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JP6842859B2 - ドレッシング装置、研磨装置、ホルダー、ハウジング及びドレッシング方法 - Google Patents

ドレッシング装置、研磨装置、ホルダー、ハウジング及びドレッシング方法 Download PDF

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JP6842859B2
JP6842859B2 JP2016158456A JP2016158456A JP6842859B2 JP 6842859 B2 JP6842859 B2 JP 6842859B2 JP 2016158456 A JP2016158456 A JP 2016158456A JP 2016158456 A JP2016158456 A JP 2016158456A JP 6842859 B2 JP6842859 B2 JP 6842859B2
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Description

本発明は、ドレッシング装置、研磨装置、ホルダー、ハウジング及びドレッシング方法に関する。
半導体の微細化が進むにつれて、水平方向の寸法の縮小化とともに、垂直方向の構造も複雑化している。このため、半導体基板(ウエハ)表面を平坦化し、加工を容易にする技術の必要性が高まっている。このような平坦化技術の中で、とりわけ重要度を増しているのが、化学機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)技術である。
CMP技術を用いる研磨装置は、研磨液を滴下しながら、研磨ヘッドにより保持された半導体基板を、研磨パッドに摺接させて研磨する。基板の研磨を行うと、研磨パッドの表面に付着した砥粒や研磨屑によって、また、研磨パッドの特性の変化によって、研磨性能は徐々に劣化する。そこで、CMPにおいては、研磨中や研磨後に、研磨パッドの表面の付着物を除去して目立てを行い、表面状態を回復させるドレッシング(コンディショニング)と呼ばれる処理が行われるのが一般的である。
例えば、特許文献1には、ドレッサの回転軸を中空化しそこに処理液を供給する供給ポートを備えたドレッサと、ドレッサの外周側に処理液を吸引する吸引ポートを備え固定されているカバーとを備える研磨システムが開示されている。また、カバーに設けられた穴をドレッサの回転軸が貫通している。
米国特許6508697号公報
しかしながら、特許文献1のように、ドレッサの回転軸を中空化する構造には、以下の実用的な課題が残る。カバーに設けられた穴とドレッサの回転軸との間の接触シールが研磨液(スラリーともいう)により劣化するため、メンテナンス頻度が増える。実用化しようとすると、吸引ポートに挿入されるホースが回転により絡まないように回転軸上にロータリージョイントを設置する必要がある。そのため、回転軸上に押付け力を発生するシリンダを設置できないため、荷重作用軸が回転軸から水平にオフセットしてしまい、回転軸にモーメントが作用し摺動抵抗力が増える。従って、滑らかな押付け力の制御ができない。
また、特許文献1にように、ドレッサの外周側に処理液を吸引する吸引ポートを設けた場合には、ドレッサ中心付近に固着する研磨液やデブリの除去が十分にできないという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、メンテナンス頻度を低減し、滑らかな押付け力の制御を可能とし、中心付近に固着する研磨液やデブリの除去能力を向上することを可能とするドレッシング装置、研磨装置、ホルダー、ハウジング及びドレッシング方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様に係るドレッシング装置は、内側に開口を有し且つ基板を研磨する研磨面を目立てするディスクと、回転可能であり、下面側に前記ディスクが連結され、前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する第1の流路が設けられたホルダーと、前記ホルダーの上面に対して間隔を有して設けられており、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の開口が前記ホルダーの上面に対向するように固定され且つ当該第2の流路が処理液の供給源及び吸引源に接続されるハウジングと、を備え、処理液が前記第2の流路及び前記第1の流路を順に通って前記供給源から前記研磨面に供給され、前記研磨面上の処理液が前記第1の流路及び前記第2の流路を順に通って前記吸引源によって吸引される。
この構成によれば、研磨液が通る第1の流路と第2の流路との間に接触シールを設けていないので、接触シールの劣化が発生せず、メンテナンス頻度を低減することができる。供給源及び吸引源に接続される配管(例えば、ホース)は、固定されたハウジングに接続されるので、ホルダーの回転軸上にロータリージョイントを設置する必要がない。このため、ホルダーの回転軸上に押付け力を発生する部材を設置できるため、滑らかな押付け力の制御ができる。更に、吸引源によって吸引されることによって、ディスクの開口の外縁より内側が陰圧傾向になり、ディスク面が研磨面に倣う押し付け力が発生するので、ドレッシング効率の向上が期待できる。また、ディスクの開口の外縁より内側から吸引することができるので、中心付近に固着する研磨液やデブリの除去効率を向上させることができる。また、もしホルダーとハウジングの間から処理液が溢れた場合でも、ホルダー(具体的には上面傾斜部)をつたいドレッサ周囲に処理液を供給できるので、従来の供給方法に比べてパッド面に均一に処理液を供給できる。更にドレッシングのための処理液の供給であれば、ホルダーを通過してドレッサ内部から処理液を供給すること、及びホルダーとハウジングの間から処理液を溢れさせてドレッサ周囲に処理液を供給することの両方を行うこともでき、広範囲かつドレス処理面近傍に均一に処理液を供給することができる。
本発明の第2の態様に係るドレッシング装置は、第1の態様に係るドレッシング装置であって、前記ハウジングは、前記第2の流路の開口が形成され且つ下方に突出している突出部を有し、前記ホルダーの上面側には、前記第1の流路の一部を形成し且つ前記突出部の少なくとも一部の周囲を囲む溝が形成されている。
この構成によれば、ハウジングの下向きの突出部とホルダーの溝との間は、下向きの凸形状と凹形状のラビリンス構造となり非接触シールを構成する。これにより、溝の深さ分を超えるような圧力をホルダー内下方流路に発生させないように流量を調節すれば、溝から溢れずに処理液を供給することができる。また、研磨液が通る第1の流路と第2の流路との間にシールを設けていないので、シールの劣化が発生せず、メンテナンス頻度を低減することができる。
