JPH11254308A

JPH11254308A - 両面研磨装置

Info

Publication number: JPH11254308A
Application number: JP5533898A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakamura; 由夫中村; Atsushi Kajikura; 惇鍛治倉; Tomoki Kanda; 智樹神田
Original assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Current assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-21
Also published as: TW372902B; EP0940221A2; MY119729A; EP0940221A3; EP0940221B1; US6080048A; DE69820021T2; DE69820021D1

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリヤの熱膨張等による伸びを吸収してキ
ャリヤの変形を防止し、ウェーハの研磨割れや、研磨精
度劣化を防止すること。【解決手段】薄平板に透孔が設けられて成るキャリヤ
１２と、キャリヤ１２の透孔内に配された板状のウェー
ハ１０を、上下から挟むと共にウェーハ１０に対して相
対的に移動して研磨する上下の定盤１４、１６と、キャ
リヤ１２を、キャリヤ１２を保持するキャリヤホルダー
２２介し、キャリヤ２２の面と平行な面内で運動をさ
せ、透孔内で上下の定盤１４、１６の間に保持されたウ
ェーハ１０を運動させる運動機構とを備える両面研磨装
置であって、キャリヤ１２を、キャリヤ１２がキャリヤ
ホルダー２２と一体に運動すると共に、キャリヤ１２の
熱膨張による伸びを吸収するように、キャリヤホルダー
２２へ連繋させることで保持させる連繋手段を具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は両面研磨装置に関す
る。両面研磨装置としては、従来から、エクスターナル
ギヤ（以下、「外歯車」という）とインターナルギヤ
（以下、「内歯車」という）を異なる角速度で回転する
ことによって、加工材料（以下、「ワーク」という）を
担持した遊星歯車に相当するキャリヤを自転させるとと
もに公転させ、そのキャリヤの上下に配された研磨面を
有する上下の定盤が、ワークを上下から挟むと共にワー
クに対して相対的に移動して研磨する遊星歯車機構を用
いたものがある。この両面研磨装置は、ラッピング装置
（ラップ盤）、またはポリシング装置として使用され、
精度が高く、両面を同時に研磨できるため加工時間が短
くて済み、半導体チップの素材となるシリコンウェーハ
等の薄物研磨加工に適している。

【０００２】

【従来の技術】従来の遊星歯車機構を用いたポリシング
装置の構成について、図９に基づいて説明する。１１２
は上定盤、１１４は下定盤であり、それぞれの表面には
研磨布が付けられており、その研磨布によって研磨面が
形成されている。１１６は外歯車、１１８は内歯車であ
る。また、１２０はキャリヤであり、このキャリヤ１２
０に穿設された透孔内にワーク１２１が保持され、外歯
車１１６と内歯車１１８と噛み合って回転する。上定盤
１１２は上定盤回し金１１２ａに連繋され、この上定盤
回し金１１２ａから垂下したシャフト１１２ｂの先端に
ギヤ１１２ｃが設けられている。ギヤ１１２ｃはアイド
ルギヤ１１２ｄに、そのアイドルギヤ１１２ｄはギヤ１
１２ｅに噛合している。このギヤ１１２ｅは、スピンド
ル１２６と一体に回転すべく、スピンドル１２６と同軸
に設けられている。下定盤１１４は、その下定盤１１４
に同軸に設けられたギヤ１１４ａを介し、スピンドル１
２６に同軸に設けられたギヤ１１４ｂに連繋している。
外歯車１１６は、その外歯車１１６に同軸に設けられた
ギヤ１１６ａを介し、スピンドル１２６に同軸に設けら
れた伝達ギヤ１１６ｂに連繋している。内歯車１１８
は、その内歯車１１８に同軸に設けられたギヤ１１８ａ
を介し、スピンドル１２６に同軸に設けられた伝達ギヤ
１１８ｂに連繋している。すなわち、このポリシング装
置は、一つの駆動装置によって、外歯車１１６、内歯車
１１８、上下の定盤１１２、１１４を回転駆動させる、
いわゆる４ウェイ駆動方式となっている。なお、スピン
ドル１２６は可変減速機１３２に連結され、その可変減
速機１３２は、ベルト１３６を介してモータ１３４と連
結されており、スピンドル１２６の回転速度を制御す
る。

