(57)【要約】【課題】被処理物の被処理面に対する研磨効率を向上させつつ、被処理物の破損や、スクラッチの発生を防止することができる定盤およびこの定盤を備えた研磨装置を提供すること。【解決手段】下定盤１３０は、環状の研磨面１３１と、研磨面１３１に開口する複数の凹部１３２が形成されている。また、複数の凹部１３２は、それぞれ、独立して形成されている。また、各凹部１３２の開口形状は、略円状である。また、各凹部１３２の開口の径は、それぞれ、２０μｍ〜２ｍｍである。【選択図】図３
2010194692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の研磨面と、
前記研磨面に開口する複数の凹部とを有し、
前記複数の凹部は、それぞれ、独立して形成されており、
前記複数の凹部の開口形状は、それぞれ、略円状であることを特徴とする定盤。
【請求項２】
前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に形成された複数の前記凹部の平均開口径は、前記第２の領域に形成された複数の前記凹部の平均開口径よりも大きい請求項１に記載の定盤。
【請求項３】
前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に形成された複数の前記凹部の平均深さは、前記第２の領域に形成された複数の前記凹部の平均深さよりも深い請求項１に記載の定盤。
【請求項４】
前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域における１ｃｍ２あたりの前記凹部の数は、前記第２の領域における１ｃｍ２あたりの前記凹部の数よりも多い請求項１に記載の定盤。
【請求項５】
前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域における前記凹部の占有率は、前記第２の領域における前記凹部の占有率よりも高い請求項１に記載の定盤。
【請求項６】
前記複数の凹部は、それぞれ、湾曲凹面で構成されている部分を有している請求項１ないし５のいずれかに記載の定盤。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の定盤と、
前記定盤の前記研磨面と接触するようにワークを保持する保持手段と、
前記ワークと前記定盤との間に研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
前記ワークと前記研磨面とを相対的に移動する移動手段とを有することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定盤および研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコンウエハ等の被処理物の表面（被処理面）の平坦度を向上させるための加工として、被処理面を研磨する研磨加工（ラッピング加工、ポリッシング加工等）が行われている。この研磨加工は、研磨面を有する定盤を用いて行われる。具体的には、研磨面を被処理物の被処理面に押圧した状態で、研磨面と被処理面との間にスラリー状の研磨剤（研磨粒子を懸濁させた液体）を供給しつつ、定盤をその周方向に回転することにより行われる。このような研磨加工の際に使用される定盤としては、その研磨面に複数の溝が形成されているものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の定盤は、円環状の研磨面に、碁盤目状に形成された複数の溝（ｘ軸方向に延在する複数の第１の溝と、軸方向に直交するｙ軸方向に延在する複数の第２の溝）が形成されており、この複数の溝によって、研磨面と被処理面との間に研磨剤を浸透し易くしている。しかしながら、このような構成の研磨面を備える定盤では、研磨効率が向上する一方、隣り合う一対の第１の溝と隣り合う一対の第２の溝とで形成された複数のブロック部の角部（エッジ部）によって、被処理面にスクラッチ（擦り傷）が発生したり、被処理物が破損したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０９９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、被処理物の被処理面に対する研磨効率を向上させつつ、被処理物の破損や、スクラッチの発生を防止することができる定盤およびこの定盤を備えた研磨装置を提供することにある。
【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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の定盤は、環状の研磨面と、
前記研磨面に開口する複数の凹部とを有し、
前記複数の凹部は、それぞれ、独立して形成されており、
前記複数の凹部の開口形状は、それぞれ、略円状であることを特徴とする。
これにより、研磨面に突出した角部（エッジ）が形成されないため、被処理物の被処理面に対する研磨効率を向上させつつ、被処理物の破損や、スクラッチの発生を防止することができる定盤を提供することができる。また、研磨能力の異方性がなく、被処理物がどのような方向で凹部上を通過しても、被処理物の被処理面を同じように研磨することができる。そのため、被処理面を均一に研磨することができる。
【０００７】
［適用例２］
本発明の定盤では、前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に形成された複数の前記凹部の平均開口径は、前記第２の領域に形成された複数の前記凹部の平均開口径よりも大きいことが好ましい。
これにより、研磨面の内周側と外周側とで、被処理面に対する研磨レートの差を小さくすることができ、被処理面の全域を均一に研磨することができる。
【０００８】
［適用例３］
