JPH11216654A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルトの偏摩耗を防止して装置稼働率の向上
を図ることができ、しかも、ワークの研磨状態を高精度
で測定可能な研磨装置名称を提供する。 【解決手段】 モータ１３でローラ１０を駆動回転する
ことにより、ローラ１０〜１２に巻き付けられた無端ベ
ルト１を矢印方向に走行させる。そして、モータ２０で
キャリア２を回転させながら、キャリア２で保持された
ウエハＷの研磨面Ｗ１を、走行する無端ベルト１の表面
に貼り付けられた研磨パッド１ａに押圧する。しかる
後、揺動機構３により、キャリア２を揺動させ、ウエハ
Ｗを無端ベルト１の両側にオーバハングさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウエハ等のワー
クを走行する無端ベルトで研磨する研磨装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の研磨装置としては、例え
ば特開平８−１９５３６３号公報及び同８−１９５３６
５号公報記載の装置がある。図２５は、上記公報記載の
研磨装置を示す概略斜視図である。この研磨装置は、Ｃ
ＭＰ装置であり、３本のローラ１０１〜１０３に１つの
無端ベルト１００を巻き付けて、このベルト１００の水
平な部分の下側にベルト支持組付体１１０を配すると共
に、円盤状のウエハＷを保持したウエハホルダ１１１を
上記ベルト１００の水平部分上側に組み付けた構成とな
っている。かかる構成により、例えばローラ１０１を駆
動回転させて、矢印に示すようにベルト１００を長さ方
向に走行させながら、ウエハＷをこのベルト１００上に
押圧させて、ウエハＷの表面を研磨することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した研磨
装置では、次のような問題がある。図２６は、ベルト１
００のパッド１００ａの摺接時間を説明するための平面
図であり、図２７は、パッド１００ａの偏摩耗状態を示
す断面図である。図２６に示すように、ベルト１００が
ウエハＷと接触しながら矢印方向に走行することで、ウ
エハＷの表面を平坦に研磨するが、これと同時に、ベル
ト１００の表面に貼り付けられたパッド１００ａが摩耗
することとなる。ベルト１００のパッド１００ａにおい
て、研磨中にウエハＷと接触している時間（以下「摺接
時間」という）は破線Ｄ１に示すようにパッド１００ａ
の中央部分が最も長く、破線Ｄ２，Ｄ３に示すように、
パッド１００ａの幅端１００ｂに近付く程短くなる。こ
のため、研磨作業によって、図２７に示すように、パッ
ド１００ａの中央部分が最も摩耗し、幅端１００ｂに近
付くに従って摩耗が少なくなるという偏摩耗現象が発生
する。ウエハＷの表面を平坦に研磨し続けるには、図２
７の破線で示すように、パッド１００ａの摩耗量が均一
であることが必要である。このため、この研磨装置で
は、偏摩耗が生じたときに、装置を一旦停止させ、破線
で示すように、パッド１００ａの両側の摩耗部分が中央
部分と等しくなるように削るか、パッド１００ａを貼り
変えなければならない。このため、研磨装置を長時間停
止させる必要があり、装置稼働率の低下を招いていた。
上記研磨装置に類似する技術として、特開昭６２−３９
１７０号公報及び特開平８−１９５３６４号公報に記載
の技術があるが、これらの技術も上記問題を含んでい
る。

【０００４】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、ベルトの偏摩耗を防止して装置稼働率
の向上を図ることができ、しかも、ワークの研磨状態を
高精度で測定可能な研磨装置名称を提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、複数の回転体に巻き付けられ且
つこれらの複数の回転体の回転によってベルト長さ方向
に走行するワーク研磨用の無端ベルトと、保持したワー
クを回転させながら無端ベルトに押圧するキャリアと、
キャリアを無端ベルトの幅方向に揺動させてワークを無
端ベルトの両側にオーバハングさせる揺動機構とを具備
する構成にした。かかる構成により、キャリアで保持し
たワークを回転させながら無端ベルトに押圧すると、ワ
ークが走行する無端ベルトによって研磨される。これと
同時に、キャリアが揺動機構によって無端ベルトの幅方
向に揺動され、ワークが無端ベルトの両側にオーバハン
グされる。このため、無端ベルトの幅方向の摩耗量の分
布がワークのオーバハング量に対応して変化するので、
無端ベルトの幅方向の摩耗量を略均一にすることができ
る。また、請求項２の発明は、請求項１に記載の研磨装
置において、オーバハング時にワークの研磨面が無端ベ
ルトからはみ出る位置に測定器を配設し、この測定器で
ワークの研磨状態を測定する構成とした。かかる構成に
より、測定器によって、無端ベルトの両端からはみ出し
た部分の研磨状態を測定することができる。さらに、測
定器でワークの中心部分の研磨状態も測定することがで
きれば、好ましい。そこで、請求項３の発明は、請求項
２に記載の研磨装置において、無端ベルトを複数の分割
ベルトで構成し、測定器と同機能の測定器を、略中央位
置で並ぶ一対の分割ベルト間の間隙を覗く位置であって
且つワークの研磨面の中心部が通過する位置に配設する
ことにより、研磨面の中心部近傍の研磨状態を測定する
構成とした。かかる構成により、ワークのオーバハング
時に周縁部分の研磨状態を測定することができ、一対の
分割ベルトの間隙を除く測定器によって、ワークの中心
部分近傍の研磨状態を測定することができる。ところ
で、分割ベルトの走行方向は任意であり、複数の分割ベ
ルトの総てが同方向であることに限定されるものではな
い。そこで、請求項４の発明は、請求項３に記載の研磨
装置において、複数の分割ベルト全体の略半部側に位置
する一以上の分割ベルトの走行方向と他方の略半部側に
位置する一以上の分割ベルトの走行方向とが逆向きにな
るように設定した構成としてある。かかる構成により、
分割ベルト全体の略半部側に位置する一以上の分割ベル
トとワークとの相対速度が、他方の略半部側に位置する
一以上の分割ベルトとワークとの相対速度と略等しくな
る。

