TW202407792A - 雙面研磨裝置 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種將測定孔及厚度測定感測器設置在通過工件的中心附近(資料取得範圍)的頻度高的配設範圍內的雙面研磨裝置。 [解決手段]雙面研磨裝置10係以如下構成為要件，具備：下平台13、上平台14、及配置在前述下平台13與前述上平台14間並保持圓板狀工件W的托架20；前述托架20係繞前述下平台13及前述上平台14的中心旋轉且繞前述托架20的中心旋轉之構成；在前述上平台14上方或前述下平台13的下方的固定位置、或者是前述上平台14的上部或前述下平台13的下部的可動位置具有厚度測定感測器34；前述托架20具有在相對於前述托架20的中心偏心的位置保持前述工件W的圓形的通孔22，將前述上平台14或前述下平台13中心與使用者事先設定的任一個前述通孔22的中心之距離為最短或最長的前述通孔22的中心位置設為第1基準位置E；相對於前述通孔22的半徑的30%以內的規定長即第1距離G，將從前述第1基準位置E向前述托架20中心的方向離開前述第1距離G的1/2長度的位置設為第2基準位置F；前述厚度測定感測器34在俯視圖中係以前述第2基準位置F為中心設置在前述第1距離G的範圍內，前述厚度測定感測器34係藉由設置在配設有前述厚度測定感測器34之側的前述上平台14或前述下平台13上的測定孔35，測定保持在前述通孔22之狀態的前述工件W的厚度。

Description

雙面研磨裝置

本發明係有關一種例如對晶圓般的工件之上下表面進行研磨之雙面研磨裝置。

已知一種雙面研磨裝置，其利用上下的平台夾入保持在托架內部的晶圓(在本揭示中有時稱為「工件」)進行研磨。關於該雙面研磨裝置，在專利文獻1(日本特開2008-227393號公報)中，於配置在上平台上方的支撐架上設置有厚度測定感測器。另外，於上平台設置有窗部(相當於「測定孔」)，透過厚度測定感測器的雷射光通過旋轉的上平台的窗部，取得位於該窗部正下方的工件的厚度。在專利文獻2(日本特開2017-207455號公報)中，透過取得設置在從上平台的中心向該上平台的徑向外側離開規定距離的位置的工件厚度測定孔通過工件的軌跡(以下有時簡稱為「通過軌跡」)上的厚度，以取得加工中的工件的厚度分布。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-227393號公報 [專利文獻2]日本特開2017-207455號公報

[發明欲解決之課題]

在專利文獻1、專利文獻2所揭示的雙面研磨裝置中，保持工件的托架，作為一例，如圖1所示，在加工中，繞下平台及上平台的中心旋轉(向C方向公轉)，且亦繞該托架的中心旋轉(向D方向自轉)。另外，在專利文獻2所揭示的雙面研磨裝置中，設置有測定孔及厚度測定感測器的上平台或下平台係向著與該托架的公轉相反的方向旋轉。而且，工件相對於托架的中心被保持在偏心的位置。透過此等構成，工件的中心軌跡係例如擺線曲線般複雜。如專利文獻2所示，當設置有測定孔及厚度測定感測器的上平台或下平台旋轉時，工件的中心相對於該測定孔及該厚度測定感測器的軌跡更加複雜。

另一方面，即使在將厚度測定感測器設置在雙面研磨裝置的高度方向的任一部位的情況，仍以取得在測定孔及厚度測定感測器通過工件的中心附近時的工件的厚度較理想。然而，對於上述複雜的通過軌跡，難以特定通過工件的中心附近的頻度變高的測定孔及厚度測定感測器的配設範圍。更具體言之，在使用者將資料取得範圍設定為工件的中心附近的情況下，具有難以對測定孔及厚度測定感測器通過各種資料取得範圍的頻度變高的配設範圍作特定之問題。 [用以解決課題之手段]

於是，本發明係為解決上述問題而完成者，其目的在於提供一種雙面研磨裝置，其在測定孔及厚度測定感測器通過所設定之資料取得範圍的頻度變高的範圍內配設有測定孔及厚度測定感測器。

本發明之雙面研磨裝置係以如下構成為要件，具備：下平台、上平台、及配置在前述下平台及前述上平台間並保持圓板狀工件的托架， 前述托架係繞前述下平台及前述上平台的中心旋轉且繞前述托架的中心旋轉之構成， 在前述上平台的上方或前述下平台的下方的固定位置、或者是前述上平台的上部或前述下平台的下部的可動位置具有厚度測定感測器， 前述托架具有在相對於前述托架的中心偏心的位置保持前述工件之圓形的通孔， 將前述上平台或前述下平台的中心與使用者事先設定的任一個前述通孔的中心之距離為最短或最長的前述通孔的中心位置設為第1基準位置， 相對於前述通孔的半徑的30%以內的規定長度即第1距離，將從前述第1基準位置向前述托架的中心方向離開前述第1距離的1/2長度的位置設為第2基準位置， 前述厚度測定感測器在俯視圖中係以前述第2基準位置為中心設置在前述第1距離的範圍內， 前述厚度測定感測器係藉由設置在配設有前述厚度測定感測器之側的前述上平台或前述下平台的測定孔來測定保持在前述通孔之狀態的前述工件的厚度。

