(57)【要約】【課題】基材保持孔を有する複数のキャリアを用いて基材の両面を同時に砥粒加工するとき、キャリアごとの基材の厚みのばらつきを抑える砥粒加工装置およびそれを用いた砥粒加工方法に関する。【解決手段】砥粒加工装置としての両面研磨装置５０は、基材としてのウェハを保持するウェハ保持孔を有するキャリア１０と、キャリア１０を自転および公転させるサンギア２１およびインターナルギア２２と、キャリア１０に保持されたウェハを研磨加工する加工面を有する上定盤３０および下定盤２０とを有している。また、上定盤３０には、研磨加工するときのウェハの軌道上に配置されウェハの厚みを測定する厚み測定手段としての厚み測定センサ部１１５と、前記軌道上の厚み測定センサ部１１５と離間した位置に配置され上定盤３０に局部的な圧力を加える加圧装置１２５とが設置されている。【選択図】図２
2010023167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、
前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、
前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを運動させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工する砥粒加工装置であって、
前記上定盤に、前記砥粒加工するときの前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置されていることを特徴とする砥粒加工装置。
【請求項２】
基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、
前記キャリアを自転および公転させるサンギアおよびインターナルギアと、
前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、
前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを自転および公転させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工する砥粒加工装置であって、
前記上定盤に、前記砥粒加工するときの前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置されていることを特徴とする砥粒加工装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の砥粒加工装置において、
前記上定盤が静止した状態で前記砥粒加工することを特徴とする砥粒加工装置。
【請求項４】
基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを運動させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工し、前記上定盤に、前記砥粒加工するときの前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置された砥粒加工装置を用いた砥粒加工方法であって、
前記厚み測定手段により前記基材の厚みを測定しながら前記砥粒加工を行い、
前記基材の厚みの前記キャリアごとのばらつきが許容範囲を超えた場合に、厚みが最大である前記基材を保持した前記キャリアを特定し、当該特定されたキャリアが前記加圧手段の下方に移動してきたときに前記加圧手段により前記上定盤を局部加圧することを特徴とする砥粒加工方法。
【請求項５】
基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、前記キャリアを自転および公転させるサンギアおよびインターナルギアと、前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを自転および公転させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工し、前記上定盤に、前記砥粒加工時の前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置された砥粒加工装置を用いた砥粒加工方法であって、
前記厚み測定手段により前記基材の厚みを測定しながら前記砥粒加工を行い、