【０００６】ところで、上記請求項１〜請求項４の発明
ではワークをオーバハングさせることで、無端ベルトの
摩耗均一性を可能にしているが、ワークをオーバハング
させずに、即ちキャリアを揺動させずに、ワークを一定
個所で回転させるだけで、無端ベルトの摩耗均一性を可
能にした装置も考えられる。そこで、請求項５の発明
は、複数の回転体に巻き付けられ且つこれらの複数の回
転体の回転によってベルト長さ方向に走行するワーク研
磨用の無端ベルトと、保持したワークを回転させながら
無端ベルトに押圧するキャリアとを具備する研磨装置に
おいて、無端ベルトのうちワークとの接触部分の長さを
ワークの直径よりも所定長さだけ狭く設定して、当該接
触部分における大部分の部位の摺接時間が等しくなるよ
うにした構成としてある。かかる構成により、無端ベル
トのうちワークと接触する部分の各部位における摺接時
間が略等しくなるので、無端ベルトが略均一に摩耗す
る。また、請求項６の発明は、請求項５に記載の研磨装
置において、無端ベルトを一対の分割ベルトで構成し、
これら一対の分割ベルトの走行方向が逆向きになるよう
に設定した構成としてある。かかる構成により、一対の
分割ベルトのワークに対する相対速度が略等しくなる。
さらに、請求項７の発明は、請求項５または請求項６に
記載の研磨装置において、一対の分割ベルトの間隙を覗
く位置に、ワークの研磨面の研磨状態を測定する測定器
を配設した構成としてある。かかる構成により、測定器
によってワークの研磨面の研磨状態を測定することがで
きる。

【０００７】また、キャリアを揺動させず、しかもワー
クをほとんど回転させずにベルトの摺接時間を略等しく
することも考えられる。すなわち、請求項８の発明は、
複数の回転体に巻き付けられ且つこれらの複数の回転体
の回転によってベルト長さ方向に走行するワーク研磨用
の無端ベルトと、保持したワークを無端ベルトに押圧す
るキャリアとを具備する研磨装置において、無端ベルト
を複数の分割ベルトで構成し、複数の分割ベルトとワー
クとの接触部分の摺接時間が略等しくなるように、各分
割ベルトの走行速度を設定した構成としてある。かかる
構成により、各分割ベルトの走行速度を設定することに
より、複数の分割ベルトとワークとの接触部分の摺接時
間を略等しくすることができる。ここで、ワークを敢え
て回転させる必要はないが、分割ベルトの走行方向に対
向するワークの縁部の研磨レートが他の縁部の研磨レー
トよりも高くなる場合には、ワークを多少回転させるこ
とが好ましい。そこで、請求項９の発明は、請求項８に
記載の研磨装置において、ワークを低速度で回転させる
構成とした。かかる構成により、ワークの縁部全体の研
磨レートが等しくなる。

【０００８】また、複数の分割ベルトの走行速度を変え
ることなく、分割ベルトの摩耗均一性を達成することも
できると考えられる。そこで、請求項１０の発明は、一
の主動用回転体と複数の従動用回転体とに巻き付けられ
且つ上記一の主動用回転体の駆動回転によってベルト長
さ方向に走行するワーク研磨用の無端ベルトと、保持し
たワークを上記無端ベルトに押圧するキャリアとを具備
する研磨装置において、無端ベルトをワークとの摺接時
間の比に対応した長さを有した複数の分割ベルトで構成
し、これら複数の分割ベルトを一の主動用回転体と一の
従動用回転体とに共通に掛けると共に、各分割ベルトを
他の従動用回転体にそれぞれ掛けることにより、複数の
分割ベルトの摩耗量が略等しくなるように設定した構成
としてある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態
に係る研磨装置を概略的に示す斜視図であり、図２はそ
の概略正面図である。この研磨装置は、ＣＭＰ装置であ
り、無端ベルト１とキャリア２と揺動機構３と測定器と
してのレーザセンサー４−１，４−２とを具備してい
る。

【００１０】無端ベルト１は、ウエハＷを研磨するため
のベルトであり、図３に示すように、ウエハＷと接触す
る面側に研磨パッド１ａを有している。このような無端
ベルト１は、研磨パッド１ａを外側にして、３つのロー
ラ１０〜１２に巻き付けられている。ローラ１０は駆動
用のローラであり、モータ１３によって主動回転する。
一方、ローラ１１，１２は従動用のローラであり、図示
しない支持部材によって回転自在に支持されている。こ
れにより、モータ１３を作動させてローラ１０を駆動回
転すると、ローラ１１，１２が同方向に従動回転し、無
端ベルト１が矢印で示すようにベルト長さ方向に走行す
る。

【００１１】キャリア２は、ウエハＷを保持して回転さ
せながら無端ベルト１に押圧する部材であり、図２に示
すように、ウエハＷを収納する凹部２ａを上向きにして
無端ベルト１の水平な部分の下側に位置されている。具
体的には、キャリア２の中心部にモータ２０の回転軸２
１が固着されており、モータ２０の作動によって矢印で
示すように回転する。このモータ２０はシリンダ２２の
ピストンロッド２３によって下方から支持されている。
これにより、シリンダ２２のピストンロッド２３を伸ば
してモータ２０を上昇させることにより、キャリア２に
保持されたウエハＷの研磨面Ｗ１（図１及び図２の上方
の面）を無端ベルト１の水平部分に押圧することができ
る。なお、符号２４はベルト支持体であり、ウエハＷへ
の押圧時に無端ベルト１が上方に撓むことを防止してい
る。また、符号２５は、研磨液を無端ベルト１とウエハ
Ｗの研磨面Ｗ１との間に供給するためのノズルであり、
無端ベルト１の水平部分の下側に配設されている。