【０００３】この遊星歯車機構を用いたポリシング装置
によれば、例えば、外歯車１１６の角速度に比べて内歯
車１１８の角速度の方が大きくなるようにギヤ１１６ａ
と伝達ギヤ１１６ｂの回転比、およびギヤ１１８ａと伝
達ギヤ１１８ｂの回転比がそれぞれ設定されている場
合、外歯車１１６と内歯車１１８との間に噛合したキャ
リヤ１２０は、内歯車１１８の回転方向と同一方向（例
えば、「反時計方向」とする）に公転し、且つ時計方向
に自転する。また、下定盤１１４も同じく反時計方向に
回転するが、上定盤１１２はアイドルギヤ１１２ｄが介
在するので時計方向に回転する。なお、研磨条件に応じ
て、キャリヤ１２０の回転方向および回転速度等は、外
歯車１１６と内歯車１１８の角速度の設定によって変更
することができる。また、ワーク１２１の表裏の研磨面
へは、スラリー等を含む液状の研磨剤が供給され、その
液状の研磨剤の作用によってワーク１２１の研磨が好適
になされる。このポリシング装置によれば、キャリヤ１
２０を複雑に運動させることができるため、研磨むらを
防止して均一にワーク１２１（例えば、シリコンウェー
ハ）研磨できる。従って、ワークの平坦度を向上でき
る。また、ワーク１２１の両面を同時に研磨できるた
め、研磨効率を向上できる。

【０００４】しかしながら、上記従来の遊星歯車機構を
用いた両面研磨装置では、キャリヤ１２０が外歯車１１
６と内歯車１１８の間で移動する構造になるため、最近
のシリコンウェーハ等のワーク１２１の大型化に対応し
にくい。すなわち、キャリヤ１２０の直径を、定盤の半
径より大きくすることは不可能であり、定盤の研磨面を
効率良く利用することができない。また、従来の遊星歯
車機構を用いた両面研磨装置では、複雑な歯車機構とな
っており、大型化することが難しく、大型の装置を製造
するには材料、加工、配置スペース的な問題など、様々
な面でコストが嵩んでしまう。

【０００５】このため、本願出願人は、背景技術として
次のような両面研磨装置を開発してある。図６は背景技
術の説明図であり、図６（ａ）は平面図であり、図６
（ｂ）は断面図である。この背景技術は、薄平板に透孔
１２ａが設けられて成るキャリヤ１２と、そのキャリヤ
１２の透孔１２ａ内に配された板状のワークであるウェ
ーハ１０を、上下から挟むと共にそのウェーハ１０に対
して相対的に移動して研磨する上下の定盤１４、１６と
を備える両面研磨装置であって、キャリヤ１２を、キャ
リヤ１２の面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、
透孔１２ａ内で上下の定盤１４、１６の間に保持された
ウェーハ１０を旋回移動させるキャリヤ円運動機構２０
（図３及び図４を参照）を具備する。

【０００６】そして、２２はキャリヤホルダーであり、
リング状に形成されており、図６及び図７に示すよう
に、段状に形成された内周の部位において円周等間隔に
複数のピン２３が設けられ、キャリヤ１２を保持できる
ように形成されている。また、キャリヤ１２の外周部
は、金属（例えば、ステンレススチール）製の上下の外
周リング１２ｃ、１２ｄで挟んで補強してあると共に、
前記ピン２３に嵌合する複数の穴１２ｂが設けられてい
る。そして、キャリヤ１２は、上下の外周リング１２
ｃ、１２ｄを介し、張力を与えられた状態で、穴１２ｂ
がピン２３に嵌まることでキャリヤホルダー２２に保持
（セット）されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャリ
ヤ１２の張力を一定に保つように、キャリヤホルダー２
２に装着することは難しく、段取りに非常に時間がかか
るという課題がある。そして、研磨加工中に温度が上昇
して、キャリヤ１２が膨張することによって、キャリヤ
１２が変形し、ウェーハ１０の研磨割れや、研磨精度劣
化を引き起こすという課題があった。すなわち、キャリ
ヤ１２の外周部が、上下の外周リング１２ｃ、１２ｄが
固定されて拘束された状態にあり（図７（ａ））、キャ
リヤ１２の内側部はウェーハ１０が研磨される際に発生
する熱によって加熱されることになり、キャリヤ１２の
熱膨張による伸びの逃げ場がなくなってしまう。このた
め、キャリヤ１２は、歪んで波うつような状態に変形し
てしまい（図７（ｂ））、透孔１２ａを形成する内縁も
変形し、その透孔１２ａ中に保持されたウェーハ１０の
外周縁が、透孔１２ａの内縁に均一且つ好適に接触する
ことができず、ウェーハ１０の研磨割れ等を発生させて
しまう。これに対して、上下の外周リング１２ｃ、１２
ｄを用いず、図８のように、キャリヤ１２をキャリヤホ
ルダー２２に精度良く嵌めた場合（図８（ａ））にも、
熱膨張による伸びを吸収することができず、キャリヤ１
２は、波うつような状態に変形してしまい（図８
（ｂ））、結果的にウェーハ１０の研磨割れ等を発生さ
せてしまう。