前記基材の厚みの前記キャリアごとのばらつきが許容範囲を超えた場合に、厚みが最大である前記基材を保持した前記キャリアを特定し、当該特定されたキャリアが前記加圧手段の下方に移動してきたときに前記加圧手段により前記上定盤を局部加圧することを特徴とする砥粒加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材保持孔を有する複数のキャリアを用いて基材の両面を同時に砥粒加工する砥粒加工装置およびそれを用いた砥粒加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器、情報機器、民生機器などの電子機器に使用されている圧電振動子や圧電発振器などの圧電デバイスに用いる圧電振動片の圧電材料として、安定した周波数特性を得られることなどから単結晶の水晶が採用されている。この水晶からなる水晶振動片は、人工水晶原石の一部を結晶軸（光軸）を明確にしてブロック状に成形した水晶ランバードから切り出された基材としての水晶ウェハを用いて形成される。即ち、切り出された水晶ウェハを所望の厚みとなるように砥粒加工してから、必要な電極を形成するとともに所望の形状に成形することにより、水晶ウェハから一以上の水晶振動片を得る。
ここで、砥粒加工とは、粒状あるいは粉末の例えばダイヤモンドなどの高硬度の砥粒を用いて、基材を所望の表面粗さや寸法あるいは形状などに仕上げる加工法の総称であり、代表的なものに研磨加工や研削加工がある。このような砥粒加工には、研磨装置や研削装置などの砥粒加工装置が用いられる。
例えば、水晶ランバードから切り出された基材としての水晶ウェハを、所望の周波数が得られる厚さに研磨する砥粒加工装置としての両面研磨装置が特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の両面研磨装置は、水晶ウェハを単数または複数保持するウェハ保持孔を有する遊星歯車としてのキャリアと、サンギア（太陽歯車）と、インターナルギア（内歯車）とを有する所謂遊星歯車方式の汎用の両面ラッピング装置である。この遊星歯車方式の両面研磨装置を用いて水晶ウェハを研磨する際には、ウェハ保持孔に水晶ウェハを保持させた複数のキャリアを両面研磨装置の中心部のサンギアおよび外周部のインターナルギアの間に保持させるとともに、その水晶ウェハが保持されたキャリアの上下方向に配置され水晶ウェハの両主面を同時に研磨する研磨面（砥粒加工面）を水晶ウェハの加工面に対峙させた下定盤および上定盤により、水晶ウェハの両主面を押し付けるようにキャリアを挟み込む。そして、水晶ウェハの上方から砥粒としての研磨スラリーを供給しながら下定盤および上定盤を相対方向に回転させると同時に、サンギアとインターナルギアとによってキャリアを自転および公転させることで、水晶ウェハの両主面を同時に研磨加工する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２３０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の両面研磨装置で研磨加工を実行した場合に、水晶ランバードから切り出された水晶ウェハの元厚のばらつき、キャリアの平坦度のばらつき、キャリアのウェハ保持孔と水晶ウェハの大きさのミスマッチなどによる水晶ウェハのキャリアによる保持状態のばらつきなどにより、研磨加工品質が不安定になる虞があった。すなわち、両面研磨装置により一度に研磨加工される水晶ウェハを保持したキャリアごとに研磨加工度合いの差異が生じて水晶ウェハの厚みがキャリアごとにばらつくことにより、水晶ウェハの安定した品質が確保あるいは維持できないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
〔適用例１〕本適用例にかかる砥粒加工装置は、基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを運動させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工する砥粒加工装置であって、前記上定盤に、前記砥粒加工するときの前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、砥粒加工装置により一度に砥粒加工される複数のキャリアに保持された基材の厚みがキャリアごとでばらついた場合に、基材の厚みが最大となっているキャリアに対してのみ強い圧力を加えて砥粒加工することができる。したがって、一度に砥粒加工される基材の厚みのキャリアごとのばらつきが抑えられ、均一な厚みにて基材を砥粒加工することが可能な砥粒加工装置を提供できる。
【０００９】