【００１２】揺動機構３は、上記キャリア２とモータ２
０とシリンダ２２とでなる組付体全体を無端ベルト１の
幅方向（図２の紙面表裏方向）に揺動させて、ウエハＷ
を無端ベルト１からオーバハングさせるための機構であ
る。図４は揺動機構３を示す断面図であり、図５は揺動
機構３を示す平面図である。図４及び図５に示すよう
に、揺動機構３は、レール３１上で往復運動可能なスラ
イダ３０と、スライダ３０を往復運動させるモータ３２
とを有している。具体的には、スライダ３０の上面にピ
ン３３が立設され、このピン３３にロッド３４の右端部
が回転自在に連結されている。一方、モータ３２の回転
軸には円盤体３５が取り付けられており、この円盤体３
５上に立設されたピン３６にロッド３４の左端部が回転
自在に連結されている。これにより、モータ３２を作動
させて円盤体３５を回転させると、ピン３６が図５の２
点鎖線で示す円Ｃ上を回転し、この結果、スライダ３０
がこの円Ｃの直径Ｌと等しい距離間を往復運動する。こ
のように往復運動するスライダ３０には、支持部材３７
が固着されており、この支持部材３７によって、キャリ
ア２とモータ２０とシリンダ２２との組付体が支持され
ている。

【００１３】これにより、揺動機構３を駆動させること
で、上記組付体全体が無端ベルト１の幅方向に揺動し、
図６に示すように、ウエハＷの一部が無端ベルト１の両
端からはみ出て、ウエハＷがオーバハングする。ここ
で、ウエハＷのオーバハング量について述べる。図６の
実線で示すように、ウエハＷを無端ベルト１の中央部に
接触させた状態を保つと、図２７に示したように、無端
ベルト１の研磨パッド１ａに偏摩耗が発生する。すなわ
ち、研磨パッド１ａの中央部分が最も大きく摩耗し、研
磨パッド１ａの両側に行くに従って摩耗が小さくなる。
ところで、研磨パッド１ａに接触しているウエハＷに下
方からＦの力が加わっているとすると、ウエハＷを介し
て研磨パッド１ａに加わる押圧力は力ＦをウエハＷの接
触面積で除した値になる。したがって、研磨パッド１ａ
に対するウエハＷの接触面積が小さい程、研磨パッド１
ａに加わる押圧力が大きくなる。また、ウエハＷが研磨
パッド１ａの中央から縁部１ｂ側に移動することで、研
磨パッド１ａの摺接時間が変化する。さらに、ウエハＷ
の移動速度によっても、研磨パッド１ａの摺接時間は変
化する。発明者は、かかる点に着目して、図６の二点鎖
線で示すように、ウエハＷを無端ベルト１の幅方向に揺
動させて、オーバハングさせることとした。すなわち、
ウエハＷのオーバハング量Ｍが増加するに従って、斜線
で示すように、ウエハＷの接触面積が減少すると共に研
磨パッド１ａの縁部１ｂ側の摺接時間が増大していく。
このため、ウエハＷが研磨パッド１ａの中央部に位置す
るときに、ウエハＷを介して研磨パッド１ａに加わる押
圧力と研磨パッド１ａの縁部１ｂ側の摺接時間が最も小
さく、ウエハＷが研磨パッド１ａの中央部から離れて行
くに従って研磨パッド１ａに加わる押圧力と縁部１ｂ側
の摺接時間とが大きくなっていく。研磨パッド１ａの摩
耗量は、研磨パッド１ａに加わる押圧力と研磨パッド１
ａの摺接時間とに対応すると考えられるので、上記のよ
うに、研磨パッド１ａに加わる押圧力と研磨パッド１ａ
の各部位の摺接時間との変化が、研磨パッド１ａの摩耗
均一性に寄与することとなる。しかし、これらのパラメ
ータによる研磨パッド１ａの摩耗量への寄与は、ウエハ
Ｗの揺動速度の大きさによって異なってくる。したがっ
て、ウエハＷのオーバハング量ＭやウエハＷの揺動速度
によっては、研磨パッド１ａの両端部の摩耗量が中央部
の摩耗量に比べて大き過ぎたり、小さ過ぎたりする事態
が発生する。そこで、予め、ダミーの無端ベルト１とウ
エハＷとを用いて、研磨パッド１ａの摩耗量が略均一に
なるウエハＷの最適オーバハング量Ｍ１とウエハＷの揺
動速度とを決定しておく。そして、図５に示した円Ｃの
直径Ｌが最適オーバハング量Ｍ１の２倍に無端ベルト１
の幅を加算した値になるように、ピン３６の立設位置を
調整すると共にモータ３２の回転速度を調整しておく。
これにより、揺動機構３の駆動によって、ウエハＷが所
望揺動速度で揺動しながら最適オーバハング量Ｍ１だけ
オーバハングして、研磨パッド１ａの幅方向の摩耗均一
性を達成することとなる。

【００１４】一方、図１において、レーザセンサー４−
１，４−２は、ウエハＷの研磨面Ｗ１の研磨状態を測定
する器機であり、演算器４０に接続されている。図７
は、レーザセンサー４−１，４−２の配設状態を示す平
面図である。レーザセンサー４−１，４−２は、周知の
センサであり、図７に示すように、支持体２４の両側面
に取り付けられ、オーバハング時に無端ベルト１の両縁
１ｂからはみ出たウエハＷの研磨面Ｗ１にレーザビーム
を照射し、ウエハＷの研磨面Ｗ１の膜厚を測定して、そ
の測定値を示す信号を演算器４０に出力する。演算器４
０は、レーザセンサー４−１，４−２からの信号が示す
膜厚の測定値に基づいて、研磨面Ｗ１の平坦度や均一度
を演算することができる周知の器機である。