本発明の第3の態様に係るドレッシング装置は、第1または2の態様に係るドレッシング装置であって、前記ハウジングの前記第2の流路の連通先を、前記供給源と前記吸引源との間で切り替える切替部を更に備える。
この構成によれば、供給源に切り替えた場合に、除去しにくいデブリであっても、高圧の処理液(例えば、薬液)を噴射して研磨面からデブリを浮かすことができる。その後、ディスクを含むドレッシングヘッドの位置を移動させることなく、吸引源に切り替えることにより、浮かされたデブリを処理液とともに吸引して排出することができる。
本発明の第4の態様に係るドレッシング装置は、第3の態様に係るドレッシング装置であって、前記ハウジングの前記第2の流路を前記供給源または前記吸引源のいずれかに連通するよう前記切替部を制御する制御部を更に備える。
この構成によれば、ハウジングの流路の連通先の切り替えを自動で行うことができるので、ドレッシング効率を向上させることができる。
本発明の第5の態様に係るドレッシング装置は、第1から4のいずれかの態様に係るドレッシング装置であって、前記ハウジングには、前記第2の流路上に、前記処理液を一時的に貯めることが可能なチャンバーが設けられている。
この構成によれば、チャンバーに蓄えられた処理液が継続して研磨面に供給することができる。また、チャンバーに蓄えられた処理液を継続して外部に排出することができる。
本発明の第6の態様に係るドレッシング装置は、第5の態様に係るドレッシング装置であって、前記ハウジングには、前記チャンバーに連通しており且つ前記ハウジングの下面側に形成され且つ互いに間隔を設けて略放射状に配置されている複数の孔が形成されており、当該孔の一つと前記チャンバーから形成される前記第2の流路を複数有している。
この構成によれば、複数の孔から均一に処理液をホルダーの上面に落とすことができ、ディスクの内側の領域により均一に処理液を供給することができる。
本発明の第7の態様に係るドレッシング装置は、第5または6の態様に係るドレッシング装置であって、前記チャンバーは前記ホルダーの回転軸を囲んでおり、略円環状の形状を有する。
この構成によれば、ホルダーの回転軸の回りに処理液を一時的に蓄えて、より均一に処理液を研磨面に供給することができる。
本発明の第8の態様に係るドレッシング装置は、第2の態様に係るドレッシング装置であって、前記ホルダーは、互いに間隔を設けて略放射状に配置されている複数の孔が形成されており、前記溝は、前記複数の孔に連通し且つ円環状であり、当該孔の一つと当該溝から形成される前記第1の流路を複数有しており、前記突出部の端と前記溝の底との間の距離は、前記ハウジングのうち前記突出部が設けられていない部分の下面と前記ホルダーの上面との間の距離より長い。
この構成によれば、溝内に処理液をなるべく留めるようにして、処理液が溝から外に流れないようにすることができる。
本発明の第9の態様に係るドレッシング装置は、第1から8のいずれかの態様に係るドレッシング装置であって、前記第1の流路は、下面側に進むに従って前記ホルダーの回転軸に近くなるように傾斜している。
この構成によれば、滑らかに処理液を回転軸方向に供給することができる。
本発明の第10の態様に係るドレッシング装置は、第1から9のいずれかの態様に係るドレッシング装置であって、前記ホルダーの下面側に、複数の穴が設けられており且つ前記第1の流路の開口を覆う整流板が設けられている。
この構成によれば、研磨面に処理液が供給される際には、第1の流路を通った処理液が整流板を通って研磨面に供給される。このため、第1の流路から落ちた処理液が、整流板の形成された複数の穴から落ちることにより、より均一に研磨面に処理液が供給される。また、研磨面から処理液が吸引される際には、整流板を通った処理液が第1の流路を通して吸引される。このため、研磨面上の処理液を、常時、円周方向において一様に吸引することができ、より均一に研磨面から処理液を吸引することができる。
本発明の第11の態様に係る研磨装置は、回転可能な回転軸を更に備え、前記ホルダーは、取り外し可能に前記回転軸に連結されている。
この構成によれば、ホルダーをドレッシング装置から取り外すことができるので、ホルダー内の後述する第1の流路に研磨液が固着したとしても、容易に除去することができる。よって、研磨液の除去のメンテナンス性が向上する。
本発明の第12の態様に係る研磨装置は、回動可能なアームを更に備え、前記ハウジングは、取り外し可能に前記アームに連結されている。
この構成によれば、ハウジングをドレッシング装置から取り外すことができるので、ハウジング内の第2の流路に研磨液が固着したとしても、容易に除去することができる。よって、研磨液の除去のメンテナンス性が向上する。
本発明の第13の態様に係る研磨装置は、第1から10のいずれかの態様に係るドレッシング装置を備える。
この構成によれば、研磨装置において、メンテナンス頻度を低減し、滑らかな押付け力の制御を可能とし、中心付近に固着する研磨液やデブリの除去能力を向上することができる。
本発明の第14の態様に係るホルダーは、ドレッシング装置において固定されたハウジングと共に用いる部品であるホルダーであって、回転可能であり、下面側にディスクが連結可能であり、前記ディスクが連結されたときの前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する流路が設けられたホルダーである。
本発明の第15の態様に係るハウジングは、ドレッシング装置において回転可能なホルダーと共に用いる部品であるハウジングであって、前記ホルダーの上面に対して間隔を有して設けられ、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の一端が前記ホルダーの上面に対向するように固定され且つ当該第2の流路が処理液の供給源及び吸引源に接続されるハウジングである。
本発明の第16の態様に係るドレッシング方法は、内側に開口を有し且つ基板を研磨する研磨面を目立てするディスクと、回転可能であり、下面側に前記ディスクが連結され、前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する第1の流路が設けられたホルダーと、前記ホルダーの上面に対して間隔を有して設けられており、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の一端が前記ホルダーの上面に対向するように固定されたハウジングと、を備えるドレッシング装置が実行するドレッシング方法であって、ドレッシング中に、前記第2の流路及び前記第1の流路を順に通って純水を前記研磨面に供給する工程と、ドレッシング中に、前記第1の流路及び前記第2の流路を順に通って前記研磨面上の処理液を吸引する工程と、を有する。
この構成によれば、ドレッシング中に処理液を供給することができるから、ドレス処理点への水量を安定供給することができる。このため、ドレッシング効果の向上が期待でき、生産性向上に寄与できる。また、ドレッシング中に処理液を吸引するから、研磨面上のデブリを除去することができる。研磨面のコンディショニングを効率良く実施でき、スクラッチソースの取り残しを少なくでき、生産性向上に寄与できる。
