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JP7632256B2 - Double-sided polishing machine - Google Patents
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Description

本発明は、ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置に関する。 The present invention relates to a double-sided polishing machine that polishes both sides of a wafer simultaneously.

通常、半導体ウェーハなどの円盤状のウェーハの加工工程においては、研磨パッドが貼り付けられた上定盤と下定盤でウェーハを挟みつつ研磨液(スラリー)を供給して、その両面を同時に研磨する両面研磨が行われている。 In the processing of disc-shaped wafers such as semiconductor wafers, double-sided polishing is usually performed in which the wafer is sandwiched between upper and lower platens with polishing pads attached, a polishing liquid (slurry) is supplied, and both sides of the wafer are polished simultaneously.

両面研磨を行う両面研磨装置においては、上定盤と下定盤とが互いに平行となるように、研磨作業時に定盤の形状や角度などを変更させる手法が知られている。これにより、上下定盤の面圧分布が均一化され、ウェーハの平坦度を向上させることができる。 In double-sided polishing machines that perform double-sided polishing, a method is known in which the shape and angle of the plates are changed during the polishing operation so that the upper and lower plates are parallel to each other. This makes the surface pressure distribution between the upper and lower plates uniform, improving the flatness of the wafer.

特許文献1には、定盤の形状を変化させる機構として、定盤の研磨パッドが貼り付けられている面とは反対側の底部側の定盤径を変形させる形状制御機構を有する両面研磨装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a double-sided polishing machine that has a shape control mechanism that changes the diameter of the platen on the bottom side opposite the surface on which the polishing pad is attached, as a mechanism for changing the shape of the platen.

特開2004-314192号公報JP 2004-314192 A

しかしながら、特許文献1に記載の機構は、熱で定盤の一部を伸縮させて変形させる機構であるため、この熱が研磨熱などの研磨条件に影響して理想とする研磨が行えないという課題がある。この影響を加味した制御も可能であるが、非常に複雑な制御が必要となる。 However, the mechanism described in Patent Document 1 uses heat to expand and contract part of the platen, which causes deformation, and there is a problem in that this heat affects polishing conditions such as polishing heat, making it difficult to perform ideal polishing. Although it is possible to control the mechanism while taking this effect into account, very complicated control is required.

本発明は、熱により研磨条件に影響を与えることなく定盤を変形させ、上定盤と下定盤との間の面圧分布を均一に近づけることができる両面研磨装置を提供することを目的とする。 The objective of the present invention is to provide a double-sided polishing device that can deform the platen without affecting the polishing conditions due to heat, and can make the surface pressure distribution between the upper and lower plates closer to uniform.

本発明の両面研磨装置は、上定盤と、下定盤と、前記上定盤を回転させる回転軸と、前記上定盤を変形させる形状変形機構部と、備え、前記形状変形機構部は、前記回転軸の下端に接続され、かつ、前記上定盤の上面に固定されている上定盤用フランジと、前記上定盤用フランジに熱を加えて変形させる熱変形機構を有することを特徴とする。 The double-sided polishing apparatus of the present invention comprises an upper platen, a lower platen, a rotating shaft for rotating the upper platen, and a shape deformation mechanism for deforming the upper platen, the shape deformation mechanism being characterized in that it has a flange for the upper platen connected to the lower end of the rotating shaft and fixed to the upper surface of the upper platen, and a thermal deformation mechanism for applying heat to the flange for the upper platen to deform it.

上記両面研磨装置において、前記熱変形機構は、前記上定盤用フランジの上面に前記回転軸の軸線を中心軸とする周方向の略全周にわたって形成された環状溝と、前記環状溝を塞ぐとともに前記上定盤用フランジに固定され、前記環状溝との間に温度調整用水路を形成するフタと、を有し、前記環状溝は、前記上定盤の直径をD1、前記環状溝の中心直径をD2としたとき、以下の数式を満たすような位置に形成されていることが望ましい。
1/7 < D2/D1 < 1/3
In the above-mentioned double-sided polishing apparatus, the thermal deformation mechanism has an annular groove formed on the upper surface of the upper platen flange about the approximately entire circumferential direction with the axis of the rotating shaft as the center axis, and a lid that covers the annular groove and is fixed to the upper platen flange to form a temperature control water channel between the annular groove and the lid, and it is desirable that the annular groove is formed at a position that satisfies the following mathematical formula, where D1 is the diameter of the upper platen and D2 is the center diameter of the annular groove.
1/7 < D2/D1 < 1/3

上記両面研磨装置において、前記環状溝は、前記周方向に沿って蛇行していることが望ましい。 In the above double-sided polishing machine, it is preferable that the annular groove meanders along the circumferential direction.

上記両面研磨装置において、前記環状溝が分割されていることが望ましい。 In the above double-sided polishing machine, it is preferable that the annular groove is divided.

上記両面研磨装置において、前記フタを形成する金属の熱膨張係数は、前記上定盤用フランジを形成する金属の熱膨張係数と異なることが望ましい。 In the above double-sided polishing apparatus, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the metal forming the lid is different from the thermal expansion coefficient of the metal forming the upper platen flange.

上記両面研磨装置において、前記上定盤は、上定盤本体と、前記上定盤本体と前記上定盤用フランジとを接続し、中央部に孔が形成されて前記上定盤用フランジに塞がれた空間が形成された上定盤固定ブラケットとを有し、前記上定盤用フランジおよび前記上定盤固定ブラケットは、前記空間に空気を取り込む複数の空気循環孔を有することが望ましい。 In the above double-sided polishing apparatus, the upper platen has an upper platen body and an upper platen fixing bracket that connects the upper platen body and the upper platen flange and has a hole formed in the center to form a space that is blocked by the upper platen flange, and it is desirable that the upper platen flange and the upper platen fixing bracket have multiple air circulation holes that take in air into the space.

上記両面研磨装置において、前記熱変形機構は、前記上定盤用フランジの上面および下面に前記回転軸の軸線を中心軸とする周方向の略全周にわたって配置されたヒーターを有し、前記ヒーターは、前記上定盤の直径をD1、前記ヒーターの中心直径をD3としたとき、以下の数式を満たすような位置に形成されていることが望ましい。
1/7 < D3/D1 < 1/3
In the above-mentioned double-sided polishing apparatus, it is desirable that the thermal deformation mechanism has heaters arranged on the upper and lower surfaces of the upper platen flange over almost the entire circumferential direction with the axis of the rotation shaft as the central axis, and that the heaters are formed at positions that satisfy the following mathematical formula, where D1 is the diameter of the upper platen and D3 is the central diameter of the heaters.
1/7 < D3/D1 < 1/3

上記両面研磨装置において、前記上定盤は、上定盤本体と、前記上定盤本体と前記上定盤用フランジとを接続する上定盤固定ブラケットとを有し、前記上定盤用フランジ上の前記ヒーターよりも径方向外側に形成された複数の貫通孔を有することが望ましい。 In the above double-sided polishing apparatus, the upper platen preferably has an upper platen body, an upper platen fixing bracket that connects the upper platen body to the upper platen flange, and has a plurality of through holes formed radially outward of the heater on the upper platen flange.

本発明によれば、熱により研磨条件に影響を与えることなく定盤を変形させ、上定盤と下定盤との間の面圧分布を均一に近づけることができる。 According to the present invention, the platen can be deformed without affecting the polishing conditions due to heat, and the surface pressure distribution between the upper and lower platens can be made closer to uniform.