另外，依據本發明雙面研磨裝置，以如下構成為要件，具備：下平台、上平台、及配置在前述下平台及前述上平台間並保持三角形、長方形、正方形或正多邊形之平板狀的工件的托架， 前述托架為繞前述下平台及前述上平台的中心旋轉且繞前述托架的中心旋轉之構成， 在前述上平台的上方或前述下平台的下方的固定位置、或者是前述上平台的上部或前述下平台的下部的可動位置具有厚度測定感測器， 前述托架具有與前述工件相同形狀的通孔，在相對於前述托架的中心偏心的位置保持前述工件， 將前述上平台或前述下平台的中心與使用者事先設定的任一個前述通孔的全頂點的外切圓的中心之距離為最短或最長的前述通孔的中心位置設為第1基準位置， 相對於前述外切圓半徑的30%以內的規定長度即第1距離，將從前述第1基準位置向前述托架的中心方向離開前述第1距離的1/2長度的位置設為第2基準位置， 前述厚度測定感測器在俯視下係以前述第2基準位置為中心設置在前述第1距離的範圍內， 前述厚度測定感測器係藉由設置在配設有前述厚度測定感測器之側的前述上平台或前述下平台的測定孔來測定保持在前述通孔之狀態的前述工件的厚度的構成。

依據該等，可提高測定孔及厚度測定感測器通過使用者所事先設定之資料取得範圍的頻度。

另外，較佳為將前述上平台或前述下平台的中心與前述通孔的中心或前述外切圓的中心之距離成為最短的前述通孔的中心位置或前述通孔的外切圓的中心位置設為第1基準位置。據此，由於能將厚度測定感測器配設在平台的內周側，所以測定孔及厚度測定感測器在通過工件上時的通過速度(周速)比在平台的外周側配設測定孔及厚度測定感測器的情況慢，因此能準確地以高精度取得工件的厚度。另外，工件的厚度的測定間隔變窄，能取得精度高的厚度分布。 [發明之效果]

依據本發明，可實現在測定孔及厚度測定感測器通過所設定的資料取得範圍時的厚度及與通過軌跡對應的厚度分布的取得頻度高的雙面研磨裝置。

(第1實施形態) 以下，參照附圖針對本發明的實施形態作詳細說明。圖1是表示本發明第1、第2實施形態的托架20的自轉與公轉之關係的說明圖。圖2是表示橫軸為時間、縱軸為與下平台13及上平台14的中心的距離時之工件W的中心附近(資料取得範圍)的變化情況的說明圖。圖3是本發明第1實施形態的雙面研磨裝置10的前視圖(剖面圖)。圖4是圖3所示的雙面研磨裝置10的厚度測定部30中的方塊圖。圖5是圖3所示的雙面研磨裝置10的控制部40中的方塊圖。另外，在用於說明本實施形態的所有圖面中，對具有相同功能的構件標注相同的符號，有時省略其重複的說明。

首先，在本實施形態中，以設置在托架20的圓形的通孔22的中心位置為基準，對厚度測定感測器34的配設範圍進行說明，但在工件W為圓板狀且無間隙地保持在通孔22的情況下，亦能以工件W的中心位置為基準。另外，在通孔22為三角形、長方形、正方形或正多邊形的情況下，以通孔22的全部頂點的外切圓的中心位置為基準即可，但在工件W無間隙地保持於通孔22的情況下，亦能以工件W的全部頂點的外切圓的中心位置為基準。

其次，在工件W為圓板狀的情況下，關於「工件W的中心附近」，在本實施形態中定義為「從通孔22(工件W)的中心到通孔22(工件W)的半徑的30%以內的範圍」。另外，在工件W為三角形、長方形、正方形或正多邊形的平板狀的情況下，針對「工件W的中心附近」定義為「從通孔22(工件W)的全部頂點的外切圓的中心到通孔22(工件W)的外切圓的半徑的30%以內的範圍」。即使在工件W不是圓板狀的情況下，工件W的中心附近也是圓形的範圍。

另外，「資料取得範圍」係應取得通過該範圍的通過軌跡上的厚度資料的範圍，因應目的而設定在與工件W的中心或工件W的外切圓的中心相距任意的距離(以下，有時簡稱為「決定資料取得範圍的距離」)內。在本實施形態中，作為一例，定義為「在與通孔22(工件W)的中心或通孔22(工件W)的外切圓的中心相距通孔22(工件W)的半徑或通孔22(工件W)的全部頂點的外切圓的半徑的30%以內的範圍，且為應取得通過該範圍的通過軌跡上的厚度資料的範圍」。即，資料取得範圍是使用者事先設定的值。藉此，取得通過了使用者事先設定之「工件W的中心附近」的範圍之通過軌跡上的厚度資料。另外，後述的「第1距離G」係作為決定測定孔35及厚度測定感測器34的配設範圍時的基準的距離，較佳為與資料取得範圍連動地設定的構成。即，若使用者事先設定資料取得範圍，則亦設定作為通孔22(工件W)的半徑或通孔22(工件W)的外切圓的全部頂點的半徑的30%以內的規定長度之第1距離G。另外，在本實施形態中，第1距離G的一例為，作為與決定資料取得範圍的距離相同的距離來處理。各實施形態中的雙面研磨裝置10係對於使用者事先設定的資料取得範圍，對測定孔35及厚度測定感測器34通過該資料取得範圍之頻度變高的配設範圍作特定。更具體言之，各實施形態雙面研磨裝置10係對於使用者事先設定的「工件W的中心附近」的範圍，對測定孔35及厚度測定感測器34通過該範圍的頻度變高的配設範圍作特定。

再者，在第1實施形態中，所謂的「測定孔35及厚度測定感測器34通過工件W」，是指透過使上平台14或下平台13旋轉，測定孔35通過工件W且可經由該測定孔35利用厚度測定感測器34測定工件W的厚度或厚度分布的狀態。在後述的第2實施形態中，所謂的「測定孔35及厚度測定感測器34通過工件W」，是指藉由使上平台14或下平台13旋轉，測定孔35通過工件W的狀態。在第2實施形態中，由於測定孔35和厚度測定感測器34在俯視圖下設置在相同位置，所以若測定孔35通過工件W，則能經由該測定孔35利用厚度測定感測器34測定工件W厚度或厚度分布。