本発明の定盤では、前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に形成された複数の前記凹部の平均深さは、前記第２の領域に形成された複数の前記凹部の平均深さよりも深いことが好ましい。
これにより、研磨面の内周側と外周側とで、被処理面に対する研磨レートの差を小さくすることができ、被処理面の全域を均一に研磨することができる。
【０００９】
［適用例４］
本発明の定盤では、前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域における１ｃｍ２あたりの前記凹部の数は、前記第２の領域における１ｃｍ２あたりの前記凹部の数よりも多いことが好ましい。
これにより、研磨面の内周側と外周側とで、被処理面に対する研磨レートの差を小さくすることができ、被処理面の全域を均一に研磨することができる。
【００１０】
［適用例５］
本発明の定盤では、前記研磨面は、内周側に位置する第１の領域と、前記第１の領域よりも外側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域における前記凹部の占有率は、前記第２の領域における前記凹部の占有率よりも高いことが好ましい。
これにより、研磨面の内周側と外周側とで、被処理面に対する研磨レートの差を小さくすることができ、被処理面の全域を均一に研磨することができる。
【００１１】
［適用例６］
本発明の定盤では、前記複数の凹部は、それぞれ、湾曲凹面で構成されている部分を有していることが好ましい。
これにより、凹部内に収容された研磨剤（研磨微粒子）が凹部内から研磨面と被処理面との間に流動し易くなる。そのため、研磨面と被処理面との間に十分な量の研磨剤を供給することができ、被処理面の研磨効率が向上する。また、凹部内に長時間留まる研磨微粒子を無くすことができ、経時的に、複数の研磨微粒子の径をそれぞれほぼ等しく保つことができる。そのため、ラッピングの際に、被処理面にスクラッチが発生したり、被処理物が破損したりすることを効果的に防止することができる。
【００１２】
［適用例７］
本発明の研磨装置は、本発明の定盤と、
前記定盤の前記研磨面と接触するようにワークを保持する保持手段と、
前記ワークと前記定盤との間に研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、
前記ワークと前記研磨面とを相対的に移動する移動手段とを有することを特徴とする。
これにより、被処理物の被処理面に対する研磨効率を向上させつつ、被処理物の破損や、スクラッチの発生を防止することができる定盤を備えた研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の研磨装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の平面図である。
【図３】図１に示す研磨装置が備える下定盤の平面図である。
【図４】図３に示す下定盤の断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る研磨装置が備える下定盤の平面図である。
【図６】図５に示す下定盤の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る研磨装置が備える下定盤の平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る研磨装置が備える下定盤の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の定盤および研磨装置を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の定盤を備える研磨装置（本発明の研磨装置）について説明する。
図１は、本発明の研磨装置の第１実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す研磨装置の平面図、図３は、図１に示す研磨装置が備える下定盤の平面図、図４は、図３に示す下定盤の断面図である。
【００１５】
なお、以下の説明では、図１中互いに直交する３つの方向をｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向とする。そのうち、下定盤１３０の研磨面１３１をｘｙ平面とし、研磨面１３１の法線方向をｚ軸方向とする。以下、対応する方向はその他の図においても同様である。また、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図３および図４は、それぞれ、説明の便宜上、下定盤と凹部との大きさのバランスや凹部の数など、実際のものとは異なっている。
【００１６】
研磨装置１００は、ワーク（被処理物）１０の上面および下面をそれぞれ研磨し平坦化（鏡面化）する装置である。
このような研磨装置１００は、図１および図２に示すように、ワーク１０を支持する４つのキャリア（保持手段）１１１、１１２、１１３、１１４と、キャリア１１１〜１１４の上方に位置する上定盤１２０と、キャリア１１１〜１１４の下方に位置する下定盤１３０と、駆動軸１４１の回転により駆動する上定盤支持部１４０と、駆動軸１５１の回転により駆動するサンギヤ１５０と、駆動軸１６１の回転により駆動する下定盤支持部１６０と、駆動軸１７１の回転により駆動するインターナルギヤ１７０と、上定盤１２０を昇降動可能に吊り下げる吊下装置１８０と、研磨剤を供給する研磨剤供給装置１９０と、駆動装置（移動手段）２００とを有している。
【００１７】
図１に示すように、４つの駆動軸１４１、１５１、１６１、１７１は、同心状に配置された多重軸に形成され、内側から、駆動軸１４１、駆動軸１５１、駆動軸１６１、駆動軸１７１の順で配置されている。これら４つの駆動軸１４１、１５１、１６１、１７１は、それぞれ、独立してＺ軸まわりに回転可能となっている。
駆動軸１４１の上端には、上定盤支持部１４０が配置されている。上定盤支持部１４０は、吊下装置１８０の作動により上定盤１２０が下位置に配置されたときに、上定盤１２０と係合するものである。