〔適用例２〕本適用例にかかる砥粒加工装置は、基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、前記キャリアを自転および公転させるサンギアおよびインターナルギアと、前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを自転および公転させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工する砥粒加工装置であって、前記上定盤に、前記砥粒加工するときの前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、一度に砥粒加工される基材の厚みのキャリアごとのばらつきが抑えられ、均一な厚みにて基材を砥粒加工することができるとともに、サンギア、インターナルギア、上定盤、および下定盤の４つの部材のうち、回転させる部材を任意に選択して砥粒加工をすることが可能になる。すなわち、回転させる部材の数による２ウェイ砥粒加工方法、３ウェイ砥粒加工方法、４ウェイ砥粒加工方法のいずれかを、基材の強度や要求される砥粒加工の仕上がり状態などに応じて選択することができる。
【００１１】
〔適用例３〕上記適用例にかかる砥粒加工装置において、前記上定盤が静止した状態で前記砥粒加工することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、上定盤が回転しないので、上定盤に厚み測定手段および加圧手段を簡易な構造で設置することができる。
【００１３】
〔適用例４〕本適用例にかかる砥粒加工方法は、基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを運動させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工し、前記上定盤に、前記砥粒加工するときの前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置された砥粒加工装置を用いた砥粒加工方法であって、前記厚み測定手段により前記基材の厚みを測定しながら前記砥粒加工を行い、前記基材の厚みの前記キャリアごとのばらつきが許容範囲を超えた場合に、厚みが最大である前記基材を保持した前記キャリアを特定し、当該特定されたキャリアが前記加圧手段の下方に移動してきたときに前記加圧手段により前記上定盤を局部加圧することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、砥粒加工装置により一度に砥粒加工される複数のキャリアに保持された基材の厚みがキャリアごとでばらついた場合に、基材の厚みが最大となっているキャリアに対してのみ強い圧力を加えて砥粒加工することができる。したがって、一度に砥粒加工される基材の厚みのキャリアごとのばらつきが抑えられ、均一な厚みにて基材を砥粒加工することができる。
【００１５】
〔適用例５〕本適用例にかかる砥粒加工方法は、基材を保持する基材保持孔を有するキャリアと、前記キャリアを自転および公転させるサンギアおよびインターナルギアと、前記キャリアに保持された前記基材を砥粒加工する加工面を有する上定盤および下定盤と、を少なくとも有し、前記加工面を対峙させた前記上定盤および前記下定盤間で砥粒を供給しながら複数の前記キャリアを自転および公転させて前記基材の表裏両面を同時に砥粒加工し、前記上定盤に、前記砥粒加工時の前記基材の軌道上に配置され前記基材の厚みを測定する厚み測定手段と、前記軌道上の前記厚み測定手段と離間した位置に配置され前記上定盤に局部的な圧力を加える加圧手段と、が設置された砥粒加工装置を用いた砥粒加工方法であって、前記厚み測定手段により前記基材の厚みを測定しながら前記砥粒加工を行い、前記基材の厚みの前記キャリアごとのばらつきが許容範囲を超えた場合に、厚みが最大である前記基材を保持した前記キャリアを特定し、当該特定されたキャリアが前記加圧手段の下方に移動してきたときに前記加圧手段により前記上定盤を局部加圧することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、一度に砥粒加工する基材の厚みのキャリアごとのばらつきが抑えられ、均一な厚みにて基材を砥粒加工することができるとともに、サンギア、インターナルギア、上定盤、および下定盤の４つの部材のうち、基材の強度や要求される砥粒加工の仕上がり状態などに応じて回転させる部材の数を選択することにより、高品質の砥粒加工を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、砥粒加工装置およびそれを用いた基材の砥粒加工方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