【０００８】そこで、本発明の目的は、キャリヤの熱膨
張等による伸びを吸収してキャリヤの変形を防止し、ワ
ークの研磨割れや、研磨精度劣化を防止することができ
る両面研磨装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明は、
薄平板に透孔が設けられて成るキャリヤと、該キャリヤ
の透孔内に配された板状のワークを、上下から挟むと共
に該ワークに対して相対的に移動して研磨する上下の定
盤と、前記キャリヤを、該キャリヤを保持するキャリヤ
ホルダー介し、該キャリヤの面と平行な面内で運動をさ
せ、前記透孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−
クを運動させる運動機構とを備える両面研磨装置であっ
て、前記キャリヤを、該キャリヤが前記キャリヤホルダ
ーと一体に運動すると共に、該キャリヤの熱膨張による
伸びを吸収するように、前記キャリヤホルダーへ連繋さ
せることで保持させる連繋手段を具備する。

【００１０】また、前記運動機構が、前記キャリヤを、
該キャリヤを保持するキャリヤホルダー介し、該キャリ
ヤの面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透
孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを旋回移
動させるキャリヤ円運動機構であることで、滑らかな運
動でワークを好適に研磨できる。

【００１１】また、前記連繋手段は、前記キャリヤホル
ダー側に設けられたピンと、該ピンに遊嵌すべく前記キ
ャリヤに該キャリヤの熱膨張による伸び方向へクリアラ
ンスを設けて形成された穴とを具備することで、簡単な
構成でキャリヤをキャリヤホルダーに好適に連繋させる
ことができる。

【００１２】また、前記連繋手段は、前記キャリヤホル
ダー側に設けられた内歯車状の被係合部と、該被係合部
に係合するようにキャリヤ側に設けられた外歯車状の係
合部とを具備することによっても、簡単な構成でキャリ
ヤをキャリヤホルダーに好適に連繋させることができ
る。

【００１３】また、前記キャリヤホルダー側に設けら
れ、前記キャリヤを保持すべく上下方向について支持す
る支持部が、高さ調整可能に設けられたことで、キャリ
ヤの高さ位置を好適に調整して、キャリヤを適切に保持
することができる。

【００１４】また、前記キャリヤ円運動機構は、前記キ
ャリヤホルダーと、前記上下の定盤の軸線に平行で前記
キャリヤホルダーに軸着されるホルダー側の軸、および
該ホルダー側の軸に平行であると共に所定の距離をおい
て基体に軸着される基体側の軸を備え、該基体側の軸を
中心に前記ホルダー側の軸を旋回させることでキャリヤ
ホルダーを基体に対して自転しない円運動をさせる偏心
アームと、該偏心アームを基体側の軸を中心に回転させ
る回転駆動装置とを具備することで、簡単な構成であり
ながら、キャリヤホルダーに保持されたキャリヤを好適
に自転しない円運動をさせることができる。

【００１５】また、前記偏心アームが複数設けられ、該
複数の偏心アームは同期して円運動するよう、前記基体
側の軸同士がタイミングチェーン等の同期手段によって
連繋されていることで、簡単な構成でキャリヤを好適且
つ安定的に運動させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付図面に基づいて詳細に説明する。先ず、本発明の前提
となる両面研磨装置の構成について、図３及び図４に基
づいて説明する。図３は本発明にかかる両面研磨装置の
一実施例を模式的に示した斜視組み立て図であり、図４
は図３の実施例が作動している際の各構成の位置関係を
示す側断面図である。本実施例は、板状のワークである
シリコンのウェーハ１０を研磨する両面研磨装置であ
り、薄平板に透孔１２ａが設けられて成るキャリヤ１２
と、そのキャリヤ１２の透孔内に配されたウェーハ１０
を、上下から挟むと共にウェーハ１０に対して相対的に
移動して研磨する上下の定盤１４、１６とを備える。上
下の定盤１４、１６のそれぞれの表面には、クロスと呼
ばれる研磨布１４ａ、１６ａが付けられており、その研
磨布１４ａ、１６ａによって研磨面が形成されている。
ウェーハ１０は、円形であり円形の透孔１２ａ内に遊嵌
されており、透孔１２ａの中ではフリーに自転可能なサ
イズになっている。キャリヤ１２は、例えば、ガラスエ
ポキシ板で形成され、厚さ０、８ｍｍのウェーハ１０に
対して厚さ０、７ｍｍ程度に設定されたものが一般的で
ある。