【００１５】次に、この実施形態の研磨装置が示す動作
について説明する。図１において、モータ１３を作動さ
せ、無端ベルト１を矢印方向に走行させる。この状態
で、モータ２０を作動させて、キャリア２を回転させな
がらシリンダ２２によりキャリア２を無端ベルト１側に
上昇させ、キャリア２で保持されたウエハＷの研磨面Ｗ
１を無端ベルト１の研磨パッド１ａに所定の力Ｆで接触
させる。そして、揺動機構３を駆動させ、キャリア２と
モータ２０とシリンダ２２とでなる組付体全体を揺動さ
せ、ウエハＷを上記最適オーバハング量Ｍ１でオーバハ
ングさせる。これにより、走行する無端ベルト１の研磨
パッド１ａによってウエハＷの研磨面Ｗ１が平坦に研磨
されると同時に、長時間の使用によって、研磨パッド１
ａが摩耗されていく。ここで、ウエハＷはオーバハング
すると、研磨パッド１ａの幅方向に揺動しているので、
ウエハＷを介して研磨パッド１ａに加わる押圧力が研磨
パッド１ａの中央部から両縁１ｂ側に向かって増加する
ように変化する。このため、非揺動状態時に比べて研磨
パッド１ａの両側部分の摩耗量が増加する。しかし、ウ
エハＷのオーバハング量を上記最適オーバハング量Ｍ１
に設定してあるので、研磨パッド１ａは幅方向に略均一
に摩耗することとなる。また、ウエハＷのオーバハング
によって、回転する研磨面Ｗ１の一部がレーザセンサー
４−１，４−２の真下にはみ出てくるので、レーザセン
サー４−１，４−２からのレーザビームが当該研磨面Ｗ
１に照射され、研磨面Ｗ１の膜厚値が検知される。そし
て、演算器４０により、この検知された膜厚値に基づい
て、研磨面Ｗ１の平坦度や均一度が演算される。

【００１６】このように、この実施形態の研磨装置によ
れば、無端ベルト１の研磨パッド１ａの摩耗を略均一に
することができるので、偏摩耗による研磨パッド１ａの
ドレッシングや無端ベルト１自体の交換等を行う頻度を
低減させることができ、この結果、研磨装置の稼働率の
向上を図ることができる。また、キャリア２によってウ
エハＷの研磨面Ｗ１の平坦度や均一度などの研磨状態を
知ることができるので、非常に便利である。また、レー
ザセンサー４−１，４−２が無端ベルト２よりも上方に
配されているので、飛散した研磨液がセンサのレンズな
どに付着することを防止することができる。なお、この
実施形態では、測定器としてレーザセンサー４−１，４
−２を用いたが、センサはウエハＷの膜厚などを検知で
きればよく、例えば白色光を照射してウエハＷの膜厚を
検知可能なセンサをも適用することができる。また、こ
の実施形態では、一対のレーザセンサー４−１，４−２
を支持体２４の両側面に取り付けたが、１つのレーザセ
ンサーを支持体の一方側面にのみ取り付けてもよい。

【００１７】（第２の実施形態）図８は、この発明の第
２の実施形態に係る研磨装置を示す概略斜視図である。
この実施形態は、無端ベルト１を一対の分割ベルトで構
成し、これら一対の分割ベルトの間隙を除く位置にさら
にレーザセンサを配設した点が上記第１の実施形態と異
なる。具体的には、図８に示すように、無端ベルト１を
一対の分割ベルト１−１，１−２に分割すると共に、ロ
ーラ１０〜１２をも一対の分割ベルト１−１，１−２の
幅に対応させて分割した。すなわち、モータ１３−１で
駆動される主動用のローラ１０−１と従動用のローラ１
１−１，１２−１とに分割ベルト１−１を巻き付け、モ
ータ１３−２で駆動される主動用のローラ１０−２と従
動用のローラ１１−２，１２−２とに分割ベルト１−２
を巻き付けている。これらの無端ベルト１−１，１−２
間には一定の間隙Ａが設けられており、間隙Ａを除く位
置にさらにレーザセンサ４−３が配設されている。図９
は、この実施形態におけるレーザセンサの配設状態を示
す平面図である。図９に示すように、レーザセンサー４
−１，４−２は支持体２４の両側面に取り付けられてい
るが、レーザセンサ４−３は、支持体２４内部であって
且つ間隙Ａの真上に取り付けられており、その取付位置
は、揺動時のウエハＷの中心部が通過する位置である。
このレーザセンサ４−３もレーザセンサー４−１，４−
２と同機能であり、研磨面Ｗ１の膜厚値を示す値を演算
器４０に出力するようになっている。

【００１８】かかる構成により、レーザセンサー４−
１，４−２によって、オーバハングした部分のウエハＷ
の研磨面Ｗ１の研磨状態を検知することができる。とこ
ろで、ウエハＷのオーバハング量Ｍの値によっては、レ
ーザセンサー４−１，４−２によって研磨面Ｗ１の中心
部を検知することができない事態が生じる。しかし、こ
の実施形態では、上記のように配置したレーザセンサ４
−３を設けたので、揺動している研磨面Ｗ１の中心部近
傍をレーザセンサ４−３によって分割ベルト１−１，１
−２の間隙Ａから検知することができ、この結果、研磨
面Ｗ１の中心部近傍の平坦度や均一度を演算器４０で演
算することができる。