（両面研磨装置）
まず、本実施形態の砥粒加工装置としての両面研磨装置について図面に沿って説明する。
図１は、上側（上定盤側）からみた両面研磨装置を模式的に説明する平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面を模式的に説明する断面図である。また、図３は、両面研磨装置における遊星歯車としてのキャリアを模式的に示す平面図である。また、図４（ａ）は、両面研磨装置の下定盤部分におけるキャリアを含めた各部の動きを模式的に説明する平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面にて（ａ）の上部に配置される上定盤を含めて模式的に説明する部分断面図である。
【００１９】
図１および図２において、両面研磨装置５０は、両面ラッピング装置であって、サンギア（太陽歯車）２１と、インターナルギア（内歯車）２２と、下定盤２０と、上定盤３０とを備え、これらの回転部材を独立に駆動可能な構造になっている。また、両面研磨装置５０の上定盤３０には、厚み測定手段の一部としての厚み測定センサ部１１５と、上定盤３０の一部に上方から圧力を印加する加圧装置１２５が設けられている。
【００２０】
サンギア２１は、両面研磨装置５０の中央に回転自在に取り付けられており、その下端部にはギア部４０が設けられている。ギア部４０は、このギア部４０を介してサンギア２１を駆動回転させることができるサンギア駆動装置４６に接続されている。具体的には、サンギア駆動装置４６は、図示しないモータおよびそのモータの回転を変速させる変速機を備え、このサンギア駆動装置４６に直結されたギア４７と上記ギア部４０とにチェーン４８が巻き付けられている。これにより、サンギア駆動装置４６の変速機により変速されたモータの回転が、ギア４７とチェーン４８とを介してギア部４０に伝達され、サンギア２１がサンギア駆動装置４６の駆動力に対応した回転速度で回転するようになっている。
【００２１】
下定盤２０は、サンギア２１の外側に回転自在に取り付けられており、その下端部にはギア部６０が設けられている。ギア部６０は、このギア部６０を介して下定盤２０を駆動回転させる下定盤／上定盤駆動装置６６に接続されている。下定盤／上定盤駆動装置６６は、上記サンギア駆動装置４６と同様に、図示しないモータおよびそのモータの回転を変速させる変速機を備え、この下定盤／上定盤駆動装置６６に直結されたギア６７とそのギア６７に一方が巻き付けられたチェーン６８とを備えているが、さらに、この下定盤／上定盤駆動装置６６は、チェーン６８の他方が巻き付けられたギア６９と、このギア６９と共に回転軸６９ｂに固着され且つ下定盤２０のギア部６０に噛合されたギア６９ａとを有している。これにより、下定盤／上定盤駆動装置６６の変速機により変速されたモータの回転が、ギア６７とチェーン６８とを介してギア６９に伝達される。この結果、ギア６９ａがギア６９と一体に回転し、下定盤２０が下定盤／上定盤駆動装置６６の駆動力に対応した回転速度で回転するようになっている。
【００２２】
インターナルギア２２は、下定盤２０の外側に回転自在に取り付けられており、その下端部にはギア部７０が設けられている。ギア部７０は、このギア部７０を介してインターナルギア２２を駆動回転させることができるインターナルギア駆動装置７６に接続されている。インターナルギア駆動装置７６も、上記サンギア駆動装置４６と同様に、図示しないモータおよびそのモータの回転を変速させる変速機を備え、このインターナルギア駆動装置７６に直結されたギア７７とインターナルギア２２のギア部７０とにチェーン７８が巻き付けられている。これにより、インターナルギア駆動装置７６の変速機により変速されたモータの回転が、ギア７７とチェーン７８とを介してギア部７０に伝達され、インターナルギア２２がインターナルギア駆動装置７６の駆動力に対応した回転速度で回転するようになっている。
【００２３】