【００１７】２０はキャリヤ円運動機構であり、キャリ
ヤ１２を、そのキャリヤ１２を保持するキャリヤホルダ
ー２２介し、キャリヤ１２の面と平行な面内で運動をさ
せ、透孔１２ａ内で上下の定盤１４，１６の間に保持さ
れたウェーハ１０を運動させる運動機構の一例である。
本実施例におけるキャリヤ円運動機構２０は、キャリヤ
１２を、キャリヤホルダー２２を介して一体にキャリヤ
１２の面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、透孔
１２ａ内で保持されて上定盤１４と下定盤１６とによっ
て挟持されたウェーハ１０を旋回移動させる。すなわ
ち、キャリヤ１２の厚さを考えない場合に、キャリヤ１
２の面と同一の面内で、そのキャリヤ１２に自転しない
円運動をさせる。このキャリヤ円運動機構２０は次の構
成を備える。キャリヤホルダー２２は、リング状に形成
されており、キャリヤ１２を保持している。

【００１８】２４は偏心アームであり、上下の定盤１
４、１６の軸線Ｌに平行でキャリヤホルダー２２に軸着
されるホルダー側の軸２４ａ、およびそのホルダー側の
軸２４ａに平行であると共に所定の距離をおいて基体３
０（図４参照）に軸着される基体側の軸２４ｂを備え
る。すなわち、クランク機構のクランクアームと同様な
機能を備えるように形成されている。この偏心アーム２
４は、本実施例では基体３０とキャリヤホルダー２２と
の間の４ヶ所に配され、キャリヤホルダー２２を支持す
ると共に、基体側の軸２４ｂを中心にホルダー側の軸２
４ａを旋回させることで、キャリヤホルダー２２を基体
３０に対して自転しない円運動をさせる。ホルダー側の
軸２４ａは、キャリヤホルダー２２の外周面に突起して
設けられた軸受け部２２ｃに回転可能に挿入されて軸着
されている。これにより、キャリヤ１２は上下の定盤１
４、１６の軸線Ｌから偏心Ｍして旋回（自転しない円運
動）する。その円運動の半径は、ホルダー側の軸２４ａ
と基体側の軸２４ｂとの間隔（偏心Ｍの距離）と同じで
あり、キャリヤ１２の全ての点が同一の小円の軌跡を描
く運動となる。

【００１９】また、２８はタイミングチェーンであり、
各偏心アーム２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定され
たスプロケット２５（本実施例では４個）に掛け回され
ている。このタイミングチェーン２８と４個のスプロケ
ット２５は、４個の偏心アーム２４が同期して円運動す
るよう、４個の基体側の軸２４ｂ同士を連繋して同期さ
せる同期手段を構成している。この同期手段は、簡単な
構成であり、キャリヤ１２を好適且つ安定的に運動させ
ることができる。これによって研磨精度を向上でき、ウ
ェーハの平坦度を向上できる。なお、同期手段として
は、本実施例に限られることはなく、タイミングベル
ト、またはギア等を用いてもよいのは勿論である。３２
はモータ（例えば、ギャードモータ）であり、３４は出
力軸に固定された出力ギヤである。出力ギア３４は偏心
アーム２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定されたギア
２６に噛合している。これにより、偏心アーム２４を基
体側の軸２４ｂを中心に回転させる回転駆動装置が構成
されている。