本発明の第17の態様に係るドレッシング方法は、第16の態様に係るドレッシング方法であって、研磨ヘッドによる研磨中に、前記第2の流路及び前記第1の流路を順に通って研磨液を前記研磨面に供給する工程と、アドマイザによる洗浄水の供給中に、前記第1の流路及び前記第2の流路を順に通って前記研磨面上の処理液を吸引する工程と、を更に有する。
この構成によれば、軽いドレッシングをしながら、研磨液を供給することができる。また、アドマイザによる洗浄水の供給中に、ドレスカス及び/または研磨カスを含む処理液を研磨面上から吸引して排出することができる。
本発明に係るドレッシング装置によれば、研磨液が通る第1の流路と第2の流路との間に接触シールを設けていないので、接触シールの劣化が発生せず、メンテナンス頻度を低減することができる。また供給源及び吸引源に接続される配管(例えば、ホース)は、固定されたハウジングに接続されるので、ホルダーの回転軸上にロータリージョイントを設置する必要がない。このため、ホルダーの回転軸上に押付け力を発生する部材を設置できるため、滑らかな押付け力の制御ができる。更に、吸引源によって吸引されることによって、ディスクの開口の外縁より内側が陰圧傾向になり、ディスク面が研磨面に倣う押し付け力が発生するので、ドレッシング効率の向上が期待できる。また、ディスクの内周より内側から吸引することができるので、中心付近に固着する研磨液やデブリの除去効率を向上させることができる。また、もしホルダーとハウジングの間から処理液が溢れた場合でも、ホルダー(具体的には上面傾斜部)をつたいドレッサ周囲に処理液を供給できるので、従来の供給方法に比べてパッド面に均一に処理液を供給できる。更にドレッシングのための処理液の供給であれば、ホルダーを通過してドレッサ内部から処理液を供給すること、及びホルダーとハウジングの間から処理液を溢れさせてドレッサ周囲に処理液を供給することの両方を行うこともでき、広範囲かつドレス処理面近傍に均一に処理液を供給することができる。
本発明に係るドレッシング方法によれば、ドレッシング中に処理液を供給することができるから、ドレス処理点への水量を安定供給することができる。このため、ドレッシング効果の向上が期待でき、生産性向上に寄与できる。また、ドレッシング中に処理液を吸引するから、研磨面上のデブリを除去することができる。研磨面のコンディショニングを効率良く実施でき、スクラッチソースの取り残しを少なくでき、生産性向上に寄与できる。
本発明の実施形態に係る研磨装置100の全体構成を示す平面図である。 本実施形態に係るドレッシング装置の概略を示す構成図である。 ドレッサ33の概略を示す斜視図である。 図3のAA断面の概略図である。 ドレッサ33の一部分の斜視図である。 ハウジング54を上から見た斜視図である。 ハウジング54を裏から見た斜視図である。 図5のBB断面の断面図である。 ホルダー55の斜視図である。 ホルダー55を上から見た平面図である。 ホルダー55を下から見た平面図である。 図11において整流板130を取り除いた場合の平面図である。 図5のCC断面の断面図である。 図13の領域Rの拡大図である。 図13のDD断面の断面図である。 本実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例に係るドレッシング装置の概略を示す構成図である。
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る研磨装置100は、研磨対象物の被研磨面と研磨部材とを相対的に摺動させて被研磨面を研磨する。本実施形態に係る研磨対象物は基板であり、基板の一例としてウエハを例に説明する。また、本実施形態では、研磨部材として研磨パッドを例に説明する。
図1は本発明の実施形態に係る研磨装置100の全体構成を示す平面図である。図1に示すように、この研磨装置100は、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は隔壁1a,1bによってロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。これらのロード/アンロード部2、研磨部3、および洗浄部4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。洗浄部4は、第1洗浄室190と、第1搬送室191と、第2洗浄室192と、第2搬送室193と、乾燥室194とに区画されている。また、研磨装置100は、基板処理動作を制御する制御部5を有している。
ロード/アンロード部2は、多数のウエハ(基板)をストックするウエハカセットが載置される2つ以上(本実施形態では4つ)のフロントロード部20を備えている。これらのフロントロード部20はハウジング1に隣接して配置され、研磨装置100の幅方向(長手方向と垂直な方向)に沿って配列されている。フロントロード部20には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができるようになっている。ここで、SMIF、FOUPは、内部にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
また、ロード/アンロード部2には、フロントロード部20の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上にウエハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット(ローダー)22が設置されている。搬送ロボット22は走行機構21上を移動することによってフロントロード部20に搭載されたウエハカセットにアクセスできるようになっている。搬送ロボット22は上下に2つのハンドを備えており、上側のハンドを処理されたウエハをウエハカセットに戻すときに使用し、下側のハンドを処理前のウエハをウエハカセットから取り出すときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット22の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、ウエハを反転させることができるように構成されている。
ロード/アンロード部2は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード/アンロード部2の内部は、研磨装置100外部、研磨部3、および洗浄部4のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部3は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部3の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部4の内部圧力よりも低く維持されている。ロード/アンロード部2には、HEPAフィルタ、ULPAフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。