本発明に係る両面研磨装置の第一実施形態の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a first embodiment of a double-sided polishing apparatus according to the present invention; 本発明に係る両面研磨装置の第一実施形態の断面図である。1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a double-sided polishing apparatus according to the present invention. 本発明に係る両面研磨装置の上定盤用フランジの平面図である。2 is a plan view of an upper platen flange of the double-sided polishing apparatus according to the present invention. FIG. 本発明に係る両面研磨装置の形状変形機構部の詳細断面図である。4 is a detailed cross-sectional view of a shape deformation mechanism of the double-sided polishing apparatus according to the present invention. FIG. 形状変形機構部の作用を説明する図であり、上定盤の外周側が下方に下がるように変形する様子を示す図である。13 is a diagram for explaining the action of the shape deformation mechanism, showing how the outer periphery of the upper surface plate is deformed so as to lower downward. FIG. 形状変形機構部の作用を説明する図であり、上定盤の外周側が上方に上がるように変形する様子を示す図である。13 is a diagram for explaining the action of the shape deformation mechanism, showing how the outer periphery of the upper surface plate is deformed so as to rise upward. FIG. 本発明に係る両面研磨装置の第二実施形態の分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of a second embodiment of a double-sided polishing machine according to the present invention. 本発明に係る両面研磨装置の第三実施形態の分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view of a third embodiment of a double-sided polishing machine according to the present invention. 恒温水の温度と上定盤の変形量との関係を示すグラフである。11 is a graph showing the relationship between the temperature of constant temperature water and the amount of deformation of an upper platen. 上定盤の変形量の測定位置を説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating measurement positions for the deformation amount of the upper platen.

〔第一実施形態〕
以下、図面を参照して本発明を実施するための実施形態について説明する。
両面研磨装置は、ウェーハの両面を同時に研磨してウェーハの平坦度を高める装置である。図1および図2に示すように、両面研磨装置1は、上下に対向して配置された上定盤2および下定盤3と、上定盤2を回転させる回転軸4と、下定盤3を回転させる回転軸5と、を備えている。上定盤2の下面および下定盤3の上面には、研磨パッド23,33が設けられている。
以下の説明において、周方向とは回転軸4,5の軸線Aを中心軸とする周方向を意味し、径方向とは回転軸4,5の軸線Aを中心軸とする径方向を意味する。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
A double-sided polishing machine is a machine that polishes both sides of a wafer simultaneously to increase the flatness of the wafer. As shown in Figures 1 and 2, a double-sided polishing machine 1 includes an upper platen 2 and a lower platen 3 arranged opposite each other, a rotating shaft 4 for rotating the upper platen 2, and a rotating shaft 5 for rotating the lower platen 3. Polishing pads 23, 33 are provided on the lower surface of the upper platen 2 and the upper surface of the lower platen 3.
In the following description, the circumferential direction means the circumferential direction about the axis A of the rotating shafts 4, 5 as the central axis, and the radial direction means the radial direction about the axis A of the rotating shafts 4, 5 as the central axis.

上定盤2と下定盤3の間には、ウェーハWを保持する複数のキャリアプレート6が配置されている。キャリアプレート6にはウェーハWを保持する保持孔61が形成されている。キャリアプレート6は外周ギア(図示せず)が形成された歯車であり、サンギア7とインターナルギア8に噛合して遊星回転する。なお、図2においては、キャリアプレート6、サンギア7、およびインターナルギア8などの図示を省略している。 A number of carrier plates 6 for holding wafers W are arranged between the upper platen 2 and the lower platen 3. The carrier plates 6 are formed with holding holes 61 for holding the wafers W. The carrier plates 6 are gears with an outer peripheral gear (not shown) that mesh with the sun gear 7 and the internal gear 8 to rotate in a planetary fashion. Note that the carrier plates 6, sun gear 7, and internal gear 8 are not shown in FIG. 2.

上定盤2および下定盤3は、保持孔61に保持されたウェーハWを所望の荷重で挟み込むことができる。回転軸4,5は、上定盤2および下定盤3を逆方向に回転させる。
両面研磨装置1は、挟み込んだキャリアプレート6を遊星回転させながら、研磨パッド23,33による加圧と滴下スラリー(図示せず)とにより、ウェーハWの表裏面を同時に化学機械研磨する。
The upper surface plate 2 and the lower surface plate 3 can sandwich the wafer W held in the holding hole 61 with a desired load. The rotating shafts 4 and 5 rotate the upper surface plate 2 and the lower surface plate 3 in opposite directions.
The double-sided polishing apparatus 1 performs planetary rotation of the sandwiched carrier plate 6, and simultaneously chemically and mechanically polishes the front and back surfaces of the wafer W by pressure from the polishing pads 23, 33 and by dripping slurry (not shown).

本実施形態の上定盤2は、上定盤本体21と、上定盤本体21の上面に接続された上定盤固定ブラケット22とを有する。
回転軸4と上定盤2とは、上定盤用フランジ10を介して接続されている。具体的には、回転軸4の下端に上定盤用フランジ10が接続され、上定盤用フランジ10が上定盤2の上定盤固定ブラケット22と接続されている。
The upper surface plate 2 of this embodiment has an upper surface plate body 21 and an upper surface plate fixing bracket 22 connected to the upper surface of the upper surface plate body 21 .
The rotating shaft 4 and the upper surface plate 2 are connected via an upper surface plate flange 10. Specifically, the upper surface plate flange 10 is connected to the lower end of the rotating shaft 4, and the upper surface plate flange 10 is connected to an upper surface plate fixing bracket 22 of the upper surface plate 2.

上定盤用フランジ10は金属によって形成され、円板状をなしている。
上定盤固定ブラケット22は、中央部に円形の孔22aが形成された円板状をなしている。孔22aは、上定盤用フランジ10に塞がれる大きさとなるように形成されている。孔22aの内部であって、上定盤用フランジ10の下方に空間Vが形成される。なお、孔22aは円形に限ることはなく、例えば多角形状としてもよい。
上定盤用フランジ10と上定盤固定ブラケット22とは複数の固定ボルトB1によって固定されている。上定盤固定ブラケット22と上定盤本体21とは複数の固定ボルトB2によって固定されている。
The upper platen flange 10 is made of metal and has a disk shape.
The upper surface plate fixing bracket 22 is in the shape of a disk with a circular hole 22a formed in the center. The hole 22a is formed to a size that allows it to be closed by the upper surface plate flange 10. Inside the hole 22a, a space V is formed below the upper surface plate flange 10. Note that the shape of the hole 22a is not limited to a circle, and it may be, for example, a polygonal shape.
The upper surface plate flange 10 and the upper surface plate fixing bracket 22 are fixed to each other by a plurality of fixing bolts B1. The upper surface plate fixing bracket 22 and the upper surface plate main body 21 are fixed to each other by a plurality of fixing bolts B2.

上定盤本体21および下定盤3は、周方向に連続して形成されている恒温室24,34を有している。恒温室24,34には、定盤温度を一定に維持するための定盤用恒温水が供給されている。 The upper surface plate body 21 and the lower surface plate 3 have temperature-controlled chambers 24, 34 that are formed continuously in the circumferential direction. Constant temperature water for the surface plate is supplied to the temperature-controlled chambers 24, 34 to maintain the surface plate temperature constant.

両面研磨装置1は、上定盤2の形状を変形させて、上定盤2の下面と下定盤3の上面とを平行にするための形状変形機構部9を備えている。形状変形機構部9は、上定盤用フランジ10と、上定盤用フランジ10に熱を加えて変形させる熱変形機構20と、を有している。
本実施形態の熱変形機構20は、上定盤用フランジ10に形成された環状溝11と、環状溝11を塞ぐとともに上定盤用フランジ10に固定されたフタ16と、を有し、熱により上定盤用フランジ10を変形させることで、上定盤2を変形させる。
The double-sided polishing apparatus 1 is equipped with a shape deformation mechanism 9 for deforming the shape of the upper platen 2 to make the lower surface of the upper platen 2 parallel to the upper surface of the lower platen 3. The shape deformation mechanism 9 has an upper platen flange 10 and a thermal deformation mechanism 20 for applying heat to the upper platen flange 10 to cause it to deform.
The thermal deformation mechanism 20 of this embodiment has an annular groove 11 formed in the upper platen flange 10, and a lid 16 that covers the annular groove 11 and is fixed to the upper platen flange 10, and deforms the upper platen 2 by deforming the upper platen flange 10 with heat.