また、駆動軸１４１の下端には、歯車１４２が配置されている。この歯車１４２は、後述する歯車２０４と噛合している。
【００１８】
駆動軸１５１の上端には、サンギヤ１５０が配置されている。このサンギヤ１５０は、上定盤支持部１４０の下方に位置している。また、サンギヤ１５０は、上定盤支持部１４０と同心状に設けられた円環状をなしており、その外周に歯車部１５３が形成されている。
また、駆動軸１５１の下端には、歯車１５２が配置されている。この歯車１５２は、後述する歯車２０５と噛合している。
【００１９】
駆動軸１７１の上端には、インターナルギヤ１７０が配置されている。このインターナルギヤ１７０は、サンギヤ１５０の周囲（外周）を囲むように配置されている。また、インターナルギヤ１７０は、サンギヤ１５０と同心状に形成された円環状をなしており、その内周に歯車部１７３が形成されている。
また、駆動軸１７１の下端には、歯車１７２が配置されている。この歯車１７２は、後述する歯車２０７と噛合している。
【００２０】
駆動軸１６１の上端には、下定盤支持部１６０が配置されている。この下定盤支持部１６０は、サンギヤ１５０とインターナルギヤ１７０の間に、これらギヤと噛合することなく配置されている。また、下定盤支持部１６０は、サンギヤ１５０と同心状に形成された円環状をなしている。
このような下定盤支持部１６０の上面には、下定盤１３０が配置されている。下定盤１３０は、平面視形状が円環状の板状をなしており、その上面に研磨面１３１を備えている。下定盤１３０については、後に詳述する。
また、駆動軸１６１の下端には、歯車１６２が配置されている。この歯車１６２は、後述する歯車２０６と噛合している。
【００２１】
サンギヤ１５０とインターナルギヤ１７０との間であって下定盤１３０の上方には、４つのキャリア（保持手段）１１１、１１２、１１３、１１４が設けられている。図２に示すように、これら４つのキャリア１１１、１１２、１１３、１１４は、サンギヤ１５０の周方向に等角度間隔（９０°間隔）で配置されている。
次いで、図２に基づいて、キャリア１１１〜１１４の構成について説明するが、４つのキャリア１１１〜１１４は、それぞれ同様の構成であるため、キャリア１１１について代表して説明し、キャリア１１２〜１１４については、その説明を省略する。
【００２２】
図２に示すように、キャリア１１１は、円盤状をなしている。また、キャリア１１１には、その厚さ方向（ｚ軸方向）に貫通する４つの保持孔１１１ａが、キャリア１１１の周方向に沿って等角度間隔（９０°間隔）で形成されている。この４つの保持孔１１１ａは、ワーク１０の形状に対応した円形をなし、その径がワーク１０の径よりも若干大きくなるように形成されている。そして、キャリア１１１は、保持孔１１１ａの内側にワーク１０を嵌め込むことにより、ワーク１０を保持する。
【００２３】
また、キャリア１１１の外周には、歯車部１１１ｂが形成されており、この歯車部１１１ｂがサンギヤ１５０およびインターナルギヤ１７０のそれぞれと噛合している。そのため、キャリア１１１は、サンギヤ１５０とインターナルギヤ１７０との回転に連動して、サンギヤ１５０およびインターナルギヤ１７０の回転方向と回転速度により定まる方向と速度で自転しつつ公転する。
【００２４】
また、キャリア１１１の厚さ（ｚ軸方向の長さ）は、ワーク１０の厚さよりも若干薄くなっている。そのため、キャリア１１１が保持孔１１１ａによってワーク１０を保持している状態では、保持されたワーク１０の上面および下面が、それぞれ、キャリア１１１の上面および下面から突出する。
このようなキャリア１１１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ガラスエポキシ、塩化ビニルなどの樹脂材料が挙げられる。
【００２５】
キャリア１１１〜１１４に保持されるワーク１０は、平面視の形状が円形をなす板状のものである。なお、ワーク１０の形状としては、特に限定されず、例えば、板状をなしていなくてもよいし、平面視形状が、三角形、四角形等の多角形をなしていてもよい。
このようなワーク１０としては、特に限定されないが、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラス、水晶等の結晶性材料、アルミナ、シリカ、チタニア等の各種セラミックス、シリコン、ガリウム−ヒ素等の各種半導体材料、ダイヤモンド、黒鉛等の炭素系材料、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー、フェノール樹脂、アクリル樹脂等各種プラスチック（樹脂材料）のような誘電体材料で構成されたもの、その他、例えば、アルミニウム、銅、鉄系金属のような各種金属材料が挙げられる。
【００２６】
吊下装置１８０は、上定盤１２０を回転可能に吊り下げて保持している。この吊下装置１８０は、上定盤１２０が上定盤支持部１４０に係合する前述した下位置と、その係合が解除される上位置（図１に示す位置）との間で、上定盤１２０をｚ軸方向に昇降動させることができる。また、吊下装置１８０は、前記下位置となっているときに、所定の圧力で上定盤１２０をワーク１０に押圧するようになっている。
上定盤１２０は、平面視の形状が円環の板状をなしており、その下面に研磨面１２１を備えている。また、上定盤１２０には、厚さ方向に貫通する複数の研磨剤供給孔（図示せず）が形成されていて、この各研磨剤供給孔に研磨剤供給装置１９０が備える研磨剤供給管１９１が接続されている。上定盤１２０については、後に詳述する。
【００２７】
研磨剤供給管１９１および研磨剤供給孔を介して供給された研磨剤は、その一部がワーク１０と上定盤１２０との間に浸透するとともに、一部が各キャリア１１１〜１１４に形成された保持孔１１１ａ〜１１４ａとワーク１０との間を通過して、ワーク１０と下定盤１３０との間に浸透する。
研磨剤供給装置１９０によって供給される研磨剤としては、特に限定されないが、例えば、研磨微粒子（砥粒）を例えば水系の分散媒に分散してスラリー状にしたものが挙げられる。