研磨部3は、ウエハの研磨(平坦化)が行われる領域であり、第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dを備えている。これらの第1研磨ユニット3A、第2研磨ユニット3B、第3研磨ユニット3C、および第4研磨ユニット3Dは、図1に示すように、研磨装置100の長手方向に沿って配列されている。
図1に示すように、第1研磨ユニット3Aは、研磨面を有する研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Aと、ウエハを保持しかつウエハをテーブル30A上の研磨パッド10に押圧しながら研磨するためのトップリング(研磨ヘッド)31Aと、研磨パッド10に研磨液やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための研磨液供給ノズル(研磨液供給部)32Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ33Aと、研磨面に流体を噴射するとともに研磨面の上にある流体を吸引するアドマイザ34Aとを備えている。例えば、流体は、気体(例えば窒素ガス)、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体、液体(例えば純水)である。流体は、液体が霧状になったものでもよい。
同様に、第2研磨ユニット3Bは、研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Bと、トップリング(研磨ヘッド)31Bと、研磨液供給ノズル32Bと、ドレッサ33Bと、アドマイザ34Bとを備えており、第3研磨ユニット3Cは、研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Cと、トップリング(研磨ヘッド)31Cと、研磨液供給ノズル32Cと、ドレッサ33Cと、アドマイザ34Cとを備えており、第4研磨ユニット3Dは、研磨パッド10が取り付けられたテーブル30Dと、トップリング(研磨ヘッド)31Dと、研磨液供給ノズル32Dと、ドレッサ33Dと、アドマイザ34Dとを備えている。
アドマイザ34A、34B、34C、34Dは、高圧洗浄水を噴射するノズルであり、研磨終了後または研磨終盤の水研磨時に研磨パッド面へ噴射する。
次に、ウエハを搬送するための搬送機構について説明する。図1に示すように、第1研磨ユニット3Aおよび第2研磨ユニット3Bに隣接して、第1リニアトランスポータ6が配置されている。この第1リニアトランスポータ6は、第1研磨ユニット3A,第2研磨ユニット3Bが配列する方向に沿った4つの搬送位置(ロード/アンロード部側から順番に第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4とする)の間でウエハを搬送する機構である。
また、第3研磨ユニット3Cおよび第4研磨ユニット3Dに隣接して、第2リニアトランスポータ7が配置されている。この第2リニアトランスポータ7は、第3研磨ユニット3C、第4研磨ユニット3Dが配列する方向に沿った3つの搬送位置(ロード/アンロード部側から順番に第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7とする)の間でウエハを搬送する機構である。
ウエハは、第1リニアトランスポータ6によって第1研磨ユニット3A,第2研磨ユニット3Bに搬送される。上述したように、第1研磨ユニット3Aのトップリング31Aは、トップリングヘッド(不図示)のスイング動作により研磨位置と第2搬送位置TP2との間を移動する。したがって、トップリング31Aへのウエハの受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。同様に、第2研磨ユニット3Bのトップリング31Bは研磨位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング31Bへのウエハの受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨ユニット3Cのトップリング31Cは研磨位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング31Cへのウエハの受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨ユニット3Dのトップリング31Dは研磨位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング31Dへのウエハの受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。
第1搬送位置TP1には、搬送ロボット22からウエハを受け取るためのリフタ11が配置されている。ウエハはこのリフタ11を介して搬送ロボット22から第1リニアトランスポータ6に渡される。リフタ11と搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁1aに設けられており、ウエハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット22からリフタ11にウエハが渡されるようになっている。また、第1リニアトランスポータ6と、第2リニアトランスポータ7と、洗浄部4との間にはスイングトランスポータ12が配置されている。このスイングトランスポータ12は、第4搬送位置TP4と第5搬送位置TP5との間を移動可能なハンドを有しており、第1リニアトランスポータ6から第2リニアトランスポータ7へのウエハの受け渡しは、スイングトランスポータ12によって行われる。ウエハは、第2リニアトランスポータ7によって第3研磨ユニット3Cおよび/または第4研磨ユニット3Dに搬送される。また、スイングトランスポータ12の側方には、図示しないフレームに設置されたウエハWの仮置き台180が配置されている。この仮置き台180は、図1に示すように、第1リニアトランスポータ6に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ6と洗浄部4との間に位置している。研磨部3で研磨されたウエハWはスイングトランスポータ12を経由して仮置き台180に載置され、その後、ウエハWは、洗浄部4の搬送ロボットによって洗浄部4に搬送される。
ドレッサ33A、33B、33C、33Dは、互いに同一の構成を有している。以下、ドレッサ33A、33B、33C、33Dを総称してドレッサ33と呼び、研磨装置100に含まれるドレッシング装置について以下、説明する。