図3に示されるように、環状溝11は、周方向に略全周にわたって形成されている。環状溝11は、上定盤用フランジ10の上面に形成されている。
図4に示すように、形状変形機構部9の環状溝11は、回転軸4に近い位置に形成されている。具体的には、上定盤2の直径をD1(図1参照)、環状溝11の中心直径をD2(図1参照)とすると、以下の数式(1)を満たすような位置に形成されている。
1/7 < D2/D1 < 1/3・・・ (1)
3, the annular groove 11 is formed in the upper surface of the upper platen flange 10 so as to extend over substantially the entire circumference in the circumferential direction.
4, the annular groove 11 of the shape deformation mechanism 9 is formed at a position close to the rotation shaft 4. Specifically, when the diameter of the upper surface plate 2 is D1 (see FIG. 1) and the central diameter of the annular groove 11 is D2 (see FIG. 1), the annular groove 11 is formed at a position that satisfies the following mathematical formula (1).
1/7 < D2/D1 < 1/3... (1)

環状溝11は、軸方向から見て略円形となるように形成されている。環状溝11は、断面矩形状をなし、底面11aと一対の側面11b,11cとを有している。図3に示すように、環状溝11の内側の側面11bには、複数の第一突出壁12が形成されている。複数の突出壁12は、周方向に等間隔となるように形成されている。
同様に、環状溝11の外側の側面11cには、複数の第二突出壁13が形成されている。複数の突出壁13は、周方向に等間隔となるように形成されている。
第一突出壁12と第二突出壁13とは、周方向に互い違いとなるように配置されている。
The annular groove 11 is formed to be substantially circular when viewed from the axial direction. The annular groove 11 has a rectangular cross section and has a bottom surface 11a and a pair of side surfaces 11b, 11c. As shown in Fig. 3, a plurality of first protruding walls 12 are formed on the inner side surface 11b of the annular groove 11. The plurality of protruding walls 12 are formed to be equally spaced apart in the circumferential direction.
Similarly, a plurality of second protruding walls 13 are formed on the outer side surface 11c of the annular groove 11. The plurality of protruding walls 13 are formed so as to be equally spaced apart in the circumferential direction.
The first protruding walls 12 and the second protruding walls 13 are arranged so as to be alternated in the circumferential direction.

本実施形態の環状溝11は、第一環状溝111と第二環状溝112とに分割されている。第一環状溝111と第二環状溝112は、周方向の長さが略同じとなるように形成されている。環状溝11は、必ずしも分割されている必要はなく、周方向全周にわたって連続して形成されてよい。また、環状溝11の分割数は、二分割に限らず、三分割以上に分割されてよい。 The annular groove 11 in this embodiment is divided into a first annular groove 111 and a second annular groove 112. The first annular groove 111 and the second annular groove 112 are formed so that their circumferential lengths are approximately the same. The annular groove 11 does not necessarily have to be divided, and may be formed continuously around the entire circumference in the circumferential direction. In addition, the number of divisions of the annular groove 11 is not limited to two, and may be three or more.

上定盤用フランジ10および上定盤固定ブラケット22は、空間Vに空気を取り込む複数の空気循環孔14,15を有している。
上定盤用フランジ10には、軸方向に貫通し、上定盤用フランジ10の上面と空間Vとを連通させる複数の第一空気循環孔14が形成されている。複数の第一空気循環孔14は、環状溝11の径方向外側に形成されている。複数の第一空気循環孔14は、周方向に等間隔で形成されていることが好ましい。
The upper surface plate flange 10 and the upper surface plate fixing bracket 22 have a plurality of air circulation holes 14, 15 for taking in air into the space V.
The upper platen flange 10 is formed with a plurality of first air circulation holes 14 that penetrate in the axial direction and communicate the upper surface of the upper platen flange 10 with the space V. The plurality of first air circulation holes 14 are formed radially outside the annular groove 11. The plurality of first air circulation holes 14 are preferably formed at equal intervals in the circumferential direction.

図2に示すように、上定盤固定ブラケット22には、径方向に貫通し、上定盤固定ブラケット22の側面と空間Vとを連通させる複数の第二空気循環孔15が形成されている。複数の第二空気循環孔15は、周方向に等間隔で形成されていることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the upper platen fixing bracket 22 is formed with a plurality of second air circulation holes 15 that penetrate radially and connect the side surface of the upper platen fixing bracket 22 to the space V. It is preferable that the plurality of second air circulation holes 15 are formed at equal intervals in the circumferential direction.

フタ16は、環状溝11を塞ぐように軸方向から見て円環状に形成されている。
フタ16は、固定ボルトB3によって上定盤用フランジ10に固定されている。環状溝11がフタ16によって塞がれることによって、環状溝11とフタ16との間に温度調整用水路17が形成される。本実施形態の環状溝11は、二分割されているため、温度調整用水路17は、第一温度調整用水路171と第二温度調整用水路172とに分割される。
The lid 16 is formed in an annular shape when viewed in the axial direction so as to close the annular groove 11 .
The lid 16 is fixed to the upper platen flange 10 by fixing bolts B3. The annular groove 11 is closed by the lid 16, thereby forming a temperature adjustment water passage 17 between the annular groove 11 and the lid 16. Since the annular groove 11 in this embodiment is divided into two, the temperature adjustment water passage 17 is divided into a first temperature adjustment water passage 171 and a second temperature adjustment water passage 172.

両面研磨装置1は、水路入口(図示せず)を介して温度調整用水路17に恒温水を供給する水供給装置(図示せず)を備えている。水供給装置は、ボイラーやチラーなどの熱源によって供給する水を加熱したり冷却したりする機能を有している。水供給装置から供給された水は、水路出口(図示せず)を介して排出される。水供給装置によって、温度調整用水路17に水が供給されることで、水は温度調整用水路17の一端から他端に向かって流れる。
温度調整用水路17を構成する環状溝11に複数の突出壁12,13が互い違いに配置されていることによって、温度調整用水路17は周方向に対して蛇行する形状となる。
The double-sided polishing machine 1 is equipped with a water supply device (not shown) that supplies constant temperature water to the temperature adjustment water channel 17 through a water channel inlet (not shown). The water supply device has a function of heating or cooling the supplied water using a heat source such as a boiler or chiller. The water supplied from the water supply device is discharged through a water channel outlet (not shown). When water is supplied to the temperature adjustment water channel 17 by the water supply device, the water flows from one end of the temperature adjustment water channel 17 to the other end.
The temperature adjustment water passage 17 has a plurality of protruding walls 12, 13 arranged alternately in the annular groove 11 that constitutes the temperature adjustment water passage 17, so that the temperature adjustment water passage 17 has a serpentine shape in the circumferential direction.

フタ16と上定盤用フランジ10とは、熱膨張係数が異なる金属によって形成されている。フタ16を構成する金属としては、例えば、インバーのような熱膨張係数が小さい合金を採用することができる。上定盤用フランジ10を構成する金属としては、ステンレス鋼を採用することができる。
本実施形態のフタ16を形成する金属の熱膨張係数は、上定盤用フランジ10を形成する金属の熱膨張係数よりも小さい。フタ16を形成する金属の熱膨張係数は、上定盤用フランジ10を形成する金属の熱膨張係数の1/20以上1/3以下とすることが好ましい。
The lid 16 and the upper platen flange 10 are made of metals with different thermal expansion coefficients. For example, an alloy with a small thermal expansion coefficient such as Invar can be used as the metal for the lid 16. For example, stainless steel can be used as the metal for the upper platen flange 10.
The thermal expansion coefficient of the metal forming the lid 16 in this embodiment is smaller than the thermal expansion coefficient of the metal forming the upper platen flange 10. The thermal expansion coefficient of the metal forming the lid 16 is preferably 1/20 to 1/3 of the thermal expansion coefficient of the metal forming the upper platen flange 10.