(雙面研磨裝置) 其次，如圖3、圖4、圖5所示，本實施形態的雙面研磨裝置10具備：進行工件W的雙面研磨的主本體部12、測定研磨中的工件W的厚度的時間序列資料的厚度測定部30、及進行截面形狀測定及托架20的旋轉速度之控制的控制部40。

另一方面，研磨對象工件W為晶圓(例如矽晶圓)等平板狀(特別是圓板狀)，外徑和厚度未特別限定(作為一例，外徑為數cm～數十cm左右、厚度為數μm～數mm左右)。另外，工件W亦可為平板狀(特別是三角形、長方形、正方形或正多邊形)，尺寸和厚度未特別限定(作為一例，上述矩形的全部頂點的外切圓的直徑為數cm～數十cm左右，厚度為數μm～數mm左右)。另外，在後述控制部40中的各控制和後述的各實施例中，可將工件W的外切圓視為工件W的區域。

作為一例，本實施形態的雙面研磨裝置10的主本體部12具備如下之構成：下平台13、上平台14、配置在下平台13及上平台14的外周側的內齒輪15、旋轉自如地配置在下平台13與上平台14的中心部之間的太陽齒輪16、以及配置在下平台13及上平台14之間的托架20。另外，在下平台13的上表面和上平台14的下表面貼附有研磨墊17、18。

其次，本實施形態的下平台13使用金屬材料(作為一例，不鏽鋼合金等)形成為俯視下呈圓形狀，如圖3所示，旋轉自如地載置在平台支撐件26上。平台支撐件26隔著軸承51被基台52所支持。另外，平台承受件26構成為經由透過動力傳動齒輪53及筒狀軸54傳遞的旋轉驅動裝置(作為一例，具備電動馬達的驅動裝置)55旋轉驅動。藉由平台支撐件26旋轉使下平台13亦旋轉。

其次，本實施形態的上平台14使用金屬材料(作為一例，不鏽鋼合金等)形成為俯視下呈圓形狀，如圖3所示，通過杆25由圓盤24旋轉自如地吊持。圓盤24經由懸掛支柱23上下移動且旋轉自如地支撐在支撐架28上。懸掛支柱23之構成為藉由旋轉驅動裝置(作為一例，具有電動馬達驅動裝置)62及上下運動驅動裝置63上下移動且旋轉驅動。藉由使懸掛支柱23及圓盤24旋轉，上平台14亦旋轉。另外，上平台14和下平台13相互以相反方向旋轉。

另外，在圖3中，在上平台14上，在俯視下與後述的厚度測定感測器34相同的位置設置有測定孔35。即，俯視時從上平台14的中心到厚度測定感測器34為止的距離與從上平台14的中心到測定孔35為止的距離為等距離。由於上平台14被旋轉，所以在規定的旋轉相位下，構成為厚度測定感測器34和測定孔35在俯視下重合。在測定孔35的工件W側設置有未圖示的窗材。窗材的一例為玻璃製。

其次，本實施形態的內齒輪15使用金屬材料(作為一例，不鏽鋼合金等)，如圖3所示，使軸心與下平台13及上平台14一致，形成在下平台13的外周側。內齒輪15藉由透過動力傳動齒輪56及筒狀軸57傳遞的旋轉驅動裝置(作為一例，具有電動馬達的驅動裝置)58，作為一例，向A方向旋轉。

其次，本實施形態的太陽齒輪16使用金屬材料(作為一例，不鏽鋼合金等)，如圖3所示，使軸心與下平台13及上平台14一致，形成在下平台13的中心側上部且在上平台14的中心側下部。太陽齒輪16與內齒輪15同樣，藉由透過動力傳動齒輪59及筒狀軸60傳遞的旋轉驅動裝置(作為一例，具有電動馬達的驅動裝置)61，作為一例，向B方向旋轉。托架20依據托架20的齒數、太陽齒輪16的齒數、內齒輪15的齒數、太陽齒輪16的轉速和旋轉方向以及內齒輪15的轉速和旋轉方向，決定自轉、公轉的轉速和旋轉方向。另外，作為一例，在將內齒輪15的A方向旋轉的轉速設定為比太陽齒輪16的B方向旋轉的轉速小的規定轉速的情況下，如圖1所示，托架20向C方向公轉，向D方向自轉。

在此，如圖1所示，本實施形態的托架20使用金屬材料(作為一例，不鏽鋼合金等)，作為一例，在內齒輪15和太陽齒輪16之間與兩者嚙合，在周向上取一定的間隔配置。另外，在托架20的內部設置有用於保持工件W的通孔22。如圖1所示，托架20成為與內齒輪15及太陽齒輪16嚙合的行星齒輪機構的構成，托架20係藉由內齒輪15及太陽齒輪16在相同方向上以不同的規定轉速旋轉，從而繞太陽齒輪16旋轉(公轉)，托架20係以自身的軸心為中心旋轉(自轉)。另外，藉由下平台13和上平台14相互以相反的方向旋轉，使各研磨墊17、18與工件W的表面相互滑動接觸。藉此，可進行工件W的兩面的研磨。但是，在本實施形態中，作為一例，構成為在內齒輪15和太陽齒輪16之間配設有設置3個通孔22的5個托架20，但並不限定於此。另外，通孔22設置在相對於托架20的中心偏心的位置。另外，托架20、內齒輪15和太陽齒輪16並不限定於分別設置的齒輪彼此嚙合的構造。