図2は、本実施形態に係るドレッシング装置の概略を示す構成図である。図2に示すように、本実施形態に係るドレッシング装置40は、ドレッサ33と、供給源41と、吸引源42と、切替部43と、制御部5とを備える。
ドレッサ33は、固定されたハウジング54と、回転可能なホルダー55と、ホルダーの下面側に連結されたディスク56とを備える。
供給源41は、処理液の供給源である。処理液は、純水(DIW)、洗浄液、及び/またはスラリーなどが含まれる。
吸引源42は、処理液の吸引源である。吸引源42は例えば、真空ポンプ、エジェクター、アキュームレータ、またはサイクロン気水分離装置などである。
切替部43は、ハウジング54の流路の連通先を、供給源41と吸引源42との間で切り替える。これにより、供給源41に切り替えた場合に、除去しにくいデブリであっても、高圧の処理液(例えば、薬液)を噴射して研磨面からデブリを浮かすことができる。その後、ディスクを含むドレッシングヘッドの位置を移動させることなく、吸引源42に切り替えることにより、浮かされたデブリを処理液とともに吸引して排出することができる。本実施形態では一例として、図2に示すように切替部43は、第1の弁431と、第2の弁432とを備える。
制御部5は、ハウジング54の流路を供給源41または吸引源42のいずれかに連通するよう切替部43を制御する。これにより、ハウジング54の流路の連通先の切り替えを自動で行うことができるので、ドレッシング効率を向上させることができる。例えば、処理液を研磨面に供給する場合、制御部5は、第1の弁431を開き、且つ第2の弁432を閉じるよう制御する。一方、例えば、研磨面上の処理液を吸引する場合、制御部5は、第1の弁431を閉じ、且つ第2の弁432を開くよう制御する。
続いて、ドレッサの構造について図3〜15を用いて説明する。図3は、ドレッサ33の概略を示す斜視図である。図3に示すように、ドレッサ33は、支持シャフト51と、支持シャフト51の上に連結され略水平に回動可能なアーム52と、アーム52の上に連結されたヘッド53とを備える。また、ドレッサ33は、アーム52に連結されたハウジング54と、ハウジング54に対して間隔を設けて対向するホルダー55と、ホルダー55の下面に連結されたディスク56とを備える。
図4は、図3のAA断面の概略図である。ドレッサ33は、回転可能な回転軸57を更に備える。特許文献1では、研磨液がドレッサの回転軸に固着するが、その除去のためのメンテナンスが難しいという問題があった。それに対し、本実施形態に係るホルダー55は、図4に示すように、回転軸57に取り外し可能に連結されており、回転軸57とともに回転する。これにより、ホルダー55をドレッシング装置40から取り外すことができるので、ホルダー55内の後述する第1の流路に研磨液が固着したとしても、容易に除去することができる。よって、研磨液の除去のメンテナンス性が向上する。
また本実施形態に係るハウジング54は、図4にも示すように、アーム52に取り外し可能に連結されることにより固定されており、ホルダー55が回転しても回転しない。これにより、ハウジング54をドレッシング装置40から取り外すことができるので、ハウジング54内の後述する第2の流路に研磨液が固着したとしても、容易に除去することができる。よって、研磨液の除去のメンテナンス性が向上する。ディスク56は、内側に開口を有し且つウエハWを研磨する研磨面を目立てする。本実施形態に係るディスク56は一例として図4に示すように円環状である。
回転軸57は、不図示のシリンダを含む回転昇降機構部58に連結されている。回転昇降機構部58は、回転軸57を回転及び昇降する。これにより、回転昇降機構部58のシリンダは、回転軸57に、回転軸57の長軸に沿って下向きに加重を加えることができる。これにより、荷重作用軸が回転軸57と一致するので、ディスク56を滑らかに研磨面に押付けることができる。
図5は、ドレッサ33の一部分の斜視図である。図5に示すように、ハウジング54は、供給源41に第1の弁431を介して接続された供給ポート541と、吸引源42に第2の弁432を介して接続された排出ポート542とを備える。また、ハウジング54には、内部に、供給ポート541及び排出ポート542に連通するチャンバーCBが設けられている。これにより、供給ポート541を介して処理液がチャンバーCBに流入する。また、チャンバーCBから処理液が排出ポート542を介して排出される。
図6は、ハウジング54を上から見た斜視図である。図7は、ハウジング54を裏から見た斜視図である。図8は、図5のBB断面の断面図である。図5及び図6に示すように、チャンバーCBは、ホルダー55の回転軸57を囲んでおり、略円環状の形状を有する。これにより、ホルダー55の回転軸57の回りに処理液を一時的に蓄えて、より均一に処理液を研磨面に供給することができる。
図6〜8に示すように、ハウジング54には、チャンバーCBと連通しており且つハウジング54の下面側に形成され且つ互いに間隔を設けて略放射状に配置されている複数の孔L1〜L18が設けられている。これにより、チャンバーCBに供給された処理液は、複数の孔L1〜L18を通ってホルダー55の上面に落ちる。これにより、複数の孔L1〜L18から均一に処理液をホルダー55の上面に落とすことができ、ディスク56の内側の領域により均一に処理液を供給することができる。また、複数の孔L1〜L18を通って吸引された処理液は、チャンバーCBを通って排出ポート542から排出される。
図9は、ホルダー55の斜視図である。図10は、ホルダー55を上から見た平面図である。図9及び図10に示すように、ホルダー55には、放射状に穴121〜124が形成されている。ホルダー55には、更にその外側に、互いに間隔を設けて略放射状に配置されている複数の孔H1〜H16が形成されている。また図9に示すように、これらの複数の孔H1〜H16に連通し且つホルダーの上面側に形成された円環状の溝DPが形成されている。
このように、ホルダー55は、回転可能であり、下面側にディスク56が連結され、ディスク56の開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する複数の第1の流路が設けられている。本実施形態では一例として、第1の流路は、孔H1〜H16のうちの一つの孔と溝DPで形成されており、合計で16個の第1の流路が形成されている。
図11は、ホルダー55を下から見た平面図である。図11に示すようにホルダー55の下面に、円環状のディスク56が固定されている。図11に示すようにホルダー55の下面側に、ねじ131〜134によって整流板130が固定されている。ねじ131〜134はそれぞれ、対応する穴121〜124(図10参照)に固定されることにより、整流板130が固定される。整流板130は、略一様に複数の穴が形成されている。
図12は、図11において整流板130を取り除いた場合の平面図である。図12に示すように、第1の流路の一部である孔H1〜H16の一端が、ディスク56の内側に露出している。