【００２０】なお、回転駆動装置としては、各偏心アー
ム２４にそれぞれ対応して配された複数のモータ（例え
ば、電動モータ）を利用することもできる。電動モータ
であれば、電気的に同期を取ることで、複数の偏心アー
ム２４を同期運動させ、キャリヤ１２をスムースに運動
させることができる。また、本実施例では偏心アーム２
４を４個配設した場合について説明したが、本発明はこ
れに限らず、偏心アーム２４は最低３個あれば、キャリ
ヤホルダー２２を好適に支持することができる。さら
に、直交する２軸の直線運動の合成によって２次元運動
を得ることができるＸＹテーブルの移動体と、前記キャ
リヤホルダー２２とを一体化して運動できるようにすれ
ば、１個の偏心アーム２４の駆動によって、キャリヤホ
ルダー２２を自転しない円運動させることができる。す
なわち、ＸＹテーブルの直交する２軸に延びるガイドに
よって案内されることで、前記移動体は自転しない運動
をするのであって、この移動体の運動をキャリヤホルダ
ー２２の運動（自転しない円運動）に好適に利用でき
る。また、偏心アーム２４を用いず、ＸＹテーブルの駆
動手段、例えばＸ軸およびＹ軸のそれぞれに配されたサ
ーボモータとタイミングチェーンまたはボールネジ等か
ら成る駆動機構を利用（制御）することで、前記移動体
と一体化したキャリヤホルダー２２を運動（自転しない
円運動）させることもできる。この場合は、２個のモー
タを使用することになるが、モータを制御することで円
運動の他にも自転しない種々の２次元運動を得ることが
でき、その運動をウェーハ１０の研磨に利用できる。

【００２１】３６は下定盤回転用モータであり、下定盤
１６を回転させる動力装置である。例えば、本実施例の
ように、ギャードモータを用いることができ、その出力
軸は下定盤１６の回転軸に直結させてもよい。３８は上
定盤回転用動力手段であり、上定盤１４を回転させる。
下定盤回転用モータ３６および上定盤回転用動力手段３
８は、回転方向および回転速度を自由に変更できるもの
とすれば、種々の研磨仕様に柔軟に対応できる。また、
この両面研磨装置では、キャリヤ１２の透孔１２ａ内に
配されたウェーハ１０を、図２に示すように上定盤１４
と下定盤１６でサンドイッチにして、そのウェーハの研
磨加工がなされる。この際、ウェーハ１０が挟圧される
力は、主に上定盤１４側に設けられた加圧手段（図示せ
ず）による。例えば、なお、空気圧を利用し、エアバッ
ク方式で上定盤１４のウェーハ１０への押圧力を調整す
るようにしてもよい。空気圧を制御することで好適かつ
容易に加圧力を調整できる。なお、上定盤１４側には加
圧手段の他に上定盤１４を昇降動させる昇降装置４０が
設けられ、ウェーハ１０の給排のときなどに作動する。

【００２２】次に、本発明の特徴的な構成であるキャリ
ヤ１２とキャリヤホルダー２２とを連繋する連繋手段５
０について図１及び図２に基づいて説明する。図１は連
繋手段５０の一例を示す説明図であり、図２は図１の連
繋手段５０を用いたキャリヤ１２とキャリヤホルダー２
２の全体形状を示す説明図である（図２（ａ）は平面
図、図２（ｂ）は断面図）。連繋手段５０は、キャリヤ
１２を、そのキャリヤ１２が自転しないと共に、そのキ
ャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収するように、キャ
リヤホルダー２２へ連繋させることで保持させている。
本実施例の連繋手段５０では、図１（ａ）に示すよう
に、キャリヤホルダー２２側に設けられたピン２３と、
ピン２３に遊嵌すべくキャリヤ１２にそのキャリヤ１２
の熱膨張による伸び方向（本実施例では円形のキャリヤ
１２の径方向）へクリアランスが設けられて形成された
穴１２ｂとを備える。穴１２ｂのクリアランスは、少な
くともキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収する方向
に好適に設ければよく、例えば、長穴に形成されていれ
ばよい。

【００２３】また、本実施例において、キャリヤ１２
は、その外周縁についても熱膨張した際に好適にスライ
ドできるように、キャリヤホルダー２２の内周面２２ａ
との間にクリアランスが生じるように形成されている。
すなわち、内周面２２ａの内径よりもキャリヤ１２の外
径が、所定の寸法小径に形成されている。また、図６及
び図７（背景技術）に示したようなリング１２ｃ、１２
ｄは付けられていない。従って、キャリヤ１２に張力を
与えていない。そして、上述したようにキャリヤ１２の
熱膨張を考慮してクリアランスを設けておいたキャリヤ
１２の穴１２ｂを、キャリヤホルダー２２のピン２３に
嵌めることで直接的にセットしてある。