次に、形状変形機構部9の作用について説明する。
本発明の両面研磨装置1では、形状変形機構部9の温度調整用水路17に恒温水を流すことによって、上定盤用フランジ10に熱を加えて変形させる。
ここで、上定盤用フランジ10の体積に対して恒温水が供給する熱量は小さい。よって、温度調整用水路17に恒温水を流すと、上定盤用フランジ10上面の温度調整用水路17周辺の温度が変化する一方、上定盤用フランジ10および上定盤固定ブラケット22に形成される空気循環孔14,15と空間Vにより、温度調整用水路17周辺以外の上定盤用フランジ10は所定の基準温度に保たれる。このような上定盤用フランジ10に生じる温度分布によって、上定盤用フランジ10が変形する。この変形は、フタ16の熱膨張係数を変更することによって調節することができる。また、フタ16や上定盤用フランジ10の厚みをかえて構造的な剛性を変更することによっても変形を調節することが可能である。
Next, the operation of the shape deformation mechanism 9 will be described.
In the double-side polishing apparatus 1 of the present invention, constant temperature water is caused to flow through the temperature control water passage 17 of the shape deformation mechanism section 9, whereby the upper platen flange 10 is heated and deformed.
Here, the amount of heat supplied by the constant temperature water is small relative to the volume of the upper surface plate flange 10. Therefore, when constant temperature water is flowed through the temperature control water channel 17, the temperature around the temperature control water channel 17 on the upper surface of the upper surface plate flange 10 changes, while the upper surface plate flange 10 other than the area around the temperature control water channel 17 is kept at a predetermined reference temperature by the air circulation holes 14, 15 and space V formed in the upper surface plate flange 10 and the upper surface plate fixing bracket 22. The upper surface plate flange 10 is deformed by such a temperature distribution occurring in the upper surface plate flange 10. This deformation can be adjusted by changing the thermal expansion coefficient of the lid 16. It is also possible to adjust the deformation by changing the thickness of the lid 16 and the upper surface plate flange 10 to change the structural rigidity.

例えば、温度調整用水路17に所定の基準温度よりも高い温度(例えば基準温度+5℃)の恒温水を通水させると、上定盤用フランジ10の上面の温度調整用水路17周辺が温度調整用水路17周辺以外の部位よりも膨張することによって、図5に示すように、外周側が下方に下がるように上定盤用フランジ10が変形する。
本実施形態の上定盤2は上定盤本体21と上定盤固定ブラケット22から構成されているため、上定盤用フランジ10の変形により上定盤用フランジ10に接続されている上定盤固定ブラケット22が変形し、これに伴い、上定盤本体21を外周側が下方に下がるように変形させることができる。
For example, when constant temperature water at a temperature higher than a predetermined reference temperature (for example, reference temperature + 5°C) is passed through the temperature control water channel 17, the area around the temperature control water channel 17 on the upper surface of the upper platen flange 10 expands more than areas other than the area around the temperature control water channel 17, and the upper platen flange 10 deforms so that the outer periphery drops downward, as shown in Figure 5.
Since the upper surface plate 2 in this embodiment is composed of an upper surface plate main body 21 and an upper surface plate fixing bracket 22, deformation of the upper surface plate flange 10 causes the upper surface plate fixing bracket 22 connected to the upper surface plate flange 10 to deform, and as a result, the upper surface plate main body 21 can be deformed so that the outer periphery side drops downward.

一方で、温度調整用水路17に基準温度より低い温度(例えば基準温度-5℃)の恒温水を通水させると、上定盤用フランジ10の温度調整用水路17周辺が温度調整用水路17周辺以外の部位よりも収縮することによって、図6に示すように、外周側が上方に上がるように上定盤用フランジ10が変形する。
上定盤用フランジ10の変形により上定盤用フランジ10に接続されている上定盤固定ブラケット22が変形し、これに伴い、外周側が上方に上がるように上定盤本体21を変形させることができる。
On the other hand, when constant temperature water at a temperature lower than the reference temperature (for example, reference temperature -5°C) is passed through the temperature adjustment water channel 17, the area around the temperature adjustment water channel 17 of the upper platen flange 10 shrinks more than areas other than the area around the temperature adjustment water channel 17, and the upper platen flange 10 deforms so that the outer periphery rises upward, as shown in Figure 6.
Deformation of the upper surface plate flange 10 causes the upper surface plate fixing bracket 22 connected to the upper surface plate flange 10 to deform, and accordingly the upper surface plate main body 21 can be deformed so that the outer periphery side rises upward.

本実施形態では、フタ16に熱膨張係数の小さなインバーを用いたので、変形が小さくなる方向に働いているが、フタ16に用いる金属として適切な熱膨張係数を持つものを適宜選択することにより、変形の大きさを調整することができる。 In this embodiment, the lid 16 is made of Invar, which has a small thermal expansion coefficient, which works to reduce deformation, but the amount of deformation can be adjusted by appropriately selecting a metal with an appropriate thermal expansion coefficient for the lid 16.

次に、本実施形態の両面研磨装置1の運用方法について説明する。
両面研磨装置1の定盤は、定盤の構成部品のそれぞれが一定の寸法公差を満足するように製造されているが、機械加工精度の限界や構成部品の公差の積み上げにより、個体差が生じ、装置間で面圧分布に差異が生じる。
両面研磨装置の運用方法では、両面研磨装置1を用いてウェーハの研磨を行うのに先立つ両面研磨装置1の導入時に上定盤2と下定盤3との間の面圧分布を把握した後、面圧分布が均一となるように(上定盤2の下面と下定盤3の上面とが平行となるように)上定盤2を変形させる。
Next, a method of operating the double-sided polishing machine 1 of this embodiment will be described.
The platen of the double-sided polishing apparatus 1 is manufactured so that each of its constituent parts satisfies certain dimensional tolerances. However, due to limitations in machining precision and the accumulation of tolerances of the components, individual differences arise, resulting in differences in the surface pressure distribution between apparatuses.
In a method of operating the double-sided polishing apparatus, the surface pressure distribution between the upper platen 2 and the lower platen 3 is grasped when the double-sided polishing apparatus 1 is introduced prior to using the apparatus 1 to polish wafers, and then the upper platen 2 is deformed so that the surface pressure distribution becomes uniform (so that the lower surface of the upper platen 2 and the upper surface of the lower platen 3 are parallel to each other).

本実施形態の両面研磨装置の運用方法は、面圧分布測定工程と、温度設定工程と、確認調整工程と、を有する。 The operating method of the double-sided polishing machine of this embodiment includes a surface pressure distribution measurement process, a temperature setting process, and a confirmation and adjustment process.

面圧分布測定工程は、両面研磨装置1の導入時に、面圧分布測定装置を用いて上定盤2と下定盤3との間の面圧分布を測定する工程である。
面圧分布測定装置は、格子状に電極を配置したセンサシートを有しており、圧力による電気抵抗値の変化により面圧分布を測定する。面圧分布測定装置としては、例えば大面積用圧力分布測定システムBIG-MAT(ニッタ株式会社製)を採用することができる。
面圧分布測定工程では、研磨パッド23,33が上定盤2と下定盤3とに取り付けられた状態で、複数のセンサシートを周方向に等間隔に配置し、上定盤2を所定の荷重となるまで下降させて面圧分布を測定する。
The surface pressure distribution measuring step is a step of measuring the surface pressure distribution between the upper platen 2 and the lower platen 3 using a surface pressure distribution measuring device when the double-sided polishing apparatus 1 is introduced.
The surface pressure distribution measuring device has a sensor sheet with electrodes arranged in a grid pattern, and measures the surface pressure distribution based on changes in electrical resistance caused by pressure. For example, the large area pressure distribution measuring system BIG-MAT (manufactured by Nitta Corporation) can be used as the surface pressure distribution measuring device.
In the surface pressure distribution measurement process, with the polishing pads 23, 33 attached to the upper platen 2 and the lower platen 3, multiple sensor sheets are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the upper platen 2 is lowered until a predetermined load is reached to measure the surface pressure distribution.