【００２８】
研磨微粒子としては、特に限定されないが、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、ヒュームドアルミナ、コロイダルアルミナ等のアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）などの金属酸化物、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等の珪素酸化物（ＳｉＯ２）などが挙げられる。
研磨微粒子の平均粒径としては、研磨対象となるワーク１０の種類や要求される加工速度等に応じて適宜設定することができるが、２μｍ〜１０μｍ程度であるのが好ましく、５μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００２９】
分散媒としては、水系、有機系のいずれでもよく、また、これらを混合したものであってもよい。ここで、有機系の分散媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族系、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系、ブタノール、イソプロパノール、エタノール、メタノールなどのアルコール系、エチルセロソルブ、メチルセロソルブなどのエーテル系、酢酸エチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酪酸メチルなどのエステル系のもの、およびこれらの混合物などが挙げられる。また、水系の分散媒としては、例えば、水などが挙げられる。
【００３０】
駆動装置２００は、駆動源としての駆動モータ２０１と、駆動モータ２０１の回転方向を直角に変更するギヤボックス２０２と、ギヤボックス２０２から延出した出力軸２０３と、出力軸２０３に固定された前述した４つの歯車２０４、２０５、２０６、２０７とを有している。また、前述したように、歯車２０４、２０５、２０６、２０７は、それぞれ、歯車１４２、１５２、１６２、１７２と噛合している。
駆動モータ２０１を作動すると、ギヤボックス２０２、出力軸２０３および歯車２０４、２０５、２０６、２０７を介して、駆動軸１４１、１５１、１６１、１７１がそれぞれ回転駆動し、上定盤１２０、サンギヤ１５０、下定盤１３０、インターナルギヤ１７０が、所定の回転数および回転方向で回転駆動する。
【００３１】
次いで、上定盤１２０および下定盤１３０について説明する。
本発明の定盤は、ワーク１０を研磨する際に用いられる定盤である。ここで、ワーク１０の研磨には、荒い研磨を行うラッピングと、このラッピング後に鏡面研磨を行うポリッシングとが含まれる。本発明の定盤は、これら研磨のうち、ラッピングに用いられるラップ定盤である。
【００３２】
また、本発明の定盤は、上定盤１２０および下定盤１３０の少なくとも一方に適用することができるが、双方に適用することが好ましい。本実施形態では、本発明の定盤を上定盤１２０および下定盤１３０の双方に適用したものについて説明する。
上定盤１２０は、前述した研磨剤供給孔が形成されている以外は、下定盤１３０と同様の構成であるため、下定盤１３０について代表して説明し、上定盤１２０については、その説明を省略する。また、図３、図４中の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」と言う。
【００３３】
図３に示すように、下定盤１３０は、平面視形状が円環状の板状をなしている。また、下定盤１３０の上面（ワーク１０側の面）は、円環状の研磨面１３１を構成している。
下定盤１３０の内径としては、特に限定されないが、３００〜５００ｍｍ程度であるのが好ましい。また、下定盤１３０の外径としては、特に限定されないが、５００〜７００ｍｍ程度であるのが好ましい。また、下定盤１３０の厚さとしては、特に限定されないが、２０〜５０ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００３４】
図３に示すように、研磨面１３１は、内周側に位置する第１の領域１３１ａと、第１の領域１３１ａの外側を囲むように位置する第２の領域１３１ｂとを有している。第１の領域１３１ａおよび第２の領域１３１ｂは、それぞれ、研磨面１３１の内外周と同心的な円環状をなしている。また、第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂの境界（境界線）は、研磨面１３１の内周および外周の離間距離（径方向の距離）をＲとしたとき、研磨面１３１の内周から径方向に１／３Ｒ〜２／３Ｒ程度離間した点を通るのが好ましい。本実施形態では、研磨面１３１の内周から径方向に１／２Ｒ離間した点を通るように前記境界を設定している。
【００３５】
下定盤１３０は、このような研磨面１３１に開口する複数の凹部１３２を有している。なお、以下では、説明の便宜上、第１の領域１３１ａに位置する凹部１３２を「第１の凹部１３２ａ」とも言い、第２の領域１３１ｂに位置する凹部１３２を「第２の凹部１３２ｂ」とも言う。また、単に「凹部１３２」と記載されている時は、第１の凹部１３２ａおよび第２の領域１３１ｂの双方を含むものとする。
【００３６】
各凹部１３２は、一旦、その内側に研磨剤を収容（保持）し、その後、適量の研磨剤を研磨面１３１とワーク１０の下面１０ａ（以下、「被処理面１０ａ」とも言う）との間に供給する（浸透させる）機能を有している。このような機能を有する凹部１３２を研磨面１３１に複数設けることにより、被処理面１０ａの研磨効率が向上する。また、研磨面１３１に複数の凹部１３２を形成しても、研磨面１３１に角部（従来のような各ブロックの角部）が形成されないため、被処理面１０ａの研磨中に被処理面１０ａにスクラッチが発生したり、酷くはワーク１０が破損したりすることを防止できる。すなわち、本発明の定盤によれば、ワーク１０の破損や、被処理面１０ａにスクラッチが発生するのを防止しつつ、被処理面１０ａの研磨効率を向上させることができる。