【００１９】このように、この実施形態の研磨装置によ
ればウエハＷの研磨面Ｗ１全体の研磨状態を測定するこ
とができるので、研磨状態の高精度な測定が可能であ
る。

【００２０】なお、分割ベルト１−１，１−２の走行方
向は同方向でもよいが、逆方向にすることが好ましい。
図１０はウエハＷの回転方向と分割ベルト１−１，１−
２の走行方向を示す平面図であり、図１１は、ウエハＷ
の非揺動時に同方向走行する分割ベルト１−１，１−２
の研磨パッドの偏摩耗状態を示す断面図である。図１０
に示すように、ウエハＷが図の左回転している状態で分
割ベルト１−１と分割ベルト１−２の走行方向が同方向
の場合には、ウエハＷに対する分割ベルト１−１の相対
速度の方が分割ベルト１−２の相対速度よりも大きくな
る。このため、ウエハＷの非揺動時における分割ベルト
１−１の研磨パッド１ａの断面摩耗形状と分割ベルト１
−２の研磨パッド１ａの断面摩耗形状とが間隙Ａを中心
として対称にならないおそれがある。図１１に示す分割
ベルト１−２の研磨パッド１ａに記載した破線で示すよ
うに、分割ベルト１−１，１−２の研磨パッド１ａの断
面摩耗形状を間隙Ａを中心として略対称にすることで、
ウエハＷの揺動によって分割ベルト１−１，１−２の両
研磨パッド１ａをより均一に摩耗することができると考
えられる。そこで、図１２に示すように、分割ベルト１
−１と分割ベルト１−２とを逆方向に走行させること
で、分割ベルト１−１，１−２のウエハＷに対する相対
速度が等しくなり、ウエハＷの非揺動時における両研磨
パッド１ａの断面摩耗形状が間隙Ａを中心として対称に
なると考えられる。このように、分割ベルト１−１，１
−２を互いに逆方向に走行させながらウエハＷを揺動さ
せることで、分割ベルト１−１，１−２の両研磨パッド
１ａが均一に摩耗されると解される。その他の構成，作
用効果は上記第１の実施形態と同様であるので、その記
載は省略する。

【００２１】（第３の実施形態）図１３は、この発明の
第３の実施形態に係る研磨装置を示す概略斜視図であ
り、図１４はその概略正面図である。この実施形態は、
ウエハＷをオーバハングさせずに無端ベルト１の研磨パ
ッド１ａを均一に摩耗することができる構成とした点
が、上記第１及び第２の実施形態と異なる。すなわち、
図１３及び図１４に示すように、ローラ１１，１２の間
隔を小さくして、無端ベルト１のうちウエハＷと接触す
る部分１ｄの長さをウエハＷの直径よりも所定長さだけ
小さくした。そして、さらにローラ１５を設け、ローラ
１０〜１２，１５に無端ベルト１を巻き付けた構成とし
た。無端ベルト１の接触部分１ｄの長さの設定について
述べる。図１５は接触部分１ｄの長さ設定を説明するた
めの平面図である。図１５に示すように、無端ベルト１
の接触部分１ｄの長さＮをウエハＷの直径よりも狭く設
定すると、接触部分１ｄのうち斜線で示す範囲における
各部位接触部分１ｄ１の接触時間はすべて等しい。した
がって、斜線部分の研磨パッド１ａの摩耗は均一にな
る。これに対して、接触部分１ｄのうち上記斜線部分の
両側に位置する範囲における各部位接触部分１ｄ２の接
触時間は、ウエハＷの端に近付くほど短くなり、当該範
囲の研磨パッド１ａは均一に摩耗されない。したがっ
て、接触部分１ｄの長さＮを可能な限り狭くして、斜線
範囲を幅方向に広げることで、研磨パッド１ａの摩耗均
一性を向上させることができると考えられる。しかし、
図１５で明らかなように、無端ベルト１の走行方向に対
するウエハＷの両端部分Ｗ２が無端ベルト１と接触して
いないので、長さＮを余り狭くするとウエハＷが不安定
となり、機械的振動によってウエハＷが接触部分１ｄを
中心にシーソーのように揺れるおそれがある。そこで、
発明者は、ウエハＷの安定化を図りつつ、研磨パッド１
ａの摩耗均一性を可能な限り高める接触部分１ｄの長さ
Ｎを次のように設定した。図１６は、接触部分１ｄの最
適長さＮの決定方法を説明するための線図であり、横軸
は無端ベルト１の研磨パッド１ａの幅方向の位置を示
し、縦軸は各位置における研磨パッド１ａの摺接時間を
示す。第１の実施形態のように、接触部分１ｄの長さを
ウエハＷの直径よりも長く設定し、ウエハＷを揺動させ
ずに無端ベルト１を走行させた場合の研磨パッド１ａの
各位置の摺接時間は図６に示す曲線Ｓのようになる。す
なわち、研磨パッド１ａの一方端である原点Ｏからウエ
ハＷの周縁との接触点である点ａ迄と、研磨パッド１ａ
の他方端である点ｂからウエハＷの周縁との接触点であ
る点ｃ迄とにおける摺接時間は共に零であるが、点ａ，
ｂからウエハＷの中心に対応する点ｄに近付くに従って
摺接時間が増加する。そこで、この摺接時間曲線Ｓの平
均摺接時間ｅを求め、摺接時間がこの平均摺接時間ｅと
なる位置Ｑ１，Ｑ２にローラ１１，１２を配することに
より、上記接触部分１ｄの長さＮを位置Ｑ１，Ｑ２間の
距離に設定することとした。これにより、ウエハＷを安
定化させることができると共に、接触部分１ｄの大部分
の摺接時間を等しくすることができる。

【００２２】このように、この実施形態の研磨装置は、
上記第１及び第２の実施形態のごとく揺動機構３を必要
としないので、その分、研磨装置の小型化とコストダウ
ンとを図ることができる。その他の構成，作用効果は上
記第１及び第２の実施形態と同様であるので、その記載
は省略する。

【００２３】なお、この実施形態の変形例として、上記
第２の実施形態のごとく無端ベルト１を分割ベルト１−
１，１−２に分割し、分割ベルト１−１，１−２の走行
方向を逆方向に設定して、研磨パッド１ａのより均一な
摩耗を可能にすることもできる。また、分割ベルト１−
１，１−２の間隙にのみレーザセンサを配設し、ウエハ
Ｗの研磨面Ｗ１の研磨状態を測定するようにしてもよ
い。

