停止させなければならず、作業が煩雑であるとともに生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、チャージング装置において、煩雑な作業を要せず、生産性を低下させずに、押圧条件の変更を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被加工物を研磨加工するラップ定盤の表面に砥粒を埋め込み固定するチャージング装置に関するもので、回転可能に支持された定盤と、定盤を回転させる定盤回転手段と、定盤の表面に砥粒を含む砥液を供給する砥液供給手段と、砥液供給手段によって供給された砥液に含まれる砥粒を定盤の表面に埋設する砥粒埋設手段と、砥粒埋設手段を下端に装着して鉛直方向の回転軸を中心に砥粒埋設手段を回転させる回転手段と、回転手段を定盤の表面に対して上下動させる上下動手段とを具備し、砥粒埋設手段は、定盤の表面と対向する押圧面を有する押圧部及び押圧部を上方から支持し立設された支持軸部を有する押圧部材と、押圧部材の支持軸部に配設され押圧面を超音波振動させる超音波振動子と、回転手段の下端に装着され、円盤形状に形成され、中空領域を有し、１以上の押圧部材の押圧部を下方に突出させ支持軸部及び超音波振動子を中空領域に収容した状態で配設されるケース部材と、超音波振動子に交流電力を印加する電力供給部とを具備し、電力供給部は、ケース部材の外周側に配設されたリング状電極と、リング状電極と対面して配設されかつ外部電源に接続された給電ブラシを備えた外周リング状固定部とからなり、リング状電極と給電ブラシとの接触により、回転する該ケース部材の内部に収容された超音波振動子に電力を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、回転手段の下端に装着したケース部材内に押圧部材及び押圧部材を超音波振動させる超音波振動子を収容するとともに、上下動手段が回転手段を上下動させ、超音波振動子に電力を供給するリング状電極をケース部材の外周に設けるとともに、リング状電極と対面して給電ブラシを備えた外周リング状固定部を設け、給電ブラシから回転するリング状電極に電力を供給する構成としたため、超音波振動子に電力を供給して押圧部材を超音波振動させつつ押圧部材を回転可能とし、さらに、押圧部材の定盤に対する押圧力を上下動手段によって調整することができる。したがって、従来のように重りによって押圧力を調整する必要がなく、煩雑な作業が不要となり、砥粒の埋め込み作業を中断することなく押圧力を調整することができるため、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】チャージング装置を示す斜視図。
【図２】（ａ）は砥粒埋設手段を上方から見た斜視図、（ｂ）は砥粒埋設手段を下方から見た斜視図。
【図３】砥粒埋設手段を示す縦断面図。
【図４】砥粒埋設手段を示す横断面図。
【図５】砥粒埋設手段を示す拡大縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すチャージング装置１は、被加工物に対して摺動して研磨加工を行う定盤２の表面２ａに対して砥粒を埋め込み固定する装置であり、回転可能に支持された定盤２と、定盤２を回転させる定盤回転手段３と、定盤２の表面２ａに砥粒を含む砥液を供給する砥液供給手段４と、砥液供給手段４によって供給された砥液に含まれる砥粒を定盤２の表面２ａに埋設する砥粒埋設手段５と、砥粒埋設手段５を下端に装着して砥粒埋設手段５を回転させる回転手段６と、回転手段６を定盤２の表面２ａに対して上下動させる上下動手段７とを具備している。
【００１２】
定盤２は、例えば金属により形成され、表面２ａが露出している。定盤回転手段３は、モータ３０と、モータ３０によって駆動されて回転する軸部３１とから構成されており、軸部３１は定盤２の裏面に連結されている。モータ３０が軸部３１を回転させることにより、軸部３１に連結された定盤２も回転する。
【００１３】
砥液供給手段４は、図示しないタンクに貯留された砥液を定盤２の表面２ａに向けて供給する。砥液としては、例えば粒径が０．０５〜１［μｍ］のダイヤモンド砥粒が含まれたものが使用される。
【００１４】
図１に示す回転手段６は、モータ６０と、上端がモータ６０と連結された軸部６１（図３参照）とを備えている。図３に示すように、軸部６１の下端にはマウント６２が連結されており、マウント６２には図２（ａ）に示した砥粒埋設手段５の蓋部材５１がネジ止め、吸引力等で装着されている。回転手段６は、鉛直方向の回転軸６３を中心として砥粒埋設手段５を回転させることができる。
【００１５】