温度設定工程は、導入された両面研磨装置1の面圧分布が一定となる理想とする面圧分布となるように、温度調整用水路17に通水する恒温水の温度を設定する工程である。恒温水の温度は、事前の試験結果に基づいて設定する。例えば、事前の試験によって、恒温水の温度に対する上定盤2の変形量や、恒温水の温度変化1℃当たりの上定盤2の変形量を把握し、この結果に基づいて恒温水の温度を設定する。
例えば、面圧分布測定工程によって、上定盤2の外周側を下方に下げた方が良いと判断された場合は、温度の恒温水を上定盤2の外周側が下方に下がるような温度に設定する。
The temperature setting process is a process of setting the temperature of the constant temperature water passed through the temperature adjustment water passage 17 so that the surface pressure distribution of the installed double-sided polishing apparatus 1 becomes an ideal constant surface pressure distribution. The temperature of the constant temperature water is set based on the results of a previous test. For example, the amount of deformation of the upper surface plate 2 in response to the temperature of the constant temperature water and the amount of deformation of the upper surface plate 2 per 1°C change in temperature of the constant temperature water are determined through a previous test, and the temperature of the constant temperature water is set based on the results.
For example, if it is determined in the surface pressure distribution measuring process that it is better to lower the outer periphery of the upper platen 2 downward, the constant temperature water is set to a temperature that will cause the outer periphery of the upper platen 2 to lower downward.

通水工程では、温度調整用水路17に温度設定工程で設定した温度の恒温水を通水する。
確認調整工程では、上定盤2の形状変化が落ち着いた状態で、面圧分布測定装置を用いて面圧分布の確認を行う。面圧分布が均一となっていなければ、上定盤2の下面が下定盤3の上面と平行となるように恒温水の温度を調整する。上定盤2の下面と下定盤3の上面とを平行とすることによって面圧分布が均一に近づく。
両面研磨装置1の面圧分布が一定となる理想とする面圧分布となったら、確認調整工程を終了する。なお、恒温水の温度の調整のみで調整できない場合には、フタ16の厚み(剛性)や、上定盤用フランジ10の厚みを変更することによる対応も可能であるが、形状が単純で安価であるフタ16の厚みを変更することが好ましい。
In the water passing step, constant temperature water at the temperature set in the temperature setting step is passed through the temperature adjustment water passage 17 .
In the confirmation and adjustment process, after the change in shape of the upper platen 2 has settled, the surface pressure distribution is confirmed using a surface pressure distribution measuring device. If the surface pressure distribution is not uniform, the temperature of the constant temperature water is adjusted so that the lower surface of the upper platen 2 is parallel to the upper surface of the lower platen 3. By making the lower surface of the upper platen 2 and the upper surface of the lower platen 3 parallel, the surface pressure distribution becomes closer to uniform.
When the ideal surface pressure distribution of the double-sided polishing apparatus 1 becomes constant, the confirmation and adjustment process is completed. If the surface pressure distribution cannot be adjusted by adjusting only the temperature of the constant temperature water, it is possible to deal with the problem by changing the thickness (rigidity) of the lid 16 or the thickness of the upper platen flange 10, but it is preferable to change the thickness of the lid 16, which has a simple shape and is inexpensive.

上記実施形態によれば、形状変形機構部9を用いて上定盤2の形状を変形させることによって、上定盤2の下面と下定盤3の上面とを平行に近づけ、面圧分布を均一に近づけることができる。
また、熱で上定盤2の一部を変形させるのではなく、熱により上定盤用フランジ10を変形させて上定盤2を変形させる構造としたことによって、熱の影響が上定盤2に及びにくくなる。これにより、研磨条件に影響を与えることなく上定盤2と下定盤3との間の面圧分布を均一に近づけることができる。
また、上定盤2を直接変形される構造ではないため、小さい熱源による変形が可能となり、また、温度変更に追随する変形速さも向上させることができる。
According to the above embodiment, by deforming the shape of the upper platen 2 using the shape deformation mechanism 9, the lower surface of the upper platen 2 and the upper surface of the lower platen 3 can be made closer to parallel, and the surface pressure distribution can be made closer to uniform.
Furthermore, by adopting a structure in which the upper platen 2 is deformed by deforming the upper platen flange 10 using heat, rather than deforming a part of the upper platen 2 using heat, the influence of heat is less likely to reach the upper platen 2. This makes it possible to make the distribution of surface pressure between the upper platen 2 and the lower platen 3 closer to uniform without affecting the polishing conditions.
Furthermore, since the upper platen 2 is not directly deformed, deformation by a small heat source is possible, and the deformation speed following temperature changes can be improved.

また、熱変形機構20が、上定盤用フランジ10に形成された環状溝11と、環状溝11を塞ぐフタ16とを有し、上定盤用フランジ10とフタ16とが熱膨張係数が異なる金属で形成されていることによって、上定盤用フランジ10の変形量を調整することができる。例えば、熱により金属単体を伸縮させることと比較して、変形の大きさを小さくすることができる。 The thermal deformation mechanism 20 has an annular groove 11 formed in the upper platen flange 10 and a lid 16 that closes the annular groove 11, and the upper platen flange 10 and the lid 16 are made of metals with different thermal expansion coefficients, so that the amount of deformation of the upper platen flange 10 can be adjusted. For example, the magnitude of deformation can be reduced compared to when a metal alone is expanded and contracted by heat.

また、熱変形機構20の環状溝11が、回転軸4に近い位置に形成されていることによって、上定盤用フランジ10の微小な変形に対して、上定盤2の外周位置における変化量を大きくすることができる。
また、環状溝11に突出壁12,13が形成されて、温度調整用水路17が蛇行していることによって、恒温水の熱をより多く上定盤用フランジ10に伝達することができる。
Furthermore, since the annular groove 11 of the thermal deformation mechanism 20 is formed in a position close to the rotating shaft 4, the amount of change at the outer circumferential position of the upper platen 2 can be made large in response to minute deformation of the upper platen flange 10.
Furthermore, by forming the protruding walls 12 and 13 in the annular groove 11 and by forming the temperature adjustment water passage 17 in a serpentine shape, it is possible to transfer more heat from the constant temperature water to the upper surface plate flange 10 .

また、温度調整用水路17の長さが長いと水路出口に近づくにしたがって恒温水の温度が低下するが、本実施形態の温度調整用水路17は二分割されていることによって、周方向の恒温水の温度差をより小さくすることができる。 In addition, if the temperature adjustment water channel 17 is long, the temperature of the constant temperature water will decrease as it approaches the water channel outlet, but by dividing the temperature adjustment water channel 17 in this embodiment into two, the temperature difference of the constant temperature water in the circumferential direction can be made smaller.

また、上定盤用フランジ10および上定盤固定ブラケット22に空気循環孔14,15が形成されていることによって、上定盤2の回転運動に伴い、空気循環孔14,15を介して空気が循環し、上定盤用フランジ10と上定盤固定ブラケット22の接触部周辺を冷却することができ、熱変形機構20の熱が上定盤本体21に伝わることを防止できる。さらに、上定盤用フランジ10の下面温度を下げる効果もある。 In addition, by forming air circulation holes 14, 15 in the upper surface plate flange 10 and the upper surface plate fixing bracket 22, air circulates through the air circulation holes 14, 15 as the upper surface plate 2 rotates, cooling the area around the contact point between the upper surface plate flange 10 and the upper surface plate fixing bracket 22, and preventing the heat of the thermal deformation mechanism 20 from being transferred to the upper surface plate main body 21. In addition, this also has the effect of lowering the underside temperature of the upper surface plate flange 10.