【００３７】
このような各凹部１３２は、独立して形成されている（すなわち、他の凹部１３２と連通することなく形成されている）。また、各凹部１３２の開口形状は、略円形状である。これにより、研磨面１３１は、等方性の研磨特性を得ることができ（等方的な研磨が可能となり）、ワーク１０がどのような方向で凹部１３２上を通過しても、被処理面１０ａを同じように（同じ研磨レートで）研磨することができる。そのため、研磨面１３１によれば、ワーク１０の被処理面１０ａを均一に研磨することができる。
【００３８】
このような各凹部１３２の径（直径）としては、特に限定されないが、２０μｍ〜２ｍｍ程度であることが好ましい。これにより、特に、研磨剤中の研磨微粒子の径が前述したような２μｍ〜１０μｍ程度の場合（好ましくは５μｍの場合）、各凹部１３２に十分な量の研磨剤（研磨微粒子）を収容することができる。そのため、各凹部１３２内から、研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に研磨剤を効率的に供給することができる。
また、本実施形態では、複数の第１の凹部１３２ａの平均開口径が、複数の第２の凹部１３２ｂの平均開口径よりも大きく設定されている。これにより、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００３９】
具体的には、前述した研磨装置１００を用いて（ワーク１０を保持したキャリア１１１が自転しながら公転することにより）ワーク１０の被処理面１０ａを研磨する場合、ワーク１０が第１の領域１３１ａを通過する際の移動速度（回転速度）は、第２の領域１３１ｂを通過する際の移動速度よりも遅いため、研磨面１３１の被処理面１０ａに対する研磨レートは、第１の領域１３１ａの方が第２の領域１３１ｂよりも低くなる。そのため、第１の領域１３１ａの研磨レートを第２の領域１３１ｂの研磨レートと同程度まで高めるために、複数の第１の凹部１３２ａの平均開口径を、複数の第２の凹部１３２ｂの平均開口径よりも大きく設定した。これにより、被処理面１０ａに対する研磨レートが第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとでほぼ等しくなり、前述したように、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００４０】
複数の第１の凹部１３２ａの平均開口径としては、特に限定されないが、１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるのが好ましい。また、複数の第２の凹部１３２ｂの平均開口径としては、特に限定さないが、２０μｍ〜２００μｍ程度であるのが好ましい。このような組み合わせにすることにより、上述した効果がより顕著となる（すなわち、被処理面１０ａの全域をより均一に研磨することができる）。
【００４１】
また、図３に示すように、本実施形態では、研磨面１３１の内周から外周に向けて、凹部１３２の径が徐々に小さくなっている。言い換えれば、第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとの境界付近に位置する凹部１３２の径は、研磨面１３１の内周近傍に位置する凹部１３２の開口径よりも小さく、研磨面１３１の外周近傍に位置する凹部１３２の開口径よりも大きい。これにより、研磨レートを研磨面１３１の内周側から外周側に向けて徐々に変化させることができる。
【００４２】
図４は、下定盤１３０の断面図である。同図に示すように、各凹部１３２は、湾曲凹面で構成されている。これにより、凹部１３２内に収容された研磨微粒子が凹部１３２内から研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に流動し易くなる。そのため、研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に十分な量の研磨微粒子（研磨剤）を供給することができ、被処理面１０ａに対する研磨効率が向上する。
【００４３】
また、凹部１３２を湾曲凹面で構成すると、凹部１３２内に長時間留まる研磨微粒子が無くなる（減少する）。ここで、前述した研磨剤供給装置１９０から研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に供給された研磨剤は、例えば下定盤１３０の縁から排出された後回収され、再度、研磨剤供給装置１９０から研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に供給されることがある。この場合には、凹部１３２を湾曲凹面で構成し、凹部１３２内に長時間留まる研磨微粒子を無くすことにより、全ての研磨微粒子が均一に研磨の用に供され、研磨微粒子の粒径分布を経時的に一定に保つことができる。すなわち、研磨剤を再利用し、使用を重ねても、多数の研磨微粒子の径をほぼ等しく保ち続けることができるため、ラッピングの際に、被処理面１０ａにスクラッチが発生したり、ワーク１０が破損したりすることを効果的に防止することができる。
【００４４】
各凹部１３２の深さ（最大深さ）としては、特に限定されないが、１０μｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。これにより、特に、研磨剤中の研磨微粒子の径が前述したような２μｍ〜１０μｍ程度の場合（好ましくは５μｍの場合）、各凹部１３２に十分な量の研磨剤（研磨微粒子）を収容することができる。そのため、各凹部１３２内から、研磨面１３１と被処理面１３２との間に研磨剤を効率的に供給することができる。
【００４５】