図１に示す上下動手段７は、鉛直方向にのびるボールネジ７０と、ボールネジ７０と平行な方向に長尺なガイドレール７１と、ボールネジ７０の一端に連結されたモータ７２と、ボールネジ７０に螺合するとともに側部がガイドレール７１に摺接する昇降板７３と、昇降板７３に固定されたホルダ７４とを備えている。上下動手段７においては、モータ７２が正逆両方向にボールネジ７０を回動させることにより、ガイドレール７１に沿って昇降板７３、ホルダ７４を昇降させることができる。昇降板７３及びホルダ７４が昇降することにより、砥粒埋設手段５を昇降させることができる。
【００１６】
砥粒埋設手段５は、図２（ａ）に示すように、ケース部材５０と、押圧部材５２と、超音波振動子５３とから構成される。ケース部材５０は、図１に示した回転手段６の下端のマウント６２に装着されている。ケース部材５０は、円盤形状に形成され上部が開口した凹部５００ａを有する収容ケース５０ａと、蓋部材５１とからなり、収容ケース５０ａの上部が蓋部材５１で閉塞されると、凹部５００ａが図３に示す中空領域５００となる。
【００１７】
図２に（ａ）示す凹部５００ａには、１以上の押圧部材５２が収容されている。図示の例では、凹部５００aの中心を重心とする正三角形の頂点を中心として３つの押圧部材５２が配置されている。図２（ｂ）及び図３に示すように、各押圧部材５２は、リング状に配置された押圧部５２０と、押圧部５２０を上方から支持し立設した立設部５２１ａを備える支持軸部５２１とから構成されている。支持軸部５２１は、中空領域５００に収容されている。
【００１８】
図３に示すように、ケース部材５０の底部には３つの係合穴５０ｂが形成されており、３つの係合穴５０ｂにケース部材５０の下面側から押圧部材５２の支持軸部５２１を係合させ、ケース部材５０の下面５０ｃと支持軸部５２１との間にウレタンゴムリング５２２を介在させて適宜の接着剤によって押圧部材５２をケース部材５０に接着する。
【００１９】
押圧部５２０は、ケース部材５０から下方に向けて突出しており、その下面である押圧面５２０ａが定盤２の表面２ａと対向している。押圧部５２０は、例えばセラミックで形成されている。なお、図２（ｂ）に示した押圧部５２０はセグメント状に分割されているが、リング状に連なっていてもよい。
【００２０】
押圧部材５２の立設部５２１ａの外周には超音波振動子５３が固定される。超音波振動子５３は、中空領域５００に収容されている。超音波振動子５３は、環状の圧電体５３１と、圧電体５３１の上下分極面にそれぞれ装着された環状の電極５３０ａ，５３０ｂとから構成されている。圧電体５３１は、チタン酸バリウム（BaTiO3）、チタン酸ジルコン酸鉛（PB(Zi,Ti)O3）、リチウムナイオベート（LiNbO3）リチウムタンタレート（LiTaO3）等の圧電セラミックスによって形成されている。支持軸部５２１の上部にはボルト５２１ｂが装着されており、超音波振動子５３は、支持軸部５２１に嵌合されて押圧部材５２の上部に装着され、ナット５８がボルト５２１ｂに螺合することで、支持軸部５２１に固定される。電極５３０ａ，５３０ｂには、電力供給部５４から交流電力が印加される。電力供給部５４から超音波振動子５３に対して交流電力が印加されると、押圧面５２０ａを超音波振動させることができる。
【００２１】
図３〜図５に示すように、電力供給部５４は、収容ケース５０ａの外周を囲繞して固定された２つのリング状電極５４０ａ，５４０ｂと、リング状電極５４０ａ，５４０ｂの外周側においてリング状電極５４０ａ、５４０ｂと対面して配設されかつ外部電源に接続された外周リング状固定部５４１とから構成されている。収容ケース５０aの外周には、更に、３つの円環状の摺動部５５が、リング状電極５４０ａ，５４０ｂと交互に積層して配設されている。リング状電極５４０ａが陽極、リング状電極５４０ｂが陰極であり、リング状電極５４０ａとリング状電極５４０ｂとの間に摺動部５５が配設されていることで、リング状電極５４０ａとリング状電極５４０ｂとが絶縁されている。リング状電極５４０ａ，５４０ｂ及び摺動部５５は、ボルト５９によって収容ケース５０ａに固定されている。
【００２２】
外周リング状固定部５４１の内周側には、円環状の摺動支持部５７が、収容ケース５０ａの複数（図３では３個の）の摺動部５５に対応して形成されている。摺動部５５の外周部は断面略半円形状のリング状に形成され、摺動支持部５７には摺動部５５の断面略半円形状の外周部が係合する大きさの内径の凹部が環状に形成されており、摺動支持部５７の凹部に摺動部５５が係合することで、両者が噛み合って互いに摺動可能となり、摺動部５５を有するケース部材５０が、摺動支持部５７によって支持された状態で回転することができる。摺動部５５と摺動支持部５７とは、例えばテフロン（登録商標）のような摩擦係数の低い材料で形成されており、相互に摺動の円滑化が図られている。回転手段６がケース部材５０を回転させると、外周リング状固定部５４１は、停止した状態でケース部材５０が回転する。