このように、ホルダー55の下面側に、複数の穴が設けられており且つ第1の流路の開口を覆う整流板130が設けられている。これにより、研磨面に処理液が供給される際には、第1の流路を通った処理液が整流板130を通って研磨面に供給される。このため、第1の流路から落ちた処理液が、整流板130の形成された複数の穴から落ちることにより、より均一に研磨面に処理液が供給される。また、研磨面から処理液が吸引される際には、整流板130を通った処理液が第1の流路を通して吸引される。このため、研磨面上の処理液を、常時、円周方向において一様に吸引することができ、より均一に研磨面から処理液を吸引することができる。
図13は、図5のCC断面の断面図である。図13に示すように、ホルダー55は、回転軸57を中心として回転可能であり、下面側にディスク56が連結され、ディスク56の開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する第1の流路が設けられている。
図13に示すように、第1の流路は、下面側に進むに従ってホルダー55の回転軸57に近くなるように傾斜している。これにより、滑らかに処理液を回転軸57方向に供給することができる。
また図13に示すようにハウジング54は、ホルダー55の上面に対して間隔を有して設けられており、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の開口がホルダー55の上面に対向するように固定されている。また、当該第2の流路が処理液の供給源41及び吸引源42に接続される。
ハウジング54には、第2の流路上に、処理液を一時的に貯めることが可能なチャンバーCBが設けられている。このように、本実施形態では一例として、第2の流路は、孔L1〜L16のうちの一つの孔とチャンバーCBで形成されており、合計で16個の第2の流路が形成されている。これにより、チャンバーCBに蓄えられた処理液が継続して研磨面に供給することができる。また、チャンバーCBに蓄えられた処理液を継続して外部に排出することができる。
ドレッサ33が動作中は、回転軸57が所定の回転数で回転してホルダー55が回転するため、図13に示す断面図のように、あるタイミングでは、第2の流路の孔L14が第1の流路の孔H13と対向するが、他の多くのタイミングでは、対向していない。このため、研磨面に処理液を供給する場合、多くのタイミングでは、第2の流路を通って落ちた処理液が溝DPで一旦受け、処理液が溝DPを水平に移動して孔H1〜H16のいずれかから落ちる。
図14は、図13の領域Rの拡大図である。図15は、図13のDD断面の断面図である。特許文献1のカバーに設けられた穴とドレッサの回転軸との間のシールが研磨液により劣化するため、メンテナンス頻度が増えるという問題があった。それに対し本実施形態では、図14に示すように、ハウジング54は、第2の流路の開口が形成され且つ下方に突出している突出部543を有する。ホルダー55の上面側には、第1の流路の流路の一部を形成し且つ突出部543の少なくとも一部の周囲を囲む溝DPが形成されている。
この構成によれば、ハウジング54の下向きの突出部543とホルダー55の溝との間は、下向きの凸形状と凹形状のラビリンス構造となり非接触シールを構成する。これにより、溝DPの深さ分を超えるような圧力をホルダー内下方流路に発生させないように流量を調節すれば、溝DPから溢れずに処理液を供給することができる。また、研磨液が通る第1の流路と第2の流路との間に接触シールを設けていないので、接触シールの劣化が発生せず、メンテナンス頻度を低減することができる。
もしホルダー55とハウジング54の間から処理液が溢れた場合でも、ホルダー55の上面傾斜部をつたいドレッサ33周囲に処理液を供給できるので、従来の供給方法に比べてパッド面に均一に処理液を供給できる。更にドレッシングのための処理液の供給であれば、ホルダー55を通過してドレッサ33内部から処理液を供給すること、及びホルダー55とハウジング54の間から処理液を溢れさせてドレッサ33周囲に処理液を供給することの両方を行うこともでき、広範囲かつドレス処理面近傍に均一に処理液を供給することができる。
具体的には図15に示すように、溝DPは円環状に設けられており、突出部543も円環状に設けられており、溝DP内に突出部543が入り込んで、溝DPと突出部543とが間隔を設けて対向している。これにより、処理液が溝DPに確実に落ちるようにすることができ、処理液が外に(矢印A1の方向に)流れないようにすることができる。
突出部543の端と溝DPの底との間の距離d1は、ハウジング54のうち突出部543が設けられていない部分の下面とホルダー55の上面との間の距離d2より長い。これにより、溝DP内に処理液をなるべく留めるようにして、処理液が溝DPから外に(矢印A1の方向に)流れないようにすることができる。
図16は、本実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャートである。
(ステップS101)まず、研磨工程において、研磨ヘッド31A、31B、31C、または31Dによる研磨中に、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dから研磨液を研磨面に供給する。これにより、軽いドレッシングをしながら、研磨液を供給することができる。
(ステップS102)次に、水ポリッシュ工程において、アドマイザ34A、34B、34C、または34Dによる洗浄水の供給中に、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dが研磨面上をスキャンしながら、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dは、ドレスカス及び/または研磨カスを含む処理液を研磨面上から吸引して排出する。
(ステップS103)次に、ドレッシング工程(パッドコンディショニング工程)において、ドレッシング中に、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dが研磨面上をスキャンしながら、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dから純水(DIW)を研磨面に供給する。
なお、ドレッシング中に、アドマイザ34A、34B、34C、または34Dによって洗浄水を供給することもある。その場合、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dは、ドレスカス及び/または研磨カスを含む処理液を研磨面上から吸引して排出してもよい。