また、上定盤2が、上定盤本体21と、空間Vが形成されている上定盤固定ブラケット22とから構成されていることによって、定盤面側から伝わる研磨熱と温度調整用水路17から伝わる恒温水の熱を遮断することができる。これにより、温度調整用水路17に研磨熱が影響を及び変形量が変化するのを抑制することができる。また、温度調整用水路17に通水された恒温水の熱が定盤面に伝わって研磨条件が変化するのを抑制することができる。 In addition, because the upper surface plate 2 is composed of the upper surface plate body 21 and the upper surface plate fixing bracket 22 in which the space V is formed, it is possible to block the polishing heat transmitted from the surface side of the surface plate and the heat of the constant temperature water transmitted from the temperature adjustment water channel 17. This makes it possible to suppress the influence of the polishing heat on the temperature adjustment water channel 17 and the change in the amount of deformation. It is also possible to suppress the heat of the constant temperature water passed through the temperature adjustment water channel 17 from being transmitted to the surface of the surface plate and causing changes in the polishing conditions.

なお、上記実施形態では、環状溝11に突出壁12,13を配置したが、恒温水による温度分布差が十分に作用していれば、突出壁12,13を設ける必要はない。 In the above embodiment, the protruding walls 12 and 13 are arranged in the annular groove 11, but if the temperature distribution difference caused by the constant temperature water is sufficient, there is no need to provide the protruding walls 12 and 13.

〔第二実施形態〕
次に、本発明に係る第二実施形態の両面研磨装置1Bについて説明する。
上記各実施形態の両面研磨装置1の熱変形機構20は、温度分布差と熱変形量差により上定盤用フランジ10を変形させていたが、これに限ることはない。
図7に示すように、本実施形態の両面研磨装置1Bの上定盤用フランジ10Bは、熱変形機構20B(形状変形機構部9B)として上定盤用フランジ10Bの上面に取り付けられた温度調整用パイプ30を有している。温度調整用パイプ30は、上定盤用フランジ10Bの上面に螺旋状または同心円状に配されている。
本実施形態の熱変形機構20Bは、温度調整用パイプ30に恒温水を供給することによって、上定盤用フランジ10Bを変形させ、上定盤2を変形させることができる。
Second Embodiment
Next, a double-sided polishing machine 1B according to a second embodiment of the present invention will be described.
The thermal deformation mechanism 20 of the double-sided polishing apparatus 1 in each of the above-described embodiments deforms the upper platen flange 10 by using the temperature distribution difference and the thermal deformation amount difference, but the present invention is not limited to this.
7, the upper platen flange 10B of the double-sided polishing apparatus 1B of this embodiment has a temperature adjustment pipe 30 attached to the upper surface of the upper platen flange 10B as a thermal deformation mechanism 20B (shape deformation mechanism 9B). The temperature adjustment pipe 30 is arranged in a spiral or concentric shape on the upper surface of the upper platen flange 10B.
The thermal deformation mechanism 20B of this embodiment can deform the upper surface plate flange 10B and thereby deform the upper surface plate 2 by supplying constant temperature water to the temperature adjustment pipe 30.

なお、上記第一及び第二実施形態では、環状溝11に突出壁12,13を配置したが、恒温水による温度分布差が十分に作用していれば、突出壁12,13を設ける必要はない。 In the first and second embodiments, the protruding walls 12, 13 are disposed in the annular groove 11, but if the temperature distribution difference caused by the constant temperature water is sufficiently effective, there is no need to provide the protruding walls 12, 13.

〔第三実施形態〕
次に、本発明に係る第三実施形態の両面研磨装置1Cについて説明する。
図8に示すように、本実施形態の両面研磨装置1Cの上定盤用フランジ10Cは、熱変形機構20C(形状変形機構部9C)として上定盤用フランジ10Cの上面に取り付けられた上面ヒーター31Aと、上定盤用フランジ10Cの下面に取り付けられた下面ヒーター31Bとを有している。
ヒーター31A,31Bは、上定盤用フランジ10Cの中心近傍を加熱する加熱装置であり、例えば金属の抵抗発熱を利用したフィルム状のヒーターである。ヒーター31A,31Bは、周方向の略全周にわたって配置されている。
ヒーター31A,31Bは、回転軸4に近い位置に形成されている。具体的には、ヒーター31A,31Bは、上定盤2の直径をD1、ヒーター31A,31Bの中心直径をD3(図8参照)とすると、以下の数式(2)を満たすような位置に形成されている。
1/7 < D3/D1 < 1/3・・・ (2)
第一実施形態および第二実施形態の両面研磨装置と同様に、本実施形態の両面研磨装置1Cの上定盤用フランジ10Cおよび上定盤固定ブラケット22は、複数の空気循環孔14,15を有している。
上定盤用フランジ10Cには、軸方向に貫通し、上定盤用フランジ10Cの上面と空間Vとを連通させる複数の第一空気循環孔14(貫通孔)が形成されている。複数の第一空気循環孔14は、ヒーター31A,31Bの径方向外側に形成されている。複数の第一空気循環孔14は、周方向に等間隔で形成されていることが好ましい。
Third Embodiment
Next, a double-sided polishing machine 1C according to a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in Figure 8, the upper platen flange 10C of the double-sided polishing apparatus 1C of this embodiment has an upper surface heater 31A attached to the upper surface of the upper platen flange 10C and a lower surface heater 31B attached to the lower surface of the upper platen flange 10C as a thermal deformation mechanism 20C (shape deformation mechanism part 9C).
The heaters 31A and 31B are heating devices for heating the vicinity of the center of the upper platen flange 10C, and are, for example, film heaters that utilize resistance heating of metal. The heaters 31A and 31B are disposed over substantially the entire circumference in the circumferential direction.
The heaters 31A and 31B are formed at positions close to the rotation shaft 4. Specifically, the heaters 31A and 31B are formed at positions that satisfy the following formula (2), where the diameter of the upper platen 2 is D1 and the central diameter of the heaters 31A and 31B is D3 (see FIG. 8).
1/7 < D3/D1 < 1/3... (2)
Similar to the double-sided polishing apparatuses of the first and second embodiments, the upper platen flange 10C and the upper platen fixing bracket 22 of the double-sided polishing apparatus 1C of this embodiment have a plurality of air circulation holes 14, 15.
The upper platen flange 10C is formed with a plurality of first air circulation holes 14 (through holes) that penetrate in the axial direction and communicate the upper surface of the upper platen flange 10C with the space V. The plurality of first air circulation holes 14 are formed radially outside the heaters 31A, 31B. The plurality of first air circulation holes 14 are preferably formed at equal intervals in the circumferential direction.

本実施形態の熱変形機構20Cは、ヒーター31A,31Bに電力を供給することによって、上定盤用フランジ10Cを変形させ、上定盤2を変形させることができる。 In this embodiment, the thermal deformation mechanism 20C can deform the upper platen flange 10C and deform the upper platen 2 by supplying power to the heaters 31A and 31B.

例えば、上面ヒーター31Aのみに通電すると、上定盤用フランジ10Cの上面が下面よりも膨張することによって、外周側が下方に下がるように上定盤用フランジ10Cが変形する。上定盤用フランジ10Cの変形により上定盤用フランジ10Cに接続されている上定盤固定ブラケット22が変形し、これに伴い、上定盤本体21を外周側が下方に下がるように変形する。
また、下面ヒーター31Bのみに通電すると、上定盤用フランジ10Cの下面が上面よりも膨張することによって、外周側が上方に上がるように上定盤用フランジ10Cが変形する。上定盤用フランジ10Cの変形により上定盤用フランジ10Cに接続されている上定盤固定ブラケット22が変形し、これに伴い、上定盤本体21を外周側が上方に上がるように変形する。
For example, when only the upper surface heater 31A is energized, the upper surface of the upper surface flange 10C expands more than the lower surface, and the upper surface flange 10C deforms so that the outer periphery thereof lowers. The deformation of the upper surface flange 10C deforms the upper surface plate fixing bracket 22 connected to the upper surface plate flange 10C, and accordingly, the upper surface plate main body 21 deforms so that the outer periphery thereof lowers.
Furthermore, when only the lower surface heater 31B is energized, the lower surface of the upper surface flange 10C expands more than the upper surface, causing the upper surface flange 10C to deform so that the outer periphery rises upward. The deformation of the upper surface flange 10C causes the upper surface plate fixing bracket 22 connected to the upper surface plate flange 10C to deform, and accordingly the upper surface plate main body 21 deforms so that the outer periphery rises upward.