其次，本實施形態的控制部40係由CPU及記憶體構成，依據預先設定的動作程式及從操作部輸入的設定信號進行動作。在此，針對調整托架20、各平台13、14的旋轉速度的控制進行說明。旋轉控制部43相當於CPU。另外，記憶部41相當於記憶體，記憶在研磨時測定孔35的通過軌跡的坐標以及與通孔22(工件W)的中心的距離(以下，有時簡稱為「事前資料」)。旋轉控制部43之構成係參照事前資料，以在測定孔35通過工件W中心附近(資料取得範圍)且能經由測定孔35利用厚度測定感測器34取得工件W的厚度或厚度分布之際，以托架20的旋轉速度進行減速之方式從輸出部44控制各旋轉驅動裝置58、61的旋轉速度(轉速)。即，控制部40是調整(包括減速、定速、加速)內齒輪15或太陽齒輪16(包括雙方的情況)，以使托架20的旋轉速度(轉速)減速的構成。此外，旋轉控制部43亦可構成為，在上述情況下，從輸出部44控制各旋轉驅動裝置55、62的旋轉速度(轉速)，以使配設有測定孔35的上平台14或下平台13減速。即，控制部40為使配設有測定孔35的上平台14或下平台13的旋轉速度(轉速)減速之構成。藉由使托架20或各平台13、14(包括雙方的情況)減速，能準確地以高精度取得厚度或厚度分布。另外，能縮小通過軌跡相對於工件W的中心附近(資料取得範圍)的測定間隔，能取得精度高的厚度分布。另外，在工件W為三角形、長方形、正方形或正多邊形的平板狀的情況下，記憶部41只要是記憶研磨時的測定孔35的通過軌跡的坐標以及通孔22(工件W)的全部頂點距外切圓的中心的距離的構成即可。即，在測定孔35通過工件W的中心附近(資料取得範圍)，並且測定孔35或厚度測定感測器34通過上述外切圓的區域時，使托架20或各平台13、14的旋轉速度(轉速)減速的構成即可。

另外，本實施形態的主本體部12構成為具備進行漿料的供給的漿料供給裝置(未圖示)。據此，可因應工件W的材質和加工條件，針對加工工序中的漿料的供給(包括非供給)適當地設定。

再者，作為一例，主本體部12亦可構成為在測定孔35內具備眾所周知的載子檢測感測器(未圖示)。據此，在研磨時檢測托架20，將托架20與工件W的實測邊界部作為厚度測定感測器34通過的時間進行檢測。因此，能取得在厚度測定感測器34通過工件W上之瞬間的正確時間。另外，即使在托架20上形成有漿料的膜，透過檢測托架20，亦能判斷其為托架20上的漿料厚度。

如圖4所示，作為一例，本實施形態的厚度測定部30係構成為具備：雷射光源31、循環器32、作為厚度測定感測器34的雷射感測器(作為一例的探針)34、光電二極體36及資料收集器37。另外，厚度測定感測器(探針)34設置在支撐架28中與上平台14對向的位置(即固定位置)。即，在本實施形態中，厚度測定感測器(探針)34固定在支撐架28上，因此不與上平台14或下平台13一起旋轉。藉由將厚度測定感測器(探針)34固定在支撐架28，可在不受各平台13、14的旋轉或振動的影響下取得工件W的厚度。從雷射光源31通過測定孔35對研磨中的工件W照射雷射光，在窗材的表面、窗材的背面、工件W的表面、工件W的背面反射。在該等反射光中，藉由對來自工件W的表面及背面的干涉光作為電信號(以下稱為干涉光信號)進行觀測，能取得工件W的厚度的時序資料。厚度的時序列資料被輸出到後述的厚度運算部42。關於測定孔35及厚度測定感測器34的配設位置，在(厚度測定感測器的配設範圍)中進行詳細說明。

另外，測定孔35亦可為設置在下平台13上的構成(未圖示)。在這種情況下，厚度測定感測器(探針)34之構成為被設置在下平台13側的支撐架(未圖示)中的與下平台13對向的位置。另外，由於下平台13被旋轉，所以在規定的旋轉相位下，構成為厚度測定感測器34和測定孔35在俯視下重合。

另外，厚度測定部30並不限定於利用雷射光的構成。作為其他例子，亦可代替雷射光源而採用擴散光源或超音波產生源，將厚度測定感測器34作為光電感測器或超音波感測器。另外，在採用超音波感測器的情況下，與採用雷射感測器或光電感測器的情況相比，能在不受工件W的材質或顏色的影響下測定工件W的厚度。

其次，針對取得工件W的厚度的控制進行說明。厚度運算部42相當於控制部40的CPU。厚度運算部42透過將從記憶部41讀出的事前資料與厚度的時間序列資料建立對應，能取得每個通過軌跡的工件W的厚度的分布。

(厚度測定感測器的配設範圍) 透過以上說明的雙面研磨裝置10的主本體部12、厚度測定部30、控制部40，能進行工件W的雙面的研磨，取得工件W的厚度。其次，針對本實施形態的測定孔35及厚度測定感測器34的配設範圍進行說明。實際上，工件W的中心、工件W的中心附近(資料取得範圍)成為擺線曲線般複雜的軌跡。在本實施形態的情況下，可以考慮在各位置的工件W的中心及工件W的中心附近(資料取得範圍)的滯留時間。在設橫軸為時間、縱軸為距下平台13及上平台14的中心的距離時，在托架20以一定的速度自轉的情況下，工件W的中心的軌跡如圖2所示為正弦波曲線。另外，工件W的中心附近(資料取得範圍)的軌跡如圖2所示成為正弦波狀的區域。發明人等經深入研究，結果得出如下的結論：如圖2所示，工件W的中心滯留時間最長是在工件W的中心到達下平台13及上平台14的最內周及最外周(即，正弦波的頂點)時。相對地，得出工件W的中心附近(資料取得範圍)的滯留時間最長是在工件W的中心來到正弦波曲線的各頂點的內側附近時的結論。