一方、上定盤３０は、上定盤保持部３５を介して図示しないシリンダのシリンダロッド３９に吊り下げられており、シリンダの駆動で上下動させられるようになっている。図２の両面研磨装置５０においては、上定盤３０が例えば待機位置に上昇した状態を示している。この上定盤３０は、上記下定盤／上定盤駆動装置６６によって駆動回転させることが可能になっている。具体的には、サンギア２１の中心孔内に軸８０が回転自在に挿入され、軸８０の上端部にドライバ８１が取り付けられている。ドライバ８１には縦溝８１ａが刻設されており、上定盤３０の下降時に、この縦溝８１ａが上定盤３０のフック８２と係合するようになっている。また、軸８０の下端部にはギア部８３が設けられ、このギア部８３が、遊びギア８４を介してギア８５に噛合されている。このギア８５は、下定盤／上定盤駆動装置６６の回転軸６９ｂにギア６９ａと共に固着されている。これにより、下定盤／上定盤駆動装置６６を作動させると、ギア８５および遊びギア８４を介して、下定盤／上定盤駆動装置６６の駆動力がギア部８３に伝達され、ドライバ８１に係合された上定盤３０が下定盤２０と逆方向に回転するようになっている。
【００２４】
両面研磨装置５０において、下定盤２０上には、一または複数の被研磨体である基材を保持する遊星歯車としてのキャリア１０が載置される。なお、本実施形態では、両面研磨装置５０により両面研磨する被研磨体である基材を、以下ウェハと呼ぶ。
キャリア１０は、図３に示すように、ウェハ１ａを保持する複数の基材保持孔としてのウェハ保持孔１５を有する円盤状のプレートであって、図示はしないが、ウェハ１ａを研磨することにより得られる研磨上がりのウェハの厚み目標値よりも薄い板厚にて形成されている。なお、本実施形態のキャリア１０には５つのウェハ保持孔１５が設けられている。
【００２５】
両面研磨装置５０によってウェハ１ａを研磨する際には、図４に示すように、ウェハ１ａをウェハ保持孔１５に挿入・保持した複数のキャリア１０を、両面研磨装置５０の中心部のサンギア２１および外周部のインターナルギア２２の間に保持させる。また、キャリア１０の上下方向に配置されウェハ１ａの両主面を同時に研磨する研磨布（図示せず）がウェハ１ａの対向面にそれぞれ貼付された下定盤２０および上定盤３０によりウェハ１ａの両主面を押し付けるようにキャリア１０を挟み込む。そして、ウェハ１ａの上方から図示しないスラリー供給手段により砥粒としての研磨スラリーを供給しながら下定盤２０および上定盤３０をウェハ１ａに対して相対方向に回転させると同時に、サンギア２１とインターナルギア２２とによってキャリア１０を自転および公転させることで、ウェハ１ａの両主面を同時に研磨する。なお、図４（ａ）には、サンギア２１、下定盤２０、インターナルギア２２、およびキャリア１０それぞれの回転方向が矢印２５〜２８で示されているが、矢印２８に示すキャリア１０の回転方向は自公転比によって異なる場合がある。
【００２６】
図１および図２に戻り、上定盤３０には、両面研磨装置５０でウェハ１ａを研磨加工するときのウェハ１ａの軌道（図３を参照）上に厚み測定手段としての厚み測定センサ部１１５が埋め込まれている。
また、上定盤３０のウェハ１ａの回転軌道（図３を参照）上の上記厚み測定センサ部１１５と離間した位置には、上定盤３０の上方から局部的に鉛直方向の圧力を印加する加圧装置１２５が備えられている。加圧装置１２５は、シリンダ１２２およびシリンダロッド１２３からなる加圧部１２１と、加圧部１２１を水平方向に支持する支持アーム１２６およびその支持アーム１２６を鉛直方向から支持する支持軸１２７とからなる。
【００２７】
厚み測定センサ部１１５により測定された各キャリア１０ごとのウェハ１ａの厚み測定データは、ウェハ厚み測定部１１０に送信（例えば、シリアルデータ送信、以下のデータ送信も同じ）される。ウェハ厚み測定部１１０は、図示はしないが、例えばＰＣ（Personal Computer）などの記憶部および演算部を有して構成されている。その記憶部には、順次送信されてくる各キャリア１０ごとのウェハ１ａの厚み測定データ１０が記憶されるとともに、各キャリア１０のうち、ウェハ１ａの厚みが最大となっているキャリア１０を特定することが可能となっている。そして、演算部は、特定されたウェハ１ａの厚みが最大となっているキャリア１０が上記加圧装置１２５の直下に移動するまでの時間、および、上記特定されたキャリア１０に保持されたウェハ１ａの厚みを他のキャリア１０に保持された平均的な厚みのウェハ１ａの厚みに補正し得る研磨圧力を加圧装置１２５により局部的に与えるときの加圧量を計算し、それらの時間データおよび加圧量データを、上記加圧装置１２５を制御する加圧量制御部１２０に送信する。加圧量制御部１２０は、上記時間データおよび加圧量データに基づいて加圧装置１２５を制御し、加圧装置１２５の直下に上記特定されたキャリア１０が移動してきたタイミングで上定盤３０を局部的に加圧して当該特定されたキャリア１０に保持されたウェハ１ａの研磨量を増大させるようになっている。
【００２８】