さらに、ヒーター31A,31Bの温度を微調整することによって、変形量を調整することが可能となる。 Furthermore, the amount of deformation can be adjusted by finely adjusting the temperature of heaters 31A and 31B.

上記実施形態によれば、温度調整に液体を使用することがないため、防水構造などが不要となり、構造の簡素化を図ることができる。
また、上定盤用フランジ10Cおよび上定盤固定ブラケット22に空気循環孔14,15が形成されていることによって、上定盤2の回転運動に伴い、空気循環孔14,15を介して空気が循環し、上定盤用フランジ10Cと上定盤固定ブラケット22の接触部周辺を冷却することができ、ヒーター31A、31Bの熱が上定盤本体21に伝わることを防止できる。
これにより、ヒーター31A,31Bの熱が定盤面に伝わって研磨条件が変化するのを抑制することができる。
According to the above embodiment, since no liquid is used for temperature adjustment, a waterproof structure or the like is not required, and the structure can be simplified.
In addition, air circulation holes 14, 15 are formed in the upper platen flange 10C and the upper platen fixing bracket 22, so that air circulates through the air circulation holes 14, 15 as the upper platen 2 rotates, cooling the area around the contact point between the upper platen flange 10C and the upper platen fixing bracket 22 and preventing the heat from the heaters 31A, 31B from being transmitted to the upper platen main body 21.
This makes it possible to suppress changes in the polishing conditions caused by the heat from the heaters 31A and 31B being transmitted to the platen surface.

なお、上記第三実施形態の両面研磨装置1Cでは、上定盤用フランジ10の下方に形成される空間Vは省略してもよく、その場合、空気循環孔15も省略してよい。 In addition, in the double-sided polishing machine 1C of the third embodiment described above, the space V formed below the upper platen flange 10 may be omitted, in which case the air circulation hole 15 may also be omitted.

また、上記各実施形態では、定盤2,3は恒温室24,34を有しているが、定盤用恒温水が必要なければ、恒温室24,34を省略してもよい。 In addition, in each of the above embodiments, the base plates 2 and 3 have temperature-controlled chambers 24 and 34, but if constant temperature water for the base plates is not required, the temperature-controlled chambers 24 and 34 may be omitted.

本発明の両面研磨装置1の形状変形機構部9の作用を確認した実施例について説明する。
<実施例1>
実施例1では、両面研磨装置1の形状変形機構部9の作用を確認すべく、形状変形機構部9の温度調整用水路17に恒温水を通水して、上定盤2の変形量を測定した。
An example in which the function of the shape deformation mechanism 9 of the double-sided polishing apparatus 1 of the present invention was confirmed will be described.
Example 1
In Example 1, in order to confirm the function of the shape deformation mechanism 9 of the double-sided polishing apparatus 1, constant temperature water was passed through the temperature adjustment water passage 17 of the shape deformation mechanism 9, and the deformation amount of the upper platen 2 was measured.

上定盤2の変形量は、上定盤2と下定盤3が両面研磨装置1に取り付けられた状態で上定盤2の直下に真直度形状測定機(日立造船株式会社製)を設置し、直径方向に等ピッチで測定を行った。 The amount of deformation of the upper platen 2 was measured at equal intervals in the diametric direction by placing a straightness shape measuring instrument (manufactured by Hitachi Zosen Corporation) directly below the upper platen 2 with the upper platen 2 and lower platen 3 attached to the double-sided polishing device 1.

図9は、恒温水の温度と上定盤2の変形量との関係を示すグラフである。図9に示すグラフの横軸は定盤直径方向の測定位置であり、縦軸は変形量である。測定位置は、図10に一点鎖線で示す直線L上に設定し、上定盤2の外周点P1,P2の間で1000ポイントを測定した。図9のグラフには100ポイント間隔で変形量をプロットした。変形量は、上定盤2の最外周の下端を通る水平面から上定盤2の底面までの上下方向の距離である。 Figure 9 is a graph showing the relationship between the temperature of the constant temperature water and the amount of deformation of the upper platen 2. The horizontal axis of the graph shown in Figure 9 is the measurement position in the diameter direction of the platen, and the vertical axis is the amount of deformation. The measurement positions were set on the straight line L shown by the dashed line in Figure 10, and measurements were taken at 1,000 points between the outer periphery points P1 and P2 of the upper platen 2. The amount of deformation was plotted at intervals of 100 points on the graph in Figure 9. The amount of deformation is the vertical distance from the horizontal plane passing through the bottom end of the outermost periphery of the upper platen 2 to the bottom surface of the upper platen 2.

図9のグラフからわかるように、形状変形機構部9の温度調整用水路17に所定の基準温度の恒温水を通水した場合は、上定盤2の中心付近で測定された最大の変形量が+23μmとなった。
また、形状変形機構部9の温度調整用水路17に所定の基準温度-5℃の恒温水を通水した場合は、上定盤2の中心付近で測定された最大の変形量が-68μmとなった。
一方、形状変形機構部9の温度調整用水路17に所定の基準温度+5℃の恒温水を通水した場合は、上定盤2の中心付近で測定された最大の変形量が+111μmとなった。
すなわち、変形幅は、179μm/10℃となり、1℃当たりの変形量は、17.9μmとなった。変形量は温度に対してほぼ比例した変形となった。
As can be seen from the graph in Figure 9, when constant temperature water at a predetermined reference temperature was passed through the temperature adjustment water channel 17 of the shape deformation mechanism part 9, the maximum deformation amount measured near the center of the upper surface plate 2 was +23 μm.
When constant temperature water at a predetermined reference temperature of -5°C was passed through the temperature control water passage 17 of the shape deformation mechanism 9, the maximum deformation amount measured near the center of the upper surface plate 2 was -68 µm.
On the other hand, when constant temperature water at a predetermined reference temperature of +5° C. was passed through the temperature adjustment water channel 17 of the shape deformation mechanism 9, the maximum deformation amount measured near the center of the upper surface plate 2 was +111 μm.
That is, the deformation width was 179 μm/10° C., and the deformation amount per 1° C. was 17.9 μm. The deformation amount was almost proportional to the temperature.

<実施例2>
実施例2では、上定盤2を変形させた状態で、上定盤2と下定盤3との間の面圧分布を測定した。測定には既述の面圧分布測定装置を用いた。また、測定条件は図9で示した3条件とした。
Example 2
In Example 2, the surface pressure distribution between the upper platen 2 and the lower platen 3 was measured while the upper platen 2 was deformed. The above-mentioned surface pressure distribution measuring device was used for the measurement. The measurement conditions were the three conditions shown in FIG. 9.

測定の結果、基準温度-5℃の恒温水を通水した場合は定盤内周側が高い面圧分布、基準温度+5℃の恒温水を通水した場合は定盤外周側が高い面圧分布となり変形量の測定から想定される結果と合致した。 The measurement results showed that when constant temperature water with a reference temperature of -5°C was passed through, the inner circumference of the surface plate had a higher surface pressure distribution, whereas when constant temperature water with a reference temperature of +5°C was passed through, the outer circumference of the surface plate had a higher surface pressure distribution, which matched the results expected from the deformation measurements.