利用工件W的中心附近(資料取得範圍)的軌跡的上述特徵，發明人等在有關作為測定孔35及厚度測定感測器34的配設位置方面，查明了以下的範圍。

本發明者們在有關本實施形態的測定孔35和厚度測定感測器34的配設範圍(以下有時簡稱為「第1範圍」)想到以下構成。首先，將下平台13和上平台14的中心與使用者預先設定的任一個通孔22(即，工件W)的中心或使用者預先設定的任一個通孔22(工件W)的所有頂點的外接圓的中心之距離為最短或最長的位置的通孔22(工件W)的中心位置或通孔22(工件W)的所有頂點的外接圓的中心位置(以下有時簡稱為「第1基準位置E」)作為基準。再者，使用者預設第1距離G，其為通孔22(工件W)的半徑或通孔22(工件W)所有頂點的外接圓半徑的30%以內的預定長度，與資料取得範圍相對應(連動)。另外，以在托架20的中心(旋轉中心)方向上與第1基準位置E相距只有第1距離G的一半的位置(以下，有時簡稱為「第2基準位置F」)為基準。然後，將測定孔35和厚度測定感測器34配設在以第2基準位置F為中心的第1距離G的範圍內。更具體言之，測定孔35係以在上平台14或下平台13中於俯視下成為第1範圍內之方式配設。此外，厚度測定感測器34係以在支撐架28上於俯視下成為第1範圍內之方式配設。

據此，能提高測定孔35及厚度測定感測器34通過使用者事先設定的資料取得範圍的頻度。

另外，較佳為將上平台14或下平台13的中心與通孔22(工件W)的中心或通孔22(工件W)的外切圓的中心之距離為最短的通孔22(工件W)的中心位置或通孔22(工件W)的全部頂點的外切圓的中心位置設為第1基準位置E。由於能將測定孔35及厚度測定感測器34配設在上平台14或下平台13內周側，所以測定孔35在通過工件W上時的通過速度(周速)比在上平台14或下平台13的外周側配設測定孔35及厚度測定感測器34的情況慢，能正確地以高精度取得工件W的厚度。另外，工件W的厚度的測定間隔變窄，能取得精度高的厚度分布。

(第2實施形態) 接著，以與第1實施形態的不同為主針對本發明的第2實施形態進行說明。第2實施形態的雙面研磨裝置10與第1實施形態的雙面研磨裝置10的構成不同，為圖6、圖7般的構成。即，厚度測定感測器(探針)34係設置在上平台14或下平台13的測定孔35。另外，圖6、圖7是在上平台14的測定孔35設置有厚度測定感測器(探針)34的情況。在第1實施形態中，由於厚度測定感測器(探針)34設置在支撐架28上，所以被固定，但在本實施形態中，厚度測定感測器(探針)34之構成為與上平台14或下平台13一起旋轉(即，厚度測定感測器(探針)34設置在可動位置的構成)。另外，在圖6中，旋轉驅動裝置62及上下運動驅動裝置63雖未圖示，但控制部40亦與旋轉驅動裝置62連接。

本實施形態中的測定孔35及厚度測定感測器34亦可在俯視下設置在與第1實施形態相同的範圍內。更具體地說，測定孔35及厚度測定感測器34在上平台14或下平台13上以俯視時在第1範圍內的方式設置。另外，較佳為將上平台14或下平台13的中心與通孔22(工件W)的中心之距離為最短的通孔22(工件W)的中心位置設為第1基準位置E。

另外，本實施形態的厚度測定部30與第1實施形態不同，厚度測定感測器34與上平台14或下平台13一起旋轉，因此如圖7所示，構成為具備旋轉接頭33。

控制部40係於實際上進行研磨，在測定孔35或厚度測定感測器34通過工件W的中心附近(資料取得範圍)時，使托架20的旋轉速度減速之構成。即，以使托架20的旋轉速度減速的方式調整內齒輪15或太陽齒輪16(包括雙方的情況)的旋轉速度(轉速)之構成。另外，控制部40亦可具有使配設有測定孔35的上平台14或下平台13減速的構成。透過使托架20或各平台13、14(包括雙方的情況)減速，能準確地以高精度取得厚度。另外，能縮小相對於工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過軌跡的測定間隔，能取得精度高的厚度分布。另外，第2實施形態與第1實施形態不同，厚度測定感測器34與上平台14或下平台13一起旋轉，因此，在測定孔35或厚度測定感測器34通過工件W的中心附近(資料取得範圍)時，必能取得工件W的厚度或厚度分布。另外，在第2實施形態中，在工件W為三角形、長方形、正方形或正多邊形的平板狀的情況下，記憶部41只要構成為記憶研磨時的測定孔35的通過軌跡的坐標以及與通孔22(工件W)的全部頂點距外切圓的中心的距離即可。即，只要構成為在測定孔35或厚度測定感測器34通過工件W的中心附近(資料取得範圍)並且測定孔35或厚度測定感測器34通過上述外切圓的區域時，使托架20或各平台13、14的轉速(轉速)減速即可。 [實施例]

(模擬方法) 假設第2實施形態的雙面研磨裝置10的構成，對測定孔35及厚度測定感測器34的各配設位置，進行計算工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過頻度的模擬。將通孔22(工件W)的中心與下平台13及上平台14的中心之距離為最短時的第1基準位置E設為測定孔35及厚度測定感測器34的配設位置的0點。按照規定的間隔，假設測定孔35及厚度測定感測器34的配設部位，對工件W的中心附近(資料取得範圍)通過該配設部位的次數進行計數。另外，在圖8～圖11所示的結果中，將縱軸設為厚度測定感測器34的通過頻度，將通過次數最大的值設為1。模擬使用了通用數值計算軟體。另外，如後述，設定了模擬條件。

(實施例1) 工件W的外徑為φ200mm，將設置在一個托架20上的三個通孔22設定為在托架20的中心對稱配置。工件W的中心設定為距離托架20的中心140mm。托架20的中心與下平台13及上平台14的中心之距離設定為460mm。即，工件W位於最內周時的工件W的中心與下平台13及上平台14的中心之距離為320mm，工件W位於最外周時的工件W的中心與下平台13及上平台14的中心之距離為600mm。