【００２４】（第４の実施形態）図１７は、この発明の
第４の実施形態に係る研磨装置を示す概略斜視図であ
り、図１８はその概略正面図であり、図１９は平面図で
ある。この実施形態の研磨装置は、ウエハＷをオーバハ
ングさせずに、しかもウエハＷをほとんど回転させずに
研磨パッド１ａの摺接時間を略等しくするようにした点
が上記第３の実施形態と異なる。具体的には、図１７及
び図１９に示すように、無端ベルト１を５本の分割ベル
ト１−１〜１−５に分割すると共に、ローラ１０〜１２
もこれら５本の分割ベルト１−１〜１−５の幅に対応さ
せて分割した。すなわち、従動用の５つのローラ１１−
１〜１１−５を固定軸１１ａに回転自在に取り付けると
共に、固定軸１１ａに平行な固定軸１２ａにも従動用の
５つのローラ１２−１〜１２−５を回転自在に取り付け
る。そして、図１９に示すように、モータ１３ー１の回
転軸１３−１ａの基部及び先端部に固着されたローラ１
０−１及びローラ１０−５をローラ１１−１，１２−１
間及びローラ１１−５，１２−５間の左側上方にそれぞ
れ位置させ、モータ１３−２の回転軸１３−２ａの中央
部及び先端部に固着させたローラ１０−２及びローラ１
０−４をローラ１１−２，１２−２間及びローラ１１−
４，１２−４間の右側上方にそれぞれ位置させ、さら
に、モータ１３−３の回転軸１３−３ａの先端部に固着
されたローラ１０−３をローラ１１−３，１２−３間の
中央上方に位置させる。そして分割ベルト１−１をロー
ラ１０−１，１１−１，１２−１に、分割ベルト１−２
をローラ１０−２，１１−２，１２−２に、分割ベルト
１−３をローラ１０−３，１１−３，１２−３に、分割
ベルト１−４をローラ１０−４，１１−４，１２−４に
分割ベルト１−５をローラ１０−５，１１−５，１２−
５にそれぞれ巻き付ける。かかる構成により、モータ１
３−１，１３−２，１３−３の回転速度を制御すること
で、両側の分割ベルト１−１，１−５の走行速度を最速
にし、内側の分割ベルト１−２，１−４の走行速度を中
間速度にし、中央の分割ベルト１−３の走行速度を最も
遅くすることができる。

【００２５】これら分割ベルト１−１〜１−５の走行速
度は、それぞれの摺接時間が略等しくなるように設定さ
れる。以下、分割ベルト１−１〜１−５の走行速度の設
定方法の一例について述べる。図２０は、分割ベルトの
走行速度を決定するための摺接時間を示す線図であり、
図２１は、分割ベルトの走行速度を示す線図である。ま
ず、図２０の実線で示す摺接時間曲線Ｓを逆にした二点
鎖線で示す曲線Ｓ′を分割ベルト１−１〜１−５に対応
した領域Ｒ１〜Ｒ５に分割する。そして、領域Ｒ１（又
はＲ５）における曲線Ｓ′の平均値ｅ１と、領域Ｒ２
（又はＲ４）における曲線Ｓ′の平均値ｅ２と、領域Ｒ
３における曲線Ｓ′の平均値ｅ３とを求め、平均値ｅ１
を分割ベルト１−１，１−５の走行速度、平均値ｅ２を
分割ベルト１−２，１−４の走行速度、平均値ｅ３を分
割ベルト１−３の走行速度として仮設定する。すると、
各分割ベルト１−１〜１−５の走行速度は図２１の実線
に示すような曲線Ｅで示される。このように、分割ベル
ト１−１〜１−５の走行速度を設定することにより、分
割ベルト１−１〜１−５の摺接時間を略等しくすること
ができ、より高精度な摩耗均一性を得ることができる。
また、図２１の曲線Ｅで示す走行速度設定では、ウエハ
Ｗの研磨レートが低い場合には、所望の研磨レートにな
るように、曲線Ｅを二点鎖線で示すように所定量だけ底
上げし、その曲線Ｅ′に基づいて分割ベルト１−１〜１
−５の走行速度を設定する。

【００２６】ところで、ウエハＷの回転は必須ではない
が、分割ベルト１−１〜１−５の走行方向に対向する側
の縁部が他の側の縁部よりも研磨レートが高くなる場合
や、ウエハＷの研磨面が方向性を持たないようにする場
合には、ウエハＷを低速度で回転させて、縁部の研磨レ
ートを等しくたり、研磨面の方向性を回避するすること
が好ましい。

【００２７】なお、この実施形態では、ローラ１０−
１，１０−５を回転軸１３−１ａに固着すると共に、ロ
ーラ１０−２，１０−４を回転軸１３−２ａに固着した
構成としたが、ローラ１０−５，１０−４をローラ１０
−１，ローラ１０−２と一体回転させずに、これらロー
ラ１０−５，１０−４をモータで独立に回転させるよう
にしてもよい。また、分割ベルト数を５本としたが、こ
れに限定されるものではなく、５本以上の多数の分割ベ
ルトを用いることで研磨パッド１ａのより均一な摩耗が
可能となることはいうまでもない。また、無端ベルトを
偶数本例えば６本の分割ベルトで構成し、一方半部の３
本の分割ベルトと他方半部の３本の分割ベルトとを互い
に逆方向に走行させることも可能である。さらに、分割
ベルト１−１〜１−５の間隙に上記第２の実施形態で用
いたレーザセンサを配設して、ウエハＷの研磨状態を測
定するようにすることもできる。

【００２８】その他の構成，作用効果は上記第１〜第３
の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００２９】（第５の実施形態）図２２は、この発明の
第５の実施形態に係る研磨装置を示す概略正面図であ
り、図２３は、分割ベルトの巻き付け状態を示す概略正
面図である。この実施形態は、一の主動用ローラにより
長さの異なる複数の分割ベルトを走行させることで、複
数の分割ベルトの摩耗均一性を達成した点が上記第４の
実施形態と異なる。