また、研磨面１３１、１ｃｍ２あたりに形成された凹部１３２の数としては、特に限定されないが、１０〜１００個程度であるのが好ましい。これにより、各凹部１３２内に収容された研磨剤を、研磨面１３１と被処理面１０ａとの間の全領域に効率よく供給することができるため、研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に研磨剤が存在しない部位が発生するのを効果的に防止でき、被処理面１０ａにスクラッチが発生したり、ワーク１０が破損したりするのを防止することができる。さらに、被処理面１０ａに対する研磨効率が向上する。
【００４６】
また、研磨面１３１に対する複数の凹部１３２の占有率は、特に限定されないが、２０〜８０％程度であるのが好ましい。これにより、各凹部１３２に収容された研磨剤を研磨面１３１と被処理面１０ａとの間に十分に供給することができるとともに、被処理面１０ａに対する研磨効率が向上する。
このような複数の凹部１３２の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、研削材を研磨面１３１に高速で噴射し、その衝撃力で研磨面１３１に複数の凹部１３２を形成する各種ブラスト加工や、研削材を混合した水を高圧に圧縮して研磨面１３１に噴射することにより、研磨面１３１に複数の凹部１３２を形成するウォータージェット加工により形成することが好ましい。ブラスト加工やウォータージェット加工によれば、比較的簡単に、湾曲凹面で構成された微小径の凹部１３２を高い密度（または低い密度）で形成することができる。また、平坦面である研磨面１３１に後から凹部１３２を形成するため、研磨面１３１の平面度を優れたものとすることができる。
【００４７】
また、下定盤１３０の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、金、白金、銀、銅、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、鉛、錫、チタン、タングステン等の各種金属、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金または金属間化合物、ダクタイル鋳鉄ＦＣＤ４００、ＦＣＤ４５０、ＦＣＤ７００、またはねずみ鋳鉄ＦＣ４００、ＦＣ４５０等の鋳鉄、さらには、これらの金属の酸化物、窒化物、炭化物等が挙げられる。このうち、合金としては、例えば、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｊ１、ＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ３１８、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４４、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ３０２等）、インコネル、ハステロイ、黄銅、青銅、白洋、丹銅、真鍮、ベリリウム銅、超弾性合金（例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系合金、Ｎｉ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金）、超硬合金（例えば、炭化タングステンとコバルトを混合して焼結したもの）、その他例えばジュラルミン等の各種アルミニウム系合金が挙げられる。
【００４８】
また、下定盤１３０の製法としては、特に限定されないが、例えば、鋳造、鍛造、粉体焼結（ＭＩＭ法を含む）などが挙げられる。
以上のような研磨装置１００は、次のようにして作動する。
まず、吊下装置１８０を前記上位置にした状態で、上定盤１２０および下定盤１３０をそれぞれ吊下装置１８０および下定盤支持部１６０に固定する。次いで、４つのキャリア１１１〜１１４の各保持孔１１１ａ〜１１４ａにワーク１０を嵌め込み（すなわち、本実施形態では、最大で１６枚のワーク１０を保持することができる）、その後、吊下装置１８０を作動して前記下位置とする。これにより、上定盤１２０と上定盤支持部１４０とが係合するとともに、上定盤１２０の研磨面１２１が、各ワーク１０の上面に押圧接触する。
【００４９】
この状態で、研磨剤供給装置１９０を作動して、上定盤１２０に形成された研磨剤供給孔を介して、ワーク１０上面と研磨面１２１の間およびワーク１０下面と研磨面１３１の間に研磨剤を浸透させるとともに、駆動モータ２０１を作動して、上定盤１２０、サンギヤ１５０、下定盤１３０およびインターナルギヤ１７０をそれぞれ所定の回転数および回転方向に回転駆動する。すると、キャリア１１１〜１１４が前述したように自転しながら公転するとともに、上定盤１２０および下定盤１３０が、それぞれ周方向に回転し、ワーク１０と研磨面１２１、１３１とが相対的に移動する。これにより、ワーク１０の上面および下面がそれぞれ研磨される。
【００５０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の研磨装置の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る研磨装置が備える下定盤の平面図、図６は、図５に示す下定盤の断面図である。なお、図５および図６は、それぞれ、説明の便宜上、下定盤と凹部との大きさのバランスや凹部の数など、実際のものとは異なっている。
以下、第２実施形態の研磨装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５１】
本発明の第２実施形態にかかる研磨装置では、上定盤および下定盤に形成された凹部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。また、上定盤は、研磨剤供給孔が形成されている以外は、下定盤の構成と同様であるため、下定盤について代表して説明し、上定盤については、その説明を省略する。
【００５２】
図５に示すように、下定盤１３０の研磨面１３１には、開口形状が略円形状の凹部１３２が複数形成されている。複数の凹部１３２の開口径は、それぞれほぼ等しく、２０μｍ〜２ｍｍ程度である。