(ステップS104)次に、ドレッシング工程(パッドコンディショニング工程)の最後の工程において、ドレッシング中に、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dが研磨面上をスキャンしながら、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dから研磨面上の処理液を吸引して排出する。これにより、研磨面上の水を除去することで、研磨面上の水から研磨液への置換時間を短縮することができる。また、研磨面上の水を除去することで、研磨液を無駄に希釈してしまうことを防止することができる。これにより、次の研磨準備工程における研磨液の供給量を低減することができるとともに研磨液の供給時間を短縮することができ、生産性向上に寄与することができる。
(ステップS105)次に、研磨準備工程(研磨液のプリロード工程)において、研磨液供給ノズル32A、32B、32C、または32Dから研磨液を研磨面に供給する。なお、ドレッサ33A、33B、33C、または33Dから研磨液を研磨面に供給してもよい。ステップS105の処理後、ステップS101の処理に戻ってステップS101〜S105の処理を繰り返す。
以上、本実施形態に係るドレッシング装置40は、内側に開口を有し且つ基板を研磨する研磨面を目立てするディスク56を備える。更にドレッシング装置40は、回転可能であり、下面側にディスク56が連結され、ディスク56の開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する第1の流路が設けられたホルダー55を備える。更にドレッシング装置40は、ホルダー55の上面に対して間隔を有して設けられており、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の開口がホルダー55の上面に対向するように固定され且つ当該第2の流路が処理液の供給源41及び吸引源42に接続されるハウジング54を備える。処理液が第2の流路及び第1の流路を順に通って供給源41から研磨面に供給され、研磨面上の処理液が第1の流路及び第2の流路を順に通って吸引源42によって吸引される。
この構成によれば、ホルダー55をドレッシング装置40から外すことができるので、ホルダー55内の第1の流路に研磨液が固着したとしても、容易に除去することができる。また、ハウジング54をドレッシング装置40から外すことができるので、ハウジング54内の第2の流路に研磨液が固着したとしても、容易に除去することができる。よって、研磨液の除去のメンテナンス性が向上する。また、研磨液が通る第1の流路と第2の流路との間にシールを設けていないので、シールの劣化が発生せず、メンテナンス頻度を低減することができる。また供給源41及び吸引源42に接続される配管(例えば、ホース)は、固定されたハウジングに接続されるので、ホルダー55の回転軸上にロータリージョイントを設置する必要がない。このため、ホルダー55の回転軸上に押付け力を発生する部材であるシリンダを設置できるため、滑らかな押付け力の制御ができる。更に、吸引源42によって吸引されることによって、ディスク56の開口の外縁より内側が陰圧傾向になり、ディスク56面が研磨面に倣う押し付け力が発生するので、ドレッシング効率の向上が期待できる。また、ディスク56の開口の外縁より内側から吸引することができるので、中心付近に固着する研磨液やデブリの除去効率を向上させることができる。
また、本実施形態に係るドレッシング方法は、図16のステップS103のように、ドレッシング中に、第2の流路及び第1の流路を順に通って純水を研磨面に供給する工程と、ドレッシング中に、第1の流路及び第2の流路を順に通って研磨面上の処理液を吸引する工程と、を有する。
これにより、ドレッシング中に処理液を供給することができるから、ドレス処理点への水量を安定供給することができる。このため、ドレッシング効果の向上が期待でき、生産性向上に寄与できる。また、ドレッシング中に処理液を吸引するから、研磨パッド10上のデブリを除去することができる。研磨パッド10面のコンディショニングを効率良く実施でき、スクラッチソースの取り残しを少なくでき、生産性向上に寄与できる。
また、本実施形態に係るドレッシング方法は、図16のステップS101のように、研磨ヘッドによる研磨中に、第2の流路及び前記第1の流路を順に通って研磨液を研磨面に供給する工程を有する。更に、本実施形態に係るドレッシング方法は、図16のステップS102のように、アドマイザによる洗浄水の供給中に、第1の流路及び第2の流路を順に通って研磨面上の処理液を吸引する工程を有する。
これにより、軽いドレッシングをしながら、研磨液を供給することができる。また、アドマイザによる洗浄水の供給中に、ドレスカス及び/または研磨カスを含む処理液を研磨面上から吸引して排出することができる。
なお、本実施形態に係るハウジング54は、供給ポート541及び排出ポート542という二つのポートを備えたが、これに限らず、供給ポート541及び排出ポート542の両方として機能する一つの合体ポートを備えてもよい。その場合、本実施形態に係るドレッシング装置40は、図17に示すように構成されていてもよい。
図17は、本実施形態の変形例に係るドレッシング装置の概略を示す構成図である。図17に示すように、変形例に係るドレッシング装置40bは、本実施形態に係るドレッシング装置40に比べて、切替部43が切替部43bに変更されたものである。切替部43bは、供給源41、吸引源42、及びドレッサ33のハウジング54の上記合体ポートに接続された三方弁433を備える。制御部5は、ハウジング54の第2の流路を供給源41または吸引源42のいずれかに連通するよう三方弁433を制御する。
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1 ハウジング
2 ロード/アンロード部
3 研磨部
3A 第1研磨ユニット
3B 第2研磨ユニット
3C 第3研磨ユニット
3D 第4研磨ユニット
4 洗浄部
5 制御部
6 第1リニアトランスポータ
7 第2リニアトランスポータ
10 研磨パッド
10a 研磨面
11 リフタ
12 スイングトランスポータ
20 フロントロード部
21 走行機構
22 搬送ロボット
30A,30B,30C,30D テーブル
31A,31B,31C,31D トップリング(研磨ヘッド)
32A,32B,32C,32D 研磨液供給ノズル
33A,33B,33C,33D ドレッサ
34A,34B,34C,34D アドマイザ
40,40b ドレッシング装置
41 供給源
42 吸引源
43,43b 切替部
51 支持シャフト
52 アーム
53 ヘッド
54 ハウジング
55 ホルダー
56 ディスク
57 回転軸
58 回転昇降機構部
100 研磨装置
431 第1の弁
432 第2の弁
433 三方弁
541 供給ポート
542 排出ポート
543 突出部
CB チャンバー
DP 溝
H1〜H16 孔
L1〜L16 孔



Claims (19)

  1. 内側に開口を有し且つ基板を研磨する研磨面を目立てするディスクと、