【００２４】このようにキャリヤ１２の熱膨張による伸
びを吸収する連繋手段５０を備えることで、簡単な構成
でキャリヤ１２をキャリヤホルダー２２に対して回り止
めをした状態に好適に連繋させることができる。これに
より、図１（ｂ）に示すように、キャリヤ１２の伸びを
好適に逃がして吸収することができ、キャリヤ１２の変
形を防止できる。また、キャリヤ１２は、キャリヤホル
ダー２２に嵌めることで装着する構成であるので、装着
時における作業の簡素化がなされる。（この点、背景技
術では、キャリヤの張力を一定に保つのが難しく、張力
を与えることが逆効果になってキャリヤに歪みなどを生
じさせていた。）

【００２５】次に、キャリヤホルダー２２に備えられる
キャリヤ１２の高さ調整機能について説明する。２３ａ
はフランジ部であり、ピン２３の中途部にワッシャー形
状に一体に設けられている。このフランジ部２３ａは、
キャリヤホルダー２２側に設けられ、キャリヤ１２を保
持すべく直接的に支持する支持部になっている。ピン２
３のフランジ部２３ａの下方には、ピン２３をキャリヤ
ホルダー２２の下段部２２ｂに装着可能にネジ部２３ｂ
が設けられている。そのネジ部２３ｂキャリヤホルダー
２２の下段部２２ｂに螺合する度合いを調整すること
で、フランジ部２３ａの高さ調整が可能に設けられてい
る。このようにフランジ部２３ａを設けたことで、キャ
リヤ１２の高さ位置を好適に調整して、キャリヤホルダ
ー２２でキャリヤ１２を適切に保持することができる。

【００２６】すなわち、フランジ部２３ａの高さを調整
すれば、下定盤１６の研磨布１６ａが消耗して薄くなっ
た場合等、条件の変化に好適に対応でき、その下定盤１
６の研磨布１６ａ面とほぼ同じ高さで、キャリヤ１２が
撓みを生じないように好適に保持できる。従って、キャ
リヤ１２を水平に好適に保持することができ、ウェーハ
１０の研磨割れや、研磨精度劣化を防止することができ
る。また、フランジ部２３ａの表面によって、キャリヤ
１２の外周面を部分的に受けることになり、キャリヤ１
２の伸縮による摺動を好適に支持することができる。す
なわち、キャリヤ１２の外周面（下面）とキャリヤホル
ダー２２側の上面との接地面積を小さくすることができ
るため、滑り摩擦抵抗を低減でき、キャリヤ１２は好適
に摺動できる。これにより、キャリヤ１２の熱等による
伸縮力が好適に開放され、キャリヤ１２の歪みの発生を
防止できる。

【００２７】以上の実施例では、ピン２３のフランジ部
２３ａの高さを調整することで、キャリヤ１２の支持高
さを調整したが、本発明はこれに限られないのは勿論で
あり、キャリヤ１２を所定の高さに支持できる好適な手
段であれば、その構成は特に限定されるものではない。
例えば、キャリヤホルダー２２自体を昇降させる機構を
設け、キャリヤ１２を保持すべく支持する支持部が基本
的にキャリヤホルダー２２の下段部２２ｂの上面であっ
てもよい。なお、下段部２２ｂの上面は、滑り性を向上
させるため、凹凸を設けてもよいのは勿論である。

【００２８】次に図５に基づいて本発明にかかる他の実
施例について説明する。図５（ａ）は平面図であり、図
５（ｂ）は断面図である。本実施例は、図に明らかなよ
うに、前記実施例とは連繋手段５０が異なり、その連繋
手段５０は、キャリヤホルダー２２側に設けられた内歯
車状の被係合部５２と、その被係合部５２に係合するよ
うにキャリヤ１２側に設けられた外歯車状の係合部４２
とを具備する。すなわち、キャリヤ１２の外周に設けた
ギヤと、リング状のキャリヤホルダー２２の内周に設け
たギヤとを噛み合わせた形態になっている。これによっ
ても、簡単な構成でキャリヤ１２をキャリヤホルダー２
２に好適に連繋させることができる。そして、前記実施
例と同様の効果を得ることができる。