藉由內齒輪15以5.5rpm向A方向旋轉，太陽齒輪16以17rpm向B方向旋轉，使托架20設定為向C方向以8rpm左右的轉速繞下平台13及上平台14的中心公轉，向D方向以1rpm左右的轉速自轉。另外，安裝有感測器的平台13、14設定為在與托架20的公轉方向相反的方向上以12rpm(與托架20的相對速度20rpm)旋轉。另外，在本模擬中係假設在沒有齒隙等的影響下傳遞旋轉。

另外，在實際的研磨中，因應研磨階段，變更內齒輪15、太陽齒輪16及各平台13、14的旋轉速度，但由於該實施例是通過模擬的，所以均為固定速度。即，本實施例的模擬係假設了托架20以一定的速度自轉及公轉，各平台13、14以一定的速度自轉的情況。

在模擬中，從任意的初始狀態(各托架20的相位的初始狀態為何並無妨)使托架20以一定的速度旋轉，計數在5min中測定孔35及厚度測定感測器34通過工件W的中心附近(資料取得範圍)的次數。將本實施例中的工件W的中心附近(資料取得範圍)設定為距離通孔22(工件W)的中心10mm(相當於通孔22(工件W)的半徑的10%)。另外，第1距離G亦設定為10mm。

(模擬結果1) 結果如圖8所示。第1基準位置E係厚度測定感測器配設位置x為0mm、280mm的位置。第2基準位置F係厚度測定感測器配設位置x為5mm、275mm的位置。第1範圍係-5mm≤x≤15mm和265mm≤x≤285mm(分別相當於圖8中的陰影範圍)。如圖8所示，在第1範圍內，在從第1基準位置E向托架20的中心離開第1距離G的位置附近確認了通過頻度的峰值。另外，如圖8所示，確認了通過頻度從各峰值朝向托架20的中心而減少，並收斂於固定值(以下有時簡稱為「收斂值」)。即，各峰值之間係以浴缸形曲線的樣態變化。此外，確認了厚度測定感測器34的通過頻度係從各峰值向托架20的外部單調地減少。由於上述的第1範圍包括峰值並且成為高於浴缸形曲線中的收斂值之值，所以若將厚度測定感測器34配設在第1範圍內，則可以獲得高於上述的收斂值的通過頻度。另外，當決定資料取得範圍的距離和第1距離G等距時，為使工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過頻度最大化，確認了厚度測定感測器34只要配設在從第1基準位置E向托架20的中心離開第1距離G的位置附近即可。

(實施例2) 接著，在與實施例1同樣的條件下，實施將資料取得範圍設定為距離通孔22(工件W)的中心30mm(相當於通孔22(工件W)的半徑的30%)的情況下的模擬。另外，第1距離G亦設定為30mm。

(模擬結果2) 結果如圖9所示。第1基準位置E係厚度測定感測器配設位置x為0mm、280mm的位置。第2基準位置F係厚度測定感測器配設位置x為15mm、265mm的位置。第1範圍為-15mm≤x≤45mm、235mm≤x≤295mm(分別相當於圖9的陰影範圍)。與實施例1同樣，在第1範圍內，從第1基準位置E朝向托架20的中心，在離開第1距離G的位置附近確認了通過頻度的峰值。另外，如圖9所示，確認了通過頻度隨著從各峰值朝向托架20的中心而減少，並收斂到收斂值，各峰值之間以浴缸形曲線的樣態變化。並且，確認了厚度測定感測器34的通過頻度從各峰值朝向托架20的外側單調地減少。由於上述的第1範圍包含峰值，並且成為比浴缸形曲線中的收斂值高的值，所以若將厚度測定感測器34配設在第1範圍，則能得到比收斂值高的通過頻度。另外，在實施例2中，在決定資料取得範圍的距離和第1距離G為等距離的情況下，為使工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過頻度最大化，確認了只要在從第1基準位置E朝托架20的中心離開第1距離G的位置附近處配設厚度測定感測器34即可。從實施例1、實施例2各模擬結果得知，推測在φ200mm的工件W中，與工件W的中心附近(資料取得範圍)無關，在距第2基準位置F的第1距離G的範圍內能得到顯著的效果。

(實施例3) 其次，將工件W外徑設定為φ75mm。工件W的中心設定為距離托架20的中心53mm。托架20的中心與下平台13及上平台14的中心之距離設定為220mm。即，工件W位於最內周時的工件W的中心與下平台13及上平台14的中心之距離為167mm，工件W位於最外周時的工件W的中心與下平台13及上平台14的中心之距離為273mm。

另外，內齒輪15、太陽齒輪16的轉速分別為5.4rpm、15rpm，托架20設定為以8rpm左右的轉速公轉，以1rpm左右的轉速自轉。

將工件W的中心附近(資料取得範圍)設定為距離通孔22(工件W)的中心5mm(相當於通孔22(工件W)的半徑的14%)。另外，第1距離G也設定為5mm。

另外，除了上述以外的模擬條件係與實施例1、實施例2相同。

(模擬結果3) 結果如圖10所示。第1基準位置E係厚度測定感測器配設位置x為0mm、106mm的位置。第2基準位置F係厚度測定感測器配設位置x為2.5mm、103.5mm的位置。第1範圍係-2.5mm≤x≤7.5mm、98.5mm≤x≤ 108.5mm(相當於圖10的陰影範圍)。與實施例1、實施例2同樣，在第1範圍內，從第1基準位置E朝向托架20的中心，在離開第1距離G的位置附近確認了通過頻度的峰值。另外，確認了通過頻度隨著從各峰值朝向托架20的中心而減少，並收斂到收斂值，各峰值之間以浴缸形曲線的樣態變化。並且，確認了厚度測定感測器34的通過頻度從各峰值朝向托架20的外側單調地減少。上述的第1範圍包含峰值，另外，成為比浴缸形曲線的收斂值高的值，若將厚度測定感測器34配設在第1範圍，則能得到比收斂值高的通過頻度。另外，在實施例3中，在決定資料取得範圍的距離和第1距離G為等距離的情況下，為了使工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過頻度最大化，確認了厚度測定感測器34只要配設在從第1基準位置E朝向托架20中心離開第1距離G的位置附近即可。