なお、本実施形態の両面研磨装置５０は、サンギア２１と下定盤２０とインターナルギア２２との３つの部材を駆動回転させ、上定盤３０は回転させない所謂３ウェイ研磨加工方法によって砥粒加工方法としての研磨加工方法を実行するものである。このように上定盤３０を回転させない構成とすることにより、上定盤３０に厚み測定センサ部１１５および加圧装置１２５を簡易な構造で設置することができる。
【００２９】
（研磨加工方法）
次に、上記両面研磨装置５０を用いたウェハ１ａの研磨加工方法について説明する。
図５は、基材としてのウェハの研磨加工方法を説明するフローチャートである。なお、下記のウェハ１ａの研磨加工方法の説明において、ウェハ１ａが保持されたキャリア１０を含む両面研磨装置５０については図１〜図４を参照されたい。
【００３０】
図５において、ウェハ１ａの研磨加工方法においては、まず、ステップＳ１に示すように、所定数のウェハ１ａをキャリア１０のウェハ保持孔１５に挿入・保持させてセットする。これらウェハ１ａがセットされたキャリア１０は複数準備する。
そして、ウェハ１ａがセットされた複数のキャリア１０を、両面研磨装置５０のサンギア２１とインターナルギア２２に噛合させた状態で下定盤２０上に載置する。
なお、先に上定盤３０上に複数のキャリア１０を載置させてから、各キャリア１０にウェハ１ａをセットするようにしてもよい。
【００３１】
次に、ステップＳ２に示すように、上定盤３０を図示しないシリンダによって下降させ、この上定盤３０によってウェハ１ａを所定の圧力で加圧した状態で、ウェハ１ａの両主面と上定盤３０および下定盤２０との間に図示しないスラリー供給手段により砥粒としての研磨スラリーを供給しながら、サンギア２１と下定盤２０とインターナルギア２２とを駆動回転して研磨を開始し、研磨を継続する。
研磨を開始すると同時に、ステップＳ３に示すように、厚み測定センサ部１１５により、その厚み測定センサ部１１５の直下のウェハ１ａの厚みの測定を開始する。
厚み測定センサ部１１５から順次送信される各ウェハ１ａの厚み測定データはウェハ厚み測定部１１０の図示しない記憶部に記憶されるとともに、研磨が進んでいく過程でウェハ１ａの厚みの各キャリア１０ごとのばらつきが許容範囲内に入っているか否かを常時確認している（ステップＳ４）。なお、ウェハ１ａの厚みのばらつきの許容範囲は、ウェハ厚み測定部１１０の図示しない記憶部に予め設定されていて、そのばらつきの設定値と、厚み測定センサ部１１５から常時送信されて記憶部に記憶される各キャリア１０ごとのウェハ１ａの厚み測定データのばらつきとの比較が常時行われている。
各キャリア１０に保持されたウェハ１ａの厚みのばらつきが許容範囲内のままで研磨が進行していく場合（ステップＳ４でＹｅｓ）には、ステップＳ５に進む。
【００３２】
研磨が進行していく過程で、各キャリア１０に保持されたウェハ１ａの厚みのばらつきが許容範囲外となった場合（ステップＳ４でＮｏ）には、まず、各キャリア１０に保持された研磨加工中の全ウェハ１ａの厚みが最終的なウェハ１ａの厚み目標値よりも厚いか否かが確認される（ステップＳ８）。研磨加工中の全ウェハ１ａのうち、厚み目標値よりも薄いウェハ１ａ（ステップＳ８でＮｏ）は規格外の不良品として不良マーキングを施すなどの不良処理をするか、あるいは、その厚みで利用可能なウェハとして選別するなどの処置を行う（ステップＳ１３）。ただし、この不良処理・選別は、全ての研磨加工が終了してから行う構成としてもよい。
【００３３】
研磨が進行していく過程で、各キャリア１０に保持されたウェハ１ａの厚みのばらつきが許容範囲外となった場合（ステップＳ４でＮｏ）において、各キャリア１０に保持された研磨加工中の全ウェハ１ａの厚みが最終的なウェハ１ａの厚み目標値よりも厚い場合（ステップＳ８でＹｅｓ）には、各キャリア１０間のウェハ１ａの厚みのばらつきを補正する研磨加工を行う。
各キャリア１０間のウェハ１ａの厚みのばらつきを補正する研磨加工では、まず、ステップＳ９に示すように、ウェハ厚み測定部１１０の記憶部に記憶された最新の全キャリアごとのウェハ１ａの厚み測定データからもっとも厚いウェハ１ａが保持されたキャリアの特定を行う。
次に、ステップＳ１０に示すように、ウェハ厚み測定部１１０の演算部により、特定されたウェハ１ａの厚みが最大となっているキャリア１０が加圧装置１２５の直下に移動するまでの時間、および、当該特定されたキャリア１０に保持されたウェハ１ａの厚みを他のキャリア１０に保持された平均的な厚みのウェハ１ａの厚みに補正し得る研磨圧力を加圧装置１２５により局部的に与えるときの加圧量を計算して決定する。決定されたそれらの時間データおよび加圧量データは、加圧装置１２５を制御する加圧量制御部１２０に送信される。
【００３４】