1…両面研磨装置、2…上定盤、3…下定盤、4,5…回転軸、6…キャリアプレート、7…サンギア、8…インターナルギア、9…形状変形機構部、10…上定盤用フランジ、11…環状溝、12…第一突出壁、13…第二突出壁、14…第一空気循環孔、15…第二空気循環孔、16…フタ、17…温度調整用水路、20…熱変形機構、21…上定盤本体、22…上定盤固定ブラケット、23,33…研磨パッド、24,34…恒温室、30…温度調整用パイプ、31A,31B…ヒーター、111…第一溝、112…第二溝、V…空間、W…ウェーハ。 1... double-sided polishing machine, 2... upper surface plate, 3... lower surface plate, 4, 5... rotating shaft, 6... carrier plate, 7... sun gear, 8... internal gear, 9... shape deformation mechanism, 10... flange for upper surface plate, 11... annular groove, 12... first protruding wall, 13... second protruding wall, 14... first air circulation hole, 15... second air circulation hole, 16... lid, 17... temperature control water channel, 20... thermal deformation mechanism, 21... upper surface plate body, 22... upper surface plate fixing bracket, 23, 33... polishing pad, 24, 34... thermostatic chamber, 30... temperature control pipe, 31A, 31B... heater, 111... first groove, 112... second groove, V... space, W... wafer.

Claims (8)

上定盤と、
下定盤と、
前記上定盤を回転させる回転軸と、
前記上定盤を変形させる形状変形機構部と、備え、
前記形状変形機構部は、
前記回転軸の下端に接続され、かつ、前記上定盤の上面に固定されている上定盤用フランジと、前記上定盤用フランジに熱を加えて変形させる熱変形機構を有し、
前記熱変形機構は、
前記上定盤用フランジの上面に前記回転軸の軸線を中心軸とする周方向の略全周にわたって形成された環状溝と、
前記環状溝を塞ぐとともに前記上定盤用フランジに固定され、前記環状溝との間に温度調整用水路を形成するフタと、を有し、
前記環状溝は、前記上定盤の直径をD1、前記環状溝の中心直径をD2としたとき、以下の数式を満たすような位置に形成されている両面研磨装置。
1/7 < D2/D1 < 1/3
The upper surface plate and
Lower surface plate and
A rotation shaft that rotates the upper platen;
A shape deformation mechanism that deforms the upper platen,
The shape deformation mechanism includes:
a flange for an upper surface plate connected to a lower end of the rotating shaft and fixed to an upper surface of the upper surface plate; and a thermal deformation mechanism for applying heat to the flange for the upper surface plate to deform the flange ,
The thermal deformation mechanism includes:
an annular groove formed on an upper surface of the upper platen flange over substantially the entire circumference in a circumferential direction with the axis of the rotating shaft as a center axis;
a lid that closes the annular groove and is fixed to the upper platen flange to form a temperature adjustment water channel between the annular groove and the lid,
A double-sided polishing apparatus , wherein the annular groove is formed at a position that satisfies the following formula, where D1 is the diameter of the upper platen and D2 is the central diameter of the annular groove .
1/7 < D2/D1 < 1/3
請求項に記載の両面研磨装置において、
前記環状溝は、前記周方向に沿って蛇行している両面研磨装置。
2. The double-sided polishing apparatus according to claim 1 ,
The annular groove snakes along the circumferential direction.
請求項または請求項に記載の両面研磨装置において、
前記環状溝が分割されている両面研磨装置。
3. The double-sided polishing apparatus according to claim 1 ,
A double-sided polishing apparatus in which the annular groove is divided.
請求項から請求項のいずれか一項に記載の両面研磨装置において、
前記フタを形成する金属の熱膨張係数は、前記上定盤用フランジを形成する金属の熱膨張係数と異なる両面研磨装置。
4. The double-sided polishing apparatus according to claim 1 ,
A double-sided polishing apparatus in which the thermal expansion coefficient of the metal forming the lid is different from the thermal expansion coefficient of the metal forming the upper platen flange.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の両面研磨装置において、
前記上定盤は、上定盤本体と、前記上定盤本体と前記上定盤用フランジとを接続し、中央部に孔が形成されて前記上定盤用フランジに塞がれた空間が形成された上定盤固定ブラケットとを有し、
前記上定盤用フランジおよび前記上定盤固定ブラケットは、前記空間に空気を取り込む複数の空気循環孔を有する両面研磨装置。
5. The double-sided polishing apparatus according to claim 1 ,
The upper surface plate includes an upper surface plate body, and an upper surface plate fixing bracket that connects the upper surface plate body and the upper surface plate flange and has a hole formed in a central portion to form a space blocked by the upper surface plate flange,
In a double-sided polishing apparatus, the upper platen flange and the upper platen fixing bracket have a plurality of air circulation holes for taking in air into the space.
上定盤と、The upper surface plate and
下定盤と、Lower surface plate and
前記上定盤を回転させる回転軸と、A rotation shaft that rotates the upper platen;
前記上定盤を変形させる形状変形機構部と、を備え、A shape deformation mechanism that deforms the upper platen,
前記形状変形機構部は、The shape deformation mechanism includes:
前記回転軸の下端に接続され、かつ、前記上定盤の上面に固定されている上定盤用フランジと、前記上定盤用フランジに熱を加えて変形させる熱変形機構を有し、a flange for an upper surface plate connected to a lower end of the rotating shaft and fixed to an upper surface of the upper surface plate; and a thermal deformation mechanism for applying heat to the flange for the upper surface plate to deform the flange,
前記上定盤は、上定盤本体と、前記上定盤本体と前記上定盤用フランジとを接続し、中央部に孔が形成されて前記上定盤用フランジに塞がれた空間が形成された上定盤固定ブラケットとを有し、The upper surface plate includes an upper surface plate body, and an upper surface plate fixing bracket that connects the upper surface plate body and the upper surface plate flange and has a hole formed in a central portion to form a space blocked by the upper surface plate flange,
前記上定盤用フランジおよび前記上定盤固定ブラケットは、前記空間に空気を取り込む複数の空気循環孔を有する両面研磨装置。In a double-sided polishing apparatus, the upper platen flange and the upper platen fixing bracket have a plurality of air circulation holes for taking in air into the space.
上定盤と、
下定盤と、
前記上定盤を回転させる回転軸と、
前記上定盤を変形させる形状変形機構部と、を備え、
前記形状変形機構部は、
前記回転軸の下端に接続され、かつ、前記上定盤の上面に固定されている上定盤用フランジと、前記上定盤用フランジに熱を加えて変形させる熱変形機構を有し、
前記熱変形機構は、
前記上定盤用フランジの上面および下面に前記回転軸の軸線を中心軸とする周方向の略全周にわたって配置されたヒーターを有し、
前記ヒーターは、前記上定盤の直径をD1、前記ヒーターの中心直径をD3としたとき、以下の数式を満たすような位置に形成されている両面研磨装置。
1/7 < D3/D1 < 1/3
The upper surface plate and
Lower surface plate and
A rotation shaft that rotates the upper platen;
A shape deformation mechanism that deforms the upper platen,
The shape deformation mechanism includes:
a flange for an upper surface plate connected to a lower end of the rotating shaft and fixed to an upper surface of the upper surface plate; and a thermal deformation mechanism for applying heat to the flange for the upper surface plate to deform the flange,
The thermal deformation mechanism includes:
a heater disposed on an upper surface and a lower surface of the upper surface plate flange over substantially the entire circumference in a circumferential direction with the axis of the rotating shaft as a central axis;
A double-sided polishing apparatus, wherein the heater is disposed at a position that satisfies the following formula, where D1 is the diameter of the upper platen and D3 is the central diameter of the heater.
1/7 < D3/D1 < 1/3
請求項7に記載の両面研磨装置において、
前記上定盤は、上定盤本体と、前記上定盤本体と前記上定盤用フランジとを接続する上定盤固定ブラケットとを有し、
前記上定盤用フランジ上の前記ヒーターよりも径方向外側に形成された複数の貫通孔を
有する両面研磨装置。
8. The double-sided polishing apparatus according to claim 7,
The upper surface plate has an upper surface plate body and an upper surface plate fixing bracket that connects the upper surface plate body and the upper surface plate flange,
a double-sided polishing apparatus having a plurality of through holes formed on the upper platen flange radially outward of the heater;
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