    回転可能であり、下面側に前記ディスクが連結され、前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する第1の流路が設けられたホルダーと、
    前記ホルダーの上面に対して間隔を有して設けられており、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の開口が前記ホルダーの上面に対向するように固定され且つ当該第2の流路が処理液の供給源及び吸引源に接続されるハウジングと、
    を備え、
    処理液が前記第2の流路及び前記第1の流路を順に通って前記供給源から前記研磨面に供給され、前記研磨面上の処理液が前記第1の流路及び前記第2の流路を順に通って前記吸引源によって吸引されるドレッシング装置。
  2. 前記ハウジングは、前記第2の流路の開口が形成され且つ下方に突出している突出部を有し、
    前記ホルダーの上面側には、前記第1の流路の一部を形成し且つ前記突出部の少なくとも一部の周囲を囲む溝が形成されている
    請求項1に記載のドレッシング装置。
  3. 前記ハウジングの前記第2の流路の連通先を、前記供給源と前記吸引源との間で切り替える切替部を更に備える請求項1または2に記載のドレッシング装置。
  4. 前記ハウジングの前記第2の流路を前記供給源または前記吸引源のいずれかに連通するよう前記切替部を制御する制御部を更に備える請求項3に記載のドレッシング装置。
  5. 前記ハウジングには、前記第2の流路上に、前記処理液を一時的に貯めることが可能なチャンバーが設けられている
    請求項1から4のいずれか一項に記載のドレッシング装置。
  6. 前記ハウジングには、前記チャンバーに連通しており且つ前記ハウジングの下面側に形成され且つ互いに間隔を設けて略放射状に配置されている複数の孔が形成されており、
    当該孔の一つと前記チャンバーから形成される前記第2の流路を複数有している
    請求項5に記載のドレッシング装置。
  7. 前記チャンバーは前記ホルダーの回転軸を囲んでおり、略円環状の形状を有する
    請求項5または6に記載のドレッシング装置。
  8. 前記ホルダーは、互いに間隔を設けて略放射状に配置されている複数の孔が形成されており、
    前記溝は、前記複数の孔に連通し且つ円環状であり、
    当該孔の一つと当該溝から形成される前記第1の流路を複数有しており、
    前記突出部の端と前記溝の底との間の距離は、前記ハウジングのうち前記突出部が設けられていない部分の下面と前記ホルダーの上面との間の距離より長い
    請求項2に記載のドレッシング装置。
  9. 前記第1の流路は、下面側に進むに従って前記ホルダーの回転軸に近くなるように傾斜している
    請求項1から8のいずれか一項に記載のドレッシング装置。
  10. 前記ホルダーの下面側に、複数の穴が設けられており且つ前記第1の流路の開口を覆う整流板が設けられている
    請求項1から9のいずれか一項に記載のドレッシング装置。
  11. 回転可能な回転軸を更に備え、
    前記ホルダーは、取り外し可能に前記回転軸に連結されている
    請求項1から10のいずれか一項に記載のドレッシング装置。
  12. 回動可能なアームを更に備え、
    前記ハウジングは、取り外し可能に前記アームに連結されている
    請求項1から11のいずれか一項に記載のドレッシング装置。
  13. 請求項1から12のいずれか一項に記載のドレッシング装置を備える研磨装置。
  14. ドレッシング装置において固定されたハウジングと共に用いる部品であるホルダーであって、
    回転可能であり、下面側にディスクが連結可能であり、前記ディスクが連結されたときの前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する流路が設けられており、
    当該流路は、下面側に進むに従ってホルダーの回転軸に近くなるように傾斜しているホルダー。
  15. ドレッシング装置において回転可能なホルダーと共に用いる部品であるハウジングであって、
    前記ホルダーの上面に対して間隔を有して設けられ、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の一端が前記ホルダーの上面に対向するように固定され且つ当該第2の流路が処理液の供給源及び吸引源に接続されるハウジング。
  16. 内側に開口を有し且つ基板を研磨する研磨面を目立てするディスクと、
    回転可能であり、下面側に前記ディスクが連結され、前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する第1の流路が設けられたホルダーと、
    前記ホルダーの上面に対して間隔を有して設けられており、内部に第2の流路が設けられ且つ当該第2の流路の一端が前記ホルダーの上面に対向するように固定されたハウジングと、
    を備えるドレッシング装置が実行するドレッシング方法であって、
    ドレッシング中に、前記第2の流路及び前記第1の流路を順に通って純水を前記研磨面に供給する工程と、
    ドレッシング中に、前記第1の流路及び前記第2の流路を順に通って前記研磨面上の処理液を吸引する工程と、
    を有するドレッシング方法。
  17. 研磨ヘッドによる研磨中に、前記第2の流路及び前記第1の流路を順に通って研磨液を前記研磨面に供給する工程と、
    アドマイザによる洗浄水の供給中に、前記第1の流路及び前記第2の流路を順に通って前記研磨面上の処理液を吸引する工程と、
    を更に有する請求項16に記載のドレッシング方法。
  18. ドレッシング装置において固定されたハウジングと共に用いる部品であるホルダーであって、
    回転可能であり、下面側にディスクが連結可能であり、前記ディスクが連結されたときの前記ディスクの開口の外縁より内側の下面から上面に貫通する流路が設けられており、
    前記ハウジングは、内部に設けられた流路の開口が形成され且つ下方に突出している突出部を有し、
    当該ホルダーの上面側には、当該突出部の少なくとも一部の周囲を囲む溝が形成されているホルダー。
  19. ドレッシング装置において固定されたハウジングと共に用いる部品であるホルダーであって、
    ディスクと連結されている連結部分を有し、当該連結部分は、当該ホルダーの下面側に設けられており、
    当該ホルダーの下面から上面へ通じる流路が設けられており、
    当該流路は、前記下面から前記上面への処理液の吸引のために経路であり、
    前記ハウジングに対向する当該ホルダーの第1の側に形成された環状の溝のは、前記ディスクに対向する当該ホルダーの第2の側に形成された複数の孔の各々の径方向における幅より大きいホルダー。

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