加圧量制御部１２０は、ウェハ厚み測定部１１０から送信された上記時間データおよび加圧量データに基づいて、最も厚いウェハ１ａが保持されたウェハ１ａが加圧装置１２５の下方に移動してきたタイミングで、加圧部１２１のシリンダ１２２によりシリンダロッド１２３を下降させて上定盤３０を局部的に加圧する。すなわち、もっとも厚いウェハ１ａが保持されたキャリア１０の直上で上定盤３０を局部的に加圧して研磨加工を行う（ステップＳ１１）。これにより、上記特定されたキャリア１０に保持された厚みが最大のウェハ１ａの研磨量が増大する。
次に、加圧量制御部１２０は、上記特定されたキャリア１０が加圧部１２１の直下から外れたタイミングで加圧部１２１のシリンダ１２２によりシリンダロッド１２３を上昇させて局部的な加圧をやめ、通常の研磨を続行してステップＳ３からの研磨加工を繰り返す（ステップＳ１２）。
【００３５】
上記した研磨加工のステップにより、キャリア１０間でのウェハ１ａの厚みのばらつきを抑えながら研磨加工を続行していく過程では、ウェハ１ａの厚みが最終的な厚み目標値よりも厚く、且つ、厚み目標値に十分近くなっているか否か常時確認する（ステップＳ５）。ここで、厚み目標値に十分近くなっている状態とは、研磨加工に用いる砥粒の番手を細かくして仕上げ研磨加工することにより、ウェハ１ａの厚みおよび表面状態を完成品状態にする直前の厚みを指す。
ウェハ１ａの厚みが厚み目標値に十分近くなっていない場合（ステップＳ５でＮｏ）には、研磨を続行し（ステップＳ１２）、ステップＳ３からの研磨加工を繰り返す。
【００３６】
ウェハ１ａの厚みが厚み目標値に十分近くなっている場合（ステップＳ５でＹｅｓ）には、ステップＳ６に示すように、仕上げ研磨加工用の高い番手の砥粒を用いて、ウェハ１ａを厚み目標値まで研磨する。
【００３７】
厚み目標値の厚みに研磨したウェハ１ａは完成品としてキャリア１０から取り出し（ステップＳ７）、一連のウェハ１ａの研磨加工工程を終了する。
【００３８】
上記実施形態によれば、両面研磨装置５０で一度に研磨加工される複数のキャリア１０に保持されたウェハ１ａの厚みがキャリア１０ごとでばらついた場合に、ウェハ１ａの厚みが最大となっているキャリア１０に対してのみ、強い圧力を加えて両面研磨加工を実行することができる。したがって、一度に研磨加工されるウェハ１ａの厚みのキャリア１０ごとのばらつきが抑えられ、均一な厚みにてウェハ１ａを研磨加工することが可能な両面研磨装置５０を提供できる。
【００３９】
上記実施形態で説明した砥粒加工装置としての両面研磨装置およびそれを用いた砥粒加工方法としての研磨加工方法は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４０】
（変形例１）
上記実施形態の両面研磨装置５０では、厚み測定センサ部１１５を上定盤３０に埋め込んで固定し、また、加圧装置１２５には、シリンダ１２２によりシリンダロッド１２３を上定盤３０に押し当てて加圧する方式を用いた。このため、両面研磨装置５０によりウェハ１ａを研磨する際には、サンギア２１と下定盤２０とインターナルギア２２との３つの部材を駆動回転させ、上定盤３０は回転させない３ウェイ研磨加工方法によって実行する構成とした。これに限らず、厚み測定センサ部を可動式とするとともに、加圧部の上定盤との接触部に上定盤の回転に追従する機構を設けることにより、上定盤も駆動回転させる４ウェイ研磨加工が可能な両面研磨装置を提供することができる。
図６は、４ウェイ研磨加工方法によって研磨加工を実行することが可能な両面研磨装置を模式的に説明するものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ部をＥ方向からみた部分側面図である。なお、図６に示す両面研磨装置２５０の構成のうち、上定盤上に配置される厚み測定センサ部および加圧部以外の構成は、上記実施形態の両面研磨装置５０とまったく同じであるため、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図６（ａ）に示す両面研磨装置２５０において、上定盤２３０には、両面研磨装置２５０でウェハ１ａを研磨加工するときのウェハ１ａの軌道（図３を参照）上に貫通孔２３１が設けられている。また、上定盤２３０の貫通孔２３１の直上には、図示しない昇降装置により昇降可能に設けられた厚み測定センサ部２１５が配置されている。厚み測定センサ部２１５は、昇降装置により下降したときに、貫通孔２３１を介してキャリア１０に保持された研磨加工中のウェハ（図示せず）の厚みを測定することが可能になっている。
【００４２】