【００２９】次に、本発明にかかる両面研磨装置の使用
方法の一例について説明する。先ず、キャリヤ１２を運
動させないで、上定盤１４と下定盤１６とを回転速度の
絶対値は同じであるが反対方向へ回転させた場合を説明
する。すなわち、図３に示すように、例えば、上定盤１
４は時計回転をさせ、下定盤１６は反時計回転させる。
この場合は、全く反対方向に摩擦力が作用するから、そ
の運動力が相互に相殺されて、理論的にはウェーハ１０
は止まった状態で両面の研磨がなされる。但し、この場
合には、上定盤１４および下定盤１６では、その外周へ
向かう程その周速度が大きくなる。従って、ウェーハ１
０の上下の定盤１４、１６の軸線Ｌに対応する部分から
遠い部分ほど研磨が促進され、ウェーハ１０が均一に研
磨されない。

【００３０】次に、キャリヤ１２を前述した構成からな
る運動機構によって、自転しない円運動をさせることに
よる研磨作用について説明する。上下の定盤１４、１６
の回転を考えず、キャリヤ１２の自転しない円運動のみ
を考えた場合、その自転しない円運動によれば、運動を
する部材（キャリヤ１２）の全ての点で全く同じ運動が
なされることになる。これは、全ての点が同一の運動と
なる意味で、一種の揺動運動であり、揺動運動の軌跡が
円になったと考えればよい。従って、自転しない円運動
をするキャリヤ１２を介し、ウェーハ１０を旋回移動す
れば、この運動による作用に限っていえば、ウェーハ１
０の両面は均一に研磨される。

【００３１】そして、上定盤１４と下定盤１６の回転運
動と、キャリヤ１２の自転しない円運動とを同時に作動
させた場合は、ウェーハ１０が透孔１２ａの中で回転可
能に保持されているため、特に上定盤１４と下定盤１６
の回転速度の絶対値に差をつけた場合（一方の定盤に対
して他方の定盤の回転速度を速くした場合）、ウェーハ
１０は、その回転速度の速い側の定盤の回転方向へ、連
れ回りする。すなわち、ウェーハ１０は所定の方向へ自
転することになる。このようにウェーハ１０が自転する
ことで、上定盤１４および下定盤１６では、その外周へ
向かう程その周速度が大きくなっているが、その影響を
なくすことができ、ウェーハ１０を均一に研磨できる。
なお、ウェーハ１０の両面を均一に研磨するには、上定
盤１４と下定盤１６の回転速度を交互に一方が速くなる
ように制御すればよい。

【００３２】次に、本発明にかかる両面研磨装置の使用
方法の他の例について説明する。以上の実施例では、複
数の透孔１２ａが設けられ、複数のワーク（ウェーハ１
０）を同時に研磨する場合について説明したが、本発明
ではこれに限らず、例えば、キャリヤ１２には大型なワ
ークが保持される透孔１２ａを一個のみ設け、その大型
ワークの両面を研磨する研磨装置としても利用できる。
なお、大型なワークとしては、液晶に用いる矩形状のガ
ラス板、或いは枚葉で加工されるウェーハ（円形）等の
ワークがある。この場合、大型なワークは、キャリヤ１
２の中心からその周縁近傍付近にわたってほぼ全面的に
配されることになる。このとき、キャリヤ１２による自
転しない円運動を主に利用して研磨し、上定盤１４およ
び下定盤１６の回転速度は、研磨むらが発生しない程度
に遅くすれば、ワークの全体面について均一に且つ好適
に研磨できる。すなわち、上定盤１４および下定盤１６
では、周速度の違いで外周ほど研磨作用が大きくなる
が、その回転速度がキャリヤ１２の自転しない円運動に
比べて非常に遅ければ、研磨作用に直接的には殆ど関与
させないようにすることができる。そして、上定盤１４
および下定盤１６を回転させることは、ワークに接触す
る定盤面を常に更新させ、液状の研磨剤をワークの全面
へ平均的に供給するなど、研磨作用を良好にするため、
間接的に好適に寄与できる。

【００３３】以上の実施例では、連繋手段５０によって
連繋され、一体に運動するキャリヤ１２とキャリヤホル
ダー２２が、自転しない円運動をするように、キャリヤ
円運動機構２０を備える場合について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、一体に運動するキ
ャリヤ１２とキャリヤホルダー２２にかかる運動機構に
ついては、適宜選択的に設定すればよい。例えば、本発
明は、一体に運動するキャリヤ１２とキャリヤホルダー
２２を、自転させると共に直線往復運動させる運動機構
を備える場合にも、好適に適用できる。