図６は、下定盤１３０の断面図である。同図に示すように、本実施形態では、複数の第１の凹部１３２ａの平均深さ（最大深さ）が、複数の第２の凹部１３２ｂの平均深さよりも深く設定されている。このような研磨面１３１によれば、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００５３】
前述の第１実施形態で説明したように、研磨装置１００を用いてワーク１０の被処理面１０ａを研磨する場合、被処理面１０ａに対する研磨レートは、第１の領域１３１ａの方が、第２の領域１３１ｂよりも低くなる。そのため、第１の領域１３１ａの研磨レートを第２の領域１３１ｂの研磨レートと同程度まで高めるために、複数の第１の凹部１３２ａの平均深さを複数の第２の凹部１３２ｂの平均深さよりも深く設定し、第１の領域１３１ａに第２の領域１３１ｂよりも多くの（単位面積当たりに多くの）研磨剤が供給されるようにした。これにより、被処理面１０ａに対する研磨レートが第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとでほぼ等しくなり、前述したように、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００５４】
複数の第１の凹部１３２ａの平均深さとしては、特に限定されないが、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。また、複数の第２の凹部１３２ｂの平均深さとしては、特に限定さないが、１０μｍ〜１００μｍ程度であるのが好ましい。このような組み合わせにすることにより、上述した効果がより顕著となる。
また、本実施形態では、研磨面１３１の内周から外周に向けて、凹部１３２の深さが徐々に浅くなっている。言い換えれば、第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとの境界付近に位置する凹部１３２の深さは、研磨面１３１の内周近傍に位置する凹部１３２の深さよりも浅く、研磨面１３１の外周近傍に位置する凹部１３２の深さよりも深い。これにより、研磨レートを研磨面１３１の内周側から外周側に向けて徐々に変化させることができる。
以上のような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の研磨装置の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る研磨装置が備える下定盤の平面図である。なお、図７は、説明の便宜上、下定盤と凹部との大きさのバランスや凹部の数など、実際のものとは異なっている。
以下、第３実施形態の研磨装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５６】
本発明の第３実施形態にかかる研磨装置では、上定盤および下定盤に形成された凹部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。また、上定盤は、研磨剤供給孔が形成されている以外は、下定盤の構成と同様であるため、下定盤について代表して説明し、上定盤については、その説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、下定盤１３０の研磨面１３１には、開口形状が略円形状の凹部１３２が複数形成されている。各凹部１３２の径は、ほぼ等しく２０μｍ〜２ｍｍ程度である。また、各凹部１３２の深さ（最大深さ）は、それぞれほぼ等しく、１０μｍ〜１ｍｍ程度である。
本実施形態では、第１の領域１３１ａ、１ｃｍ２あたりの第１の凹部１３２ａの数が、第２の領域１３１ｂ、１ｃｍ２あたりの第２の凹部１３２ｂの数よりも多く設定されている。このような研磨面１３１によれば、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００５８】
前述の第１実施形態で説明したように、研磨装置１００を用いてワーク１０の被処理面１０ａを研磨する場合、被処理面１０ａに対する研磨レートは、第１の領域１３１ａの方が、第２の領域１３１ｂよりも低くなる。そのため、第１の領域１３１ａの研磨レートを第２の領域１３１ｂの研磨レートと同程度まで高めるために、第１の領域１３１ａ、１ｃｍ２あたりの第１の凹部１３２ａの数が、第２の領域１３１ｂ、１ｃｍ２あたりの第２の凹部１３２ｂの数よりも多くなるよう構成した。これにより、被処理面１０ａに対する研磨レートが第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとでほぼ等しくなり、前述したように、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００５９】
第１の領域１３１ａ、１ｃｍ２あたりの第１の凹部１３２ａの数としては、特に限定されないが、７０〜１００個程度であるのが好ましい。また、第２の領域１３１ｂ、１ｃｍ２あたりの第２の凹部１３２ｂの数は、特に限定さないが、１０〜３０個程度であるのが好ましい。このような組み合わせにすることにより、上述した効果がより顕著となる。
また、本実施形態では、研磨面１３１の内周から外周に向けて、研磨面１３１、１ｃｍ２あたりの凹部１３２の数が段階的に減っている。言い換えれば、第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとの境界部付近での研磨面１３１、１ｃｍ２あたりの凹部１３２の数は、内周付近での研磨面１３１、１ｃｍ２あたりの凹部１３２の数より少なく、外周近傍での研磨面１３１、１ｃｍ２あたりの凹部１３２の数よりも多い。これにより、研磨レートを研磨面１３１の内周側から外周側に向けて段階的に変化させることができる。
以上のような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の研磨装置の第４実施形態について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る研磨装置が備える下定盤の平面図である。なお、図８は、説明の便宜上、下定盤と凹部との大きさのバランスや凹部の数など、実際のものとは異なっている。