また、上定盤２３０のウェハ１ａの軌道（図３を参照）上の上記厚み測定センサ部２１５と離間した位置には、上定盤２３０の上方から局部的に鉛直方向の圧力を印加する加圧装置２２５が備えられている。加圧装置２２５は、シリンダ２２２、シリンダロッド２２３、およびシリンダロッド２２３の上定盤２３０と接触される側に設けられた加圧ローラ２２９とからなる加圧部２２１と、加圧部２２１を水平方向に支持する支持アーム１２６およびその支持アーム１２６を鉛直方向から支持する支持軸１２７とからなる。
図６（ｂ）に示すように、加圧部２２１のシリンダロッド２２３の上定盤２３０側に設けられた加圧ローラ２２９は、上定盤２３０の回転方向Ｆに追従する方向に回転自在に設けられ、上定盤２３０が回転しても、安定して矢印Ｇの方向の圧力を上定盤２３０に加えられるようになっている。
【００４３】
変形例１の両面研磨装置２５０によれば、上定盤２３０が研磨加工時に回転しても、厚み測定センサ部２１５によるウェハ１ａの厚み測定や加圧装置２２５による上定盤２３０の局部的な加圧をすることができる。サンギア２１と下定盤２０とインターナルギア２２とに加えて上定盤２３０も駆動回転させた４ウェイ研磨加工を実行することができるので、ウェハの研磨レートを高くしながら、キャリア１０間の厚みのばらつきを抑制して均一な形状のウェハを得ることができる。
【００４４】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態やその変形例について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態および変形例では、砥粒加工装置およびそれを用いた砥粒加工方法として、両面ラッピング装置である両面研磨装置５０，２５０を用いた例を説明した。これに限らず、両面ポリッシング装置を用いてポリッシングを実行してもよいことは勿論である。また、ラッピング装置やポリッシング装置以外のほかの砥粒加工装置としても本発明の要旨は適用することが可能である。
【００４６】
また、上記実施形態および変形例では、両面研磨装置５０，２５０のサンギア２１と下定盤２０とインターナルギア２２と上定盤３０，２３０との４つに回転部材のうち、３つの部材を回転させる３ウェイ研磨加工方法または４つ全てを回転させる４ウェイ研磨加工方法によって砥粒加工方法としての研磨加工方法を実行する例を説明した。これに限らず、本発明の要旨は、下定盤２０および上定盤３０，２３０を固定して、サンギア２１およびインターナルギア２２を回転させることによりキャリア１０を回転させてウェハ１ａを研磨する所謂２ウェイ研磨加工方法にも適用することも可能である。
【００４７】
また、上記実施形態および変形例では、両面研磨装置５０，２５０のサンギア２１と下定盤２０とインターナルギア２２とを同方向に回転させ、上定盤３０，２３０は回転させないか、あるいは逆方向に回転させる例を説明した。これに限らず、例えば、下定盤２０と上定盤３０，２３０とを同方向に回転させて上記研磨加工方法を実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】上側からみた砥粒加工装置としての両面研磨装置を模式的に説明する平面図。
【図２】両面研磨装置の図１のＡ−Ａ線断面を模式的に説明する断面図。
【図３】キャリアを模式的に示す平面図。
【図４】（ａ）は、両面研磨装置の下定盤部分における各部の動きを模式的に説明する平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面にて（ａ）の上部に配置される上定盤を含めて模式的に説明する部分断面図。
【図５】基材としてのウェハの研磨加工方法を説明するフローチャート。
【図６】（ａ）は、両面研磨装置の変形例を模式的に説明する断面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ部をＥ方向からみた部分側面図。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ…基材としてのウェハ、１０…キャリア、１５…基材保持孔としてのウェハ保持孔、２０…下定盤、２１…サンギア、２２…インターナルギア、３０，２３０…上定盤、５０，２５０…砥粒加工装置としての両面研磨装置、１１５，２１５…厚み測定手段としての厚み測定センサ部、１２５，２２５…加圧手段としての加圧装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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