【００３４】以上の実施例ではポリシング装置について
説明したが、本発明はラッピング装置にも好適に適用で
きるのは勿論である。以上、本発明につき好適な実施例
を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限
定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内
で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

【００３５】

【発明の効果】本発明の両面研磨装置によれば、キャリ
ヤを、そのキャリヤがキャリヤホルダーと一体に運動す
ると共に、そのキャリヤの熱膨張による伸びを吸収する
ように、キャリヤホルダーへ連繋させることで保持させ
る連繋手段を具備する。このため、キャリヤの熱膨張等
による伸びを吸収してキャリヤの変形を防止し、ワーク
の研磨割れや、研磨精度劣化を防止することができると
いう著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるキャリヤとキャリヤホルダーの
連繋手段の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の実施例のキャリヤとキャリヤホルダーの
全体を示す平面図と断面図である。

【図３】本発明にかかる両面研磨装置全体の一実施例を
示す斜視図である。

【図４】図３の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明にかかるキャリヤとキャリヤホルダーの
連繋手段の他の実施例を示す平面図と断面図である。

【図６】従来技術を説明する平面図と断面図である。

【図７】従来技術を説明する部分断面図である。

【図８】背景技術を説明する部分断面図である。

【図９】従来技術を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０ウェーハ１２キャリヤ１２ａ透孔１２ｂ穴１４上定盤１４ａ研磨面１６下定盤１６ａ研磨面２０キャリヤ円運動機構２２キャリヤホルダー２３ピン２３ａフランジ部（支持部）２３ｂネジ部２４偏心アーム２４ａホルダー側の軸２４ｂ基体側の軸２８タイミングチェーン３０基体４２係合部５０連繋手段５２被係合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄平板に透孔が設けられて成るキャリヤ
と、該キャリヤの透孔内に配された板状のワークを、上下か
ら挟むと共に該ワークに対して相対的に移動して研磨す
る上下の定盤と、前記キャリヤを、該キャリヤを保持するキャリヤホルダ
ー介し、該キャリヤの面と平行な面内で運動をさせ、前
記透孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを運
動させる運動機構とを備える両面研磨装置であって、前記キャリヤを、該キャリヤが前記キャリヤホルダーと
一体に運動すると共に、該キャリヤの熱膨張による伸び
を吸収するように、前記キャリヤホルダーへ連繋させる
ことで保持させる連繋手段を具備することを特徴とする
両面研磨装置。
【請求項２】前記運動機構が、前記キャリヤを、該キ
ャリヤを保持するキャリヤホルダー介し、該キャリヤの
面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透孔内
で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを旋回移動さ
せるキャリヤ円運動機構であることを特徴とする請求項
１記載の両面研磨装置。
【請求項３】前記連繋手段は、前記キャリヤホルダー
側に設けられたピンと、該ピンに遊嵌すべく前記キャリ
ヤに該キャリヤの熱膨張による伸び方向へクリアランス
を設けて形成された穴とを具備することを特徴とする請
求項１又は２記載の両面研磨装置。
【請求項４】前記連繋手段は、前記キャリヤホルダー
側に設けられた内歯車状の被係合部と、該被係合部に係
合するようにキャリヤ側に設けられた外歯車状の係合部
とを具備することを特徴とする請求項１又は２記載の両
面研磨装置。
【請求項５】前記キャリヤホルダー側に設けられ、前
記キャリヤを保持すべく上下方向について支持する支持
部が、高さ調整可能に設けられたことを特徴とする請求
項１、２、３又は４記載の両面研磨装置。
【請求項６】前記キャリヤ円運動機構は、前記キャリヤホルダーと、前記上下の定盤の軸線に平行で前記キャリヤホルダーに
軸着されるホルダー側の軸、および該ホルダー側の軸に
平行であると共に所定の距離をおいて基体に軸着される
基体側の軸を備え、該基体側の軸を中心に前記ホルダー
側の軸を旋回させることでキャリヤホルダーを基体に対
して自転しない円運動をさせる偏心アームと、該偏心アームを基体側の軸を中心に回転させる回転駆動
装置とを具備することを特徴とする請求項１、２、３、
４又は５記載の両面研磨装置。
【請求項７】前記偏心アームが複数設けられ、該複数
の偏心アームは同期して円運動するよう、前記基体側の
軸同士がタイミングチェーン等の同期手段によって連繋
されていることを特徴とする請求項６記載の両面研磨装
置。