以下、第４実施形態の研磨装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６１】
本発明の第４実施形態にかかる研磨装置では、上定盤および下定盤に形成された凹部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。また、上定盤は、研磨剤供給孔が形成されている以外は、下定盤の構成と同様であるため、下定盤について代表して説明し、上定盤については、その説明を省略する。
図８に示すように、複数の凹部１３２の径は、それぞれ、異なっている。このような各凹部１３２の径としては、特に限定されないが、２０μｍ〜２ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００６２】
本実施形態では、第１の領域１３１ａでの第１の凹部１３２ａの占有率が、第２の領域１３１ｂでの第２の凹部１３２ｂの占有率よりも高く設定されている。このような研磨面１３１によれば、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
前述の第一実施形態で説明したように、研磨装置１００を用いてワーク１０の被処理面１０ａを研磨する場合、被処理面１０ａに対する研磨レートは、第１の領域１３１ａの方が、第２の領域１３１ｂよりも低くなる。そのため、第１の領域１３１ａの研磨レートを第２の領域１３１ｂの研磨レートと同程度まで高めるために、第１の領域１３１ａでの第１の凹部１３２ａの占有率が、第２の領域１３１ｂでの第２の凹部１３２ｂの占有率よりも高くなるよう構成した。これにより、被処理面１０ａに対する研磨レートが第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとでほぼ等しくなり、前述したように、被処理面１０ａの全域を均一に研磨することができる。
【００６３】
第１の領域１３１ａでの第１の凹部１３２ａの占有率としては、特に限定さないが、６０％〜８０％であるのが好ましい。また、第２の領域１３１ｂでの第２の凹部１３２ｂの占有率は、特に限定されないが、２０％〜４０％であるのが好ましい。これにより、前述の効果がより顕著となる。
また、本実施形態では、研磨面１３１の内周から外周に向けて、研磨面１３１に対する凹部１３２の占有率が低くなっている。言い換えれば、第１の領域１３１ａと第２の領域１３１ｂとの境界付近での研磨面１３１に対する凹部１３２の占有率は、内周付近での研磨面１３１に対する凹部１３２の占有率よりも低く、外周近傍での研磨面１３１に対する凹部１３２の占有率よりも高い。これにより、研磨レートを研磨面１３１の内周側から外周側に向けて段階的に変化させることができる。
以上のような第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６４】
以上、本発明の定盤および研磨装置を、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、本発明の定盤は、前記各実施形態のうち、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。すなわち、例えば、研磨面の内周側から外周側に向けて、凹部の径を連続的に小さくしつつ、凹部の深さを連続的に浅くしてもよい。
【００６５】
また、前述した実施形態では、ワークの両面を研磨する研磨装置について説明したが、これに限定されず、ワークの上面および下面のうちの一方の面のみを研磨するよう構成されたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、上定盤の研磨面に形成された凹部と、下定盤の研磨面に形成された凹部とが、同様の構成となっているものについて説明したが、これに限定されず、例えば、前述した第１実施形態の下定盤と、前述した第２実施形態の上定盤とを組み合わせてもよい。すなわち、上定盤の研磨面に形成された溝と、下定盤の研磨面に形成された溝とが、異なる構成となっていてもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の定盤を、上定盤および下定盤に適用したものについて説明したが、これに限定されず、例えば、上定盤および下定盤の一方のみに本発明の定盤を適用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０……ワーク  １０ａ……被処理面  １００……研磨装置  １１１〜１１４……キャリア  １１１ａ〜１１４ａ……保持孔  １１１ｂ……歯車部  １２０……上定盤  １２１……研磨面  １３０……下定盤  １３１……研磨面  １３１ａ……第１の領域  １３１ｂ……第２の領域  １３２……凹部  １３２ａ……第１の凹部  １３２ｂ……第２の凹部  １４０……上定盤支持部  １４１……駆動軸  １４２……歯車  １５０……サンギヤ  １５１……駆動軸  １５２……歯車  １５３……歯車部  １６０……下定盤支持部  １６１……駆動軸  １６２……歯車  １７０……インターナルギヤ  １７１……駆動軸  １７２……歯車  １７３……歯車部  １８０……吊下装置  １９０……研磨剤供給装置  １９１……研磨剤供給管  ２００……駆動装置  ２０１……駆動モータ  ２０２……ギヤボックス  ２０３……出力軸  ２０４〜２０７……歯車
【図１】
2010194692.tif 000003
【図２】
2010194692.tif 000004
【図３】
2010194692.tif 000005
【図４】
2010194692.tif 000006
【図５】
2010194692.tif 000007
【図６】
2010194692.tif 000008
【図７】
2010194692.tif 000009
【図８】
2010194692.tif 000010