(實施例4) 其次，在與實施例3同樣的條件下，實施將資料取得範圍設定為10mm(相當於通孔22(工件W)的半徑的27%)、第1距離G亦設定為10mm的情況下的模擬。

(模擬結果4) 結果如圖11所示。第1基準位置E係厚度測定感測器配設位置x為0mm、106mm的位置。第2基準位置F係厚度測定感測器配設位置x為5mm、101mm的位置。第1範圍為-5mm≤x≤15mm、91mm≤x≤111mm(相當於圖11的陰影範圍)。與實施例1～實施例3同樣，在第1範圍內，從第1基準位置E朝向托架20的中心離開第1距離G的位置附近確認了通過頻度的峰值。另外，通過頻度隨著從各峰值朝向托架20的中心而減少，並收斂到收斂值，確認了各峰值間以浴缸形曲線的樣態變化。進而確認了厚度測定感測器34的通過頻度從各峰值向托架20的外側單調地減少。上述第1範圍包含峰值，並且，成為比浴缸形曲線的收斂值高的值，如果將厚度測定感測器34配設在第1範圍，則能得到比收斂值高的通過頻度。另外，在實施例4中，在決定資料取得範圍的距離和第1距離G為等距離的情況下，為使工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過頻度最大化，確認了只要在從第1基準位置E朝向托架20的中心離開第1距離G的位置附近配設厚度測定感測器34即可。從實施例1～實施例4各模擬結果推測，與通孔22(工件W)的直徑無關，若將第1距離G設為工件W的半徑的30%以內(作為一例，與決定資料取得範圍的距離等距離)，則能得到同樣的效果。例如對於φ300、φ400等直徑的工件W，推測如果在第1範圍內配設厚度測定感測器34，則亦可得到同樣的效果。另外，較佳為將第1距離G設為(決定資料取得範圍距離的2/3)≤(第1距離G)≤(決定資料取得範圍的距離)。原因為：在第1範圍內必定包含厚度測定感測器34的通過頻度的峰值，且能在比第1範圍內的該通過頻度更高的範圍內配設測定孔35或厚度測定感測器34。

以上是模擬結果，但即使在實際研磨(托架20的轉速不固定的情況)中，也推測為同樣的結果(5min中的通過頻度不同，但以與實施例1～實施例4相同的傾向得到各位置的通過頻度)。另外，為了使工件W的中心附近(資料取得範圍)的通過頻度最大，在第1距離G和決定資料取得範圍的距離為等距離的情況下，只要在從第1基準位置E朝向托架20的中心離開第1距離G的位置附近配設厚度測定感測器34即可。另外，在本模擬中，假設了厚度測定感測器34設置在上平台14上的情況，但即使在設置於支撐架28上的情況下(即，將厚度測定感測器34固定的情況下)，也能得到同樣的結果。另外，即使在工件W為三角形、長方形、正方形或正多邊形之平板狀的情況下，亦可將工件W的全部頂點的外切圓視為工件W的區域，依據該外切圓的半徑或中心位置，決定第1距離G及第1範圍。在該情況下，亦可推測得到與工件W為圓板狀情況(各實施例1～4)相同的結果。此外，在工件W為三角形、長方形、正方形或正多邊形的平板狀的情況下，亦可將該矩形的內接圓(在長方形的情況下為規定的內接圓)視為工件W的區域，依據該內接圓的半徑或中心位置，決定第1距離G和第1範圍。在該情況下，亦可推測得到與工件W為圓板狀的情況(各實施例1～4)相同的結果。

本發明未受限於以上說明的實施形態，可在不脫離本發明的範圍內進行各種變更。作為一例，厚度測定感測器34亦可固定地設置在支撐架28、上平台14或下平台13以外的部位。更具體言之，亦可構成為在上平台14或下平台13與支撐架28之間的規定空間，固定地設置厚度測定感測器34。另外，作為另一例，亦可構成為在上平台14或下平台13與支撐架28之間的規定空間，可旋轉地設置厚度測定感測器34。更具體言之，亦可構成為設置在上平台14或下平台13與支撐架28之間的規定空間，在與上平台14或下平台13同步旋轉的旋轉構件(未圖示)上設置厚度測定感測器34。

10:雙面研磨裝置 13:下平台 14:上平台 20:托架 22:通孔 28:支撐架 30:厚度測定部 34:厚度測定感測器(探針) 35:測定孔 40:控制部 E:第1基準位置 F:第2基準位置 G:第1距離 W:工件

圖1係表示本發明實施形態的托架的自轉與公轉的關係的一例的說明圖。 圖2係表示當橫軸是時間且縱軸是與下平台和上平台的中心的距離時的工件的中心附近(資料取得範圍)的變化情況的說明圖。 圖3係本發明第1實施形態的雙面研磨裝置的前視圖。 圖4係圖3所示的雙面研磨裝置的厚度測定部中的方塊圖。 圖5係圖3所示的雙面研磨裝置的控制部中的方塊圖。 圖6係本發明第2實施形態的雙面研磨裝置的前視圖。 圖7係圖6所示雙面研磨裝置的厚度測定部中的方塊圖。 圖8係表示實施例1中通過軌跡通過工件的中心附近(資料取得範圍)的頻度的曲線圖。 圖9係表示實施例2中通過軌跡通過工件的中心附近(資料取得範圍)的頻度的曲線圖。 圖10係表示實施例3中通過軌跡通過工件的中心附近(資料取得範圍)的頻度的曲線圖。 圖11係表示實施例4中通過軌跡通過工件的中心附近(資料取得範圍)的頻度的曲線圖。