【００３０】具体的には、図２２及びに図２３に示すよ
うに、モータ１３で駆動回転される一の主動用ローラ１
０と一の従動用ローラ１１とが水平に配され、これらロ
ーラ１０，１１の中間上方に、６個の従動用ローラ１２
−１〜１２−６が配設されている。ローラ１０は、回転
軸１３ａに直結され、ローラ１１は図示しない支持部材
により回転自在に支持されている。ローラ１２−１，１
２−６は、軸６１に、ローラ１２−２，１２−５は軸５
２に、ローラ１２−３，１２−４は軸４３に各々直結さ
れ、図示しない支持部材によって回転自在に支持されて
いる。ローラ１２−１，１２−６とローラ１２−２，１
２−５とローラ１２−３，１２−４とは、６本の分割ベ
ルト１−１〜１−６の長さに対応させて、順次高くなる
ように配置されている。

【００３１】分割ベルト１−１〜１−６の長さは、ウエ
ハＷとの摺接時間の比に対応して設定されている。以
下、分割ベルト１−１〜１−６の長さ設定方法の一例に
ついて述べる。図２４は、分割ベルトの長さを決定する
ための摺接時間を示す線図である。まず、図２４に示す
摺接時間曲線Ｓを分割ベルト１−１〜１−６に対応した
領域Ｒ１〜６に分割する。そして、領域Ｒ１（又はＲ
６）における摺接時間曲線Ｓの平均値ｅ１と、領域Ｒ２
（又はＲ５）における摺接時間曲線Ｓの平均値ｅ２と、
領域Ｒ３（又はＲ４）における摺接時間曲線Ｓの平均値
ｅ３とを求め、これら摺接時間の平均値ｅ１，２，３の
比に対応させて、分割ベルト１−１，１−６の長さと分
割ベルト１−２，１−５の長さと分割ベルト１−３，１
−４の長さとを設定する。例えば、平均値ｅ１，２，３
の比が１：２：３の場合には、分割ベルト１−１，１−
６を１．５ｍ、分割ベルト１−２，１−５を３ｍ、分割
ベルト１−３，１−４を４．５ｍのごとく設定し、分割
ベルト１−１〜１−６全体を共通のローラ１０，１１に
掛けると共に、分割ベルト１−１，１−６をローラ１２
−１，１２−６に、分割ベルト１−２，１−５をローラ
１２−２，１２−５に、分割ベルト１−３，１−４をロ
ーラ１２−３，１２−４に各々掛ける。

【００３２】かかる構成により、モータ１３でローラ１
０を駆動回転させると、分割ベルト１−１〜１−６が一
体に等速で走行するが、分割ベルト１−１，１−６と分
割ベルト１−２，１−５と分割ベルト１−３，１−４と
の長さの比がこれらの分割ベルトの摺接時間の比に対応
させて設定されているので、分割ベルト１−１から１−
６の摩耗量は略等しくなる。なお、図２３に示すよう
に、分割ベルト１−１〜１−６全体の幅をウエハＷの直
径よりも大きめに設定した場合には、矢印で示すよう
に、ウエハＷをオーバハングさせずに分割ベルト１−１
〜１−６の幅方向に揺動させることが好ましい。その他
の構成，作用効果は上記第１〜第４の実施形態と同様で
あるので、その記載は省略する。

【００３３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明に係る研磨装置によれば、ワークをオーバハングさ
せることで、ワークの研磨による無端ベルトの摩耗を略
均一にして無端ベルトの偏摩耗を防止することができる
ので、無端ベルトのドレッシングや交換等を行う頻度を
現象させることができ、この結果、研磨装置の稼働率を
著しく向上させることができる。また、請求項２の発明
に係る研磨装置によれば、ワークの研磨状態を測定する
ことができるので、非常に便利である。請求項３の発明
に係る研磨装置によれば、ワークの研磨面の略全体の研
磨状態を測定することができるので、高精度な測定が可
能である。また、請求項４の発明に係る研磨装置によれ
ば、分割ベルト全体の略半部側に位置する一以上の分割
ベルトとワークとの相対速度が、他方の略半部側に位置
する一以上の分割ベルトとワークとの相対速度と略等し
くなるので、無端ベルトの摩耗の均一性をさらに向上さ
せることができる。

【００３４】請求項５の発明に係る研磨装置位によれ
ば、キャリアを揺動させることなく、無端ベルトの摩耗
均一性を可能にしたので、揺動機構を省くことができ、
その分装置の小型化とコストダウンとを図ることができ
る。また、請求項６の発明に係る研磨装置によれば、一
対の分割ベルトのワークに対する相対速度が略等しくな
るので、無端ベルトの摩耗均一性をさらに向上させるこ
とができる。さらに、請求項７の発明に係る研磨装置に
よれば、ワークの研磨状態を測定することができるの
で、便利である。

【００３５】また、請求項８の発明に係る研磨装置によ
れば、各分割ベルトの走行速度を設定することにより、
複数の分割ベルトとワークとの接触部分の摺接時間を略
等しくすることができるので、高精度の摩耗均一性を達
成することができる。請求項９の発明に係る研磨装置に
よれば、ワークの縁部全体の研磨レートを等しくするこ
とができるので、ワークに対する研磨レートの均一性を
保持することができる。

【００３６】請求項１０の発明にかかる研磨装置によれ
ば、長さの異なる分割ベルトを一の主動用回転体で走行
させるだけで、高精度の摩耗均一性を達成することがで
きるので、その分装置のコストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係る研磨装置を概
略的に示す斜視図である。