【００２３】
外周リング状固定部５４１の内周側には、摺動支持部５７と給電ブラシ５４２とが交互に積層されており、２つの給電ブラシ５４２は、その間に位置する摺動支持部５７によって絶縁されている。特に図４に示されているように、給電ブラシ５４２は、リング状電極５４０ａ，５４０ｂの外周面と接触しており、リング状電極５４０ａ，５４０ｂと給電ブラシ５４２とでスリップリング機構が構成されている。
【００２４】
図３及び図５に示すリング状電極５４０ａ，５４０ｂは、それぞれが、例えば板バネ構造で弾性を有する給電ブラシ５４２の一端と接触している（特に図４参照）。給電ブラシ５４２の他端は、外周リング状固定部５４１の内部に設けられた導線５４３を介して図示しない電源に接続されている。リング状電極５４０ａ，５４０ｂの内周側には、リング状電極５４０ａ，５４０ｂと超音波振動子５３の電極５３０ａ，５３０ｂとを接続する配線５６ａ，５６ｂを備えており、給電ブラシ５４２を介してリング状電極５４０ａ，５４０ｂに電力が供給されると、配線５６ａ、５６ｂによって超音波振動子５３に電力が供給される。
【００２５】
図１に示したチャージング装置１において、定盤２の表面２ａに砥粒を埋め込む場合は、定盤回転手段３が定盤２を回転させながら、砥粒供給手段４から砥粒を含む砥液を表面２ａに供給した状態で、回転手段６が砥粒埋設手段５を回転させるとともに、上下動手段７が回転手段６及び砥粒埋設手段５を下降させる。そして、定盤２の表面２ａと回転する砥粒埋設手段５の押圧面５２０ａとの間に砥粒が入り込み、押圧部５２０が表面２ａ上を摺動しながら上下動手段７によって下方に押圧されると、砥粒が表面２ａに埋め込まれる。
【００２６】
上下動手段７が回転手段６を下降させると、回転手段６を構成するマウント６２に固定されたケース部材５０も下降し、ケース部材５０に対して摺接する外周リング状固定部５４１も下降する。
【００２７】
一方、回転手段６がケース部材５０を回転させると、ケース部材５０に固定されたリング状電極５４０ａ，５４０ｂは回転するが、その外周側に摺接する外周リング状固定部５４１は、摺動支持部５７においてケース部材５０の外周側に位置する摺動部５５と摺動可能に接しているため、回転しない。しかし、ケース部材５０及びリング状電極５４０が回転しても、給電ブラシ５４２は常にリング状電極５４０ａ，５４０ｂに接触しているため、ブラシ５４２を介して超音波振動子５３に電力を供給し続ける。
【００２８】
このように、定盤２に対する砥粒の埋め込み時には、電力供給部５４から超音波振動子５３に交流電力を印加することにより、押圧部５２０を超音波振動させることができる。これにより、砥粒を表面２ａに対して効率良く埋め込むことができる。
【００２９】
以上のように、チャージング装置１では、押圧部材５２が収容されたケース部材５０を上下動手段７が昇降させる構成としたことにより、定盤２の表面２ａに対する押圧力を調整することができる。したがって、従来のように重りによって押圧力を調整する必要がなく、煩雑な作業が不要となり、砥粒の埋め込み作業を中断することなく押圧力を調整することができるため、生産性も向上する。
【００３０】
また、外周リング状固定部５４１は、ケース部材５０を外周側から回転可能に支持するとともに、給電ブラシ５４をリング状電極５４０ａ，５４０ｂに接触させることでケース部材５０の外周側と外周リング状固定部５４１の内周側との間でスリップリング機構によって超音波振動子に電力を供給する構成としたため、超音波振動子に電力を供給して押圧部材を超音波振動させつつ押圧部材が回転可能であるとともに、砥粒埋設手段５の高さを抑えることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１：チャージング装置
２：定盤  ２ａ：表面
３：定盤回転手段  ３０：モータ  ３１：軸部
４：砥粒供給手段
５：砥粒埋設手段
５０：ケース部材  ５００：中空領域
５１：蓋部材
５２：押圧部材  ５２０：押圧部  ５２０ａ：押圧面  ５２１：支持軸部
５３：超音波振動子  ５３０ａ，５３０ｂ：電極
５４：電力供給部  ５５：摺動部  ５６ａ，５６ｂ：配線  ５７：摺動支持部
５４０ａ，５４０ｂ：リング状電極  ５４１：外周リング状固定部  ５４２：給電ブラシ
５４３：導線
５８：固定部  ５９：ボルト
６：回転手段
６０：モータ  ６１：軸部  ６２：マウント  ６３：回転軸
７：上下動手段
７０：ボールネジ  ７１：ガイドレール  ７２：モータ  ７３：昇降板  ７４：ホルダ
【図１】
2015074041.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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