10:雙面研磨裝置

12:主本體部

13:下平台

14:上平台

15:內齒輪

16:太陽齒輪

17:研磨墊

18:研磨墊

20:托架

22:通孔

23:懸掛支柱

24:圓盤

25:杆

26:平台支撐件

28:支撐架

34:厚度測定感測器(探針)

35:測定孔

40:控制部

51:軸承

52:基台

53:動力傳動齒輪

54:筒狀軸

55:旋轉驅動裝置

56:動力傳動齒輪

57:筒狀軸

58:旋轉驅動裝置

59:動力傳動齒輪

60:筒狀軸

61:旋轉驅動裝置

62:旋轉驅動裝置

63:上下運動驅動裝置

W:工件

Claims (8)

1. 一種雙面研磨裝置，其特徵為，具備：下平台、上平台、及配置在前述下平台及前述上平台間並保持圓板狀工件的托架， 前述托架係繞前述下平台及前述上平台的中心旋轉且繞前述托架的中心旋轉之構成， 在前述上平台的上方或前述下平台的下方的固定位置、或者是前述上平台的上部或前述下平台的下部的可動位置具有厚度測定感測器， 前述托架具有在相對於前述托架的中心偏心的位置保持前述工件之圓形的通孔， 將前述上平台或前述下平台的中心與使用者事先設定的任一個前述通孔的中心之距離為最短或最長的前述通孔的中心位置設為第1基準位置， 相對於前述通孔的半徑的30%以內的規定長度即第1距離，將從前述第1基準位置向前述托架的中心方向離開前述第1距離的1/2長度的位置設為第2基準位置， 前述厚度測定感測器在俯視中係以前述第2基準位置為中心設置在前述第1距離的範圍內， 前述厚度測定感測器係藉由設置在配設有前述厚度測定感測器之側的前述上平台或前述下平台的測定孔來測定保持在前述通孔之狀態的前述工件的厚度之構成。
2. 如請求項1之雙面研磨裝置，其中將前述上平台或前述下平台的中心與前述通孔的中心之距離為最短的前述通孔的中心位置設為第1基準位置。
3. 如請求項1之雙面研磨裝置，其更具有控制部， 前述控制部構成為：在前述測定孔或前述厚度測定感測器相對於前述工件的通過軌跡為在距離前述通孔的中心的規定範圍，且通過使用者事先設定的資料取得範圍的情況下，使前述通過軌跡對應的前述托架的旋轉速度與其他通過軌跡對應之前述托架的旋轉速度相比為減速。
4. 如請求項1至3中任一項之雙面研磨裝置，其中 在前述固定位置具有前述厚度測定感測器之情況下，構成為：前述厚度測定感測器被設置在位於上平台的上方的支撐架或位於前述下平台的下方的支撐架，藉由前述測定孔來測定被前述通孔所保持之狀態的前述工件的厚度； 或者在前述可動位置具有前述厚度測定感測器之情況下，構成為：前述厚度測定感測器被設置在前述上平台或前述下平台，且與前述上平台或前述下平台一起旋轉，藉由前述測定孔來測定被前述通孔所保持之狀態的前述工件的厚度。
5. 一種雙面研磨裝置，其特徵為，具備：下平台、上平台、及配置在前述下平台及前述上平台間並保持三角形、長方形、正方形或正多邊形之平板狀的工件的托架， 前述托架為繞前述下平台及前述上平台中心旋轉且繞前述托架的中心旋轉之構成， 在前述上平台的上方或前述下平台的下方的固定位置、或者是前述上平台的上部或前述下平台的下部的可動位置具有厚度測定感測器， 前述托架具有與前述工件相同形狀的通孔，在相對於前述托架的中心偏心的位置保持前述工件， 將前述上平台或前述下平台的中心與使用者事先設定的任一個前述通孔的全頂點的外切圓的中心之距離為最短或最長的前述通孔的中心位置設為第1基準位置， 相對於前述外切圓半徑的30%以內的規定長度即第1距離，將從前述第1基準位置向前述托架的中心方向離開前述第1距離的1/2長度的位置設為第2基準位置， 前述厚度測定感測器在俯視下係以前述第2基準位置為中心設置在前述第1距離的範圍內， 前述厚度測定感測器係藉由設置在配設有前述厚度測定感測器之側的前述上平台或前述下平台的測定孔來測定保持在前述通孔之狀態的前述工件的厚度的構成。
6. 如請求項5之雙面研磨裝置，其中將前述上平台或前述下平台的中心與前述外切圓的中心之距離為最短的前述外切圓的中心位置設為第1基準位置。
7. 如請求項5之雙面研磨裝置，其更具有控制部， 前述控制部構成為：在前述測定孔或前述厚度測定感測器相對於前述工件的通過軌跡為在距離前述外切圓的中心的規定範圍，且透過使用者事先設定的資料取得範圍的情況下，使前述通過軌跡對應的前述托架的旋轉速度與其他通過軌跡對應的前述托架的旋轉速度相比為減速。
8. 如請求項5至7中任一項之雙面研磨裝置，其中 在前述固定位置具有前述厚度測定感測器之情況下，構成為：前述厚度測定感測器被設置在位於上平台的上方的支撐架或位於前述下平台的下方的支撐架，藉由前述測定孔來測定被前述通孔所保持之狀態的前述工件的厚度； 或者在前述可動位置具有前述厚度測定感測器之情況下，構成為：前述厚度測定感測器被設置在前述上平台或前述下平台，且與前述上平台或前述下平台一起旋轉，藉由前述測定孔來測定被前述通孔所保持之狀態的前述工件的厚度。