【図２】第１の実施形態に係る研磨装置の概略正面図で
ある。

【図３】無端ベルトの構造を示す断面図である。

【図４】揺動機構を示す断面図である。

【図５】揺動機構を示す平面図である。

【図６】ウエハのオーバハング状態を示す平面図であ
る。

【図７】レーザセンサーの配設状態を示す平面図であ
る。

【図８】この発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示
す概略斜視図である。

【図９】第２の実施形態におけるレーザセンサの配設状
態を示す平面図である。

【図１０】ウエハの回転方向と分割ベルトの走行方向を
示す平面図である。

【図１１】ウエハの非揺動時に同方向走行する分割ベル
トの研磨パッドの偏摩耗状態を示す断面図である。

【図１２】一対の分割ベルトの逆方向走行状態を示す平
面図である。

【図１３】この発明の第３の実施形態に係る研磨装置を
示す概略斜視図である。

【図１４】第３の実施形態に係る研磨装置の概略正面図
である。

【図１５】接触部分の長さ設定を説明するための平面図
である。

【図１６】接触部分の最適長さの決定方法を説明するた
めの線図である。

【図１７】この発明の第４の実施形態に係る研磨装置を
示す概略斜視図である。

【図１８】第４の実施形態に係る研磨装置の概略正面図
である。

【図１９】第４の実施形態に係る研磨装置の平面図であ
る。

【図２０】分割ベルトの走行速度を決定するための摺接
時間を示す線図である。

【図２１】分割ベルトの走行速度を示す線図である。

【図２２】この発明の第５の実施形態に係る研磨装置を
示す概略正面図である。

【図２３】分割ベルトの巻き付け状態を示す概略側面図
である。

【図２４】分割ベルトの長さを決定するための摺接時間
を示す線図である。

【図２５】従来例に係る研磨装置を示す概略斜視図であ
る。

【図２６】図２５の研磨装置のに適用されているベルト
のパッドの摺接時間を説明するための平面図である。

【図２７】パッドの偏摩耗状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１…無端ベルト、 １ａ…研磨パッド、 １０〜１２…
ローラ、 ２…キャリア、 ２０，３２…モータ、 ２
２…シリンダ、 ３…揺動機構、 ３０…スライダ、
３２…レール、 ４−１〜４−３…レーザセンサー、
４０…演算器、Ｗ…ウエハ、 Ｗ１…研磨面。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の回転体に巻き付けられ且つこれら
   の複数の回転体の回転によってベルト長さ方向に走行す
   るワーク研磨用の無端ベルトと、 保持したワークを回転させながら上記無端ベルトに押圧
   するキャリアと、 上記キャリアを上記無端ベルトの幅方向に揺動させて上
   記ワークを無端ベルトの両側にオーバハングさせる揺動
   機構とを具備することを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の研磨装置において、 上記オーバハング時に上記ワークの研磨面が上記無端ベ
   ルトからはみ出る位置に測定器を配設し、この測定器で
   ワークの研磨状態を測定することを特徴とする研磨装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の研磨装置において、 上記無端ベルトを複数の分割ベルトで構成し、 上記測定器と同機能の測定器を、略中央位置で並ぶ一対
   の上記分割ベルト間の間隙を覗く位置であって且つ上記
   ワークの研磨面の中心部が通過する位置に配設すること
   により、上記研磨面の中心部近傍の研磨状態を測定す
   る、 ことを特徴とする研磨装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の研磨装置において、 上記複数の分割ベルト全体の略半部側に位置する一以上
   の分割ベルトの走行方向と他方の略半部側に位置する一
   以上の分割ベルトの走行方向とが逆向きになるように設
   定した、 ことを特徴とする研磨装置。
5. 【請求項５】 複数の回転体に巻き付けられ且つこれら
   の複数の回転体の回転によってベルト長さ方向に走行す
   るワーク研磨用の無端ベルトと、保持したワークを回転
   させながら上記無端ベルトに押圧するキャリアとを具備
   する研磨装置において、 上記無端ベルトのうち上記ワークとの接触部分の長さを
   ワークの直径よりも所定長さだけ狭く設定して、当該接
   触部分における大部分の部位の摺接時間が等しくなるよ
   うにした、 ことを特徴とする研磨装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の研磨装置において、 上記無端ベルトを一対の分割ベルトで構成し、 これら一対の分割ベルトの走行方向が逆向きになるよう
   に設定した、 ことを特徴とする研磨装置。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６に記載の研磨装
   置において、 上記一対の分割ベルトの間隙を覗く位置に、上記ワーク
   の研磨面の研磨状態を測定する測定器を配設した、 ことを特徴とする研磨装置。
8. 【請求項８】 複数の回転体に巻き付けられ且つこれら
   の複数の回転体の回転によってベルト長さ方向に走行す
   るワーク研磨用の無端ベルトと、保持したワークを上記
   無端ベルトに押圧するキャリアとを具備する研磨装置に
   おいて、 上記無端ベルトを複数の分割ベルトで構成し、 上記複数の分割ベルトとワークとの接触部分の摺接時間
   が略等しくなるように、各分割ベルトの走行速度を設定
   した、 ことを特徴とする研磨装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の研磨装置において、 上記ワークを低速度で回転させる、 ことを特徴とする研磨装置。
10. 【請求項１０】 一の主動用回転体と複数の従動用回転
    体とに巻き付けられ且つ上記一の主動用回転体の駆動回
    転によってベルト長さ方向に走行するワーク研磨用の無
    端ベルトと、保持したワークを上記無端ベルトに押圧す
    るキャリアとを具備する研磨装置において、 上記無端ベルトを上記ワークとの摺接時間の比に対応し
    た長さを有した複数の分割ベルトで構成し、これら複数
    の分割ベルトを上記一の主動用回転体と一の従動用回転
    体とに共通に掛けると共に、各分割ベルトを他の従動用
    回転体にそれぞれ掛けることにより、上記複数の分割ベ
    ルトの摩耗量が略等しくなるように設定した、 ことを特徴とする研磨装置。