【手続補正書】
【提出日】平成17年3月7日(2005.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  両面研磨装置
【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ークを運動させるキャリヤ円運動機構とを備える両面研磨装置であって、
前記キャリヤが前記キャリヤホルダーと一体に自転しない円運動をすると共に、該キャリヤの熱膨張による伸びを吸収するように、該キャリヤにキャリアの径方向に長い複数の長穴が設けられ、一方前記キャリヤホルダーにキャリヤの前記長穴に対応して該長穴に遊嵌するピンが設けられて、前記キャリアが、前記長穴にキャリヤホルダーのピンが遊嵌するようにして前記キャリヤホルダーに保持されていることを特徴とする両面研磨装置。
【請求項２】  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記載の両面研磨装置。
【請求項３】  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２記載の両面研磨装置。
【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１２０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１１２ｅ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１２６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１２０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１１６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１２ｃ、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２２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、１２ｄ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１２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ークを運動させるキャリヤ円運動機構とを備える両面研磨装置であって、前記キャリヤが前記キャリヤホルダーと一体に自転しない円運動をすると共に、該キャリヤの熱膨張による伸びを吸収するように、該キャリヤにキャリアの径方向に長い複数の長穴が設けられ、一方前記キャリヤホルダーにキャリヤの前記長穴に対応して該長穴に遊嵌するピンが設けられて、前記キャリアが、前記長穴にキャリヤホルダーのピンが遊嵌するようにして前記キャリヤホルダーに保持されていることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
【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。
【００１３】
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１２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。
【００１４】
２４は偏心アームであり、上下の定盤１４、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３０（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２４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２４ａ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１４、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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２４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。
【００１７】
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３８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。
【００１８】
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５０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２２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。
【００１９】
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、１２ｄ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。
【００２０】
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。）
【００２１】
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２３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。
【００２２】
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１６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１２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。
【００２３】
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。
【００２４】
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２２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。
【００２５】
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１４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１０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。
【００２６】
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１０の両面は均一に研磨される。
【００２７】
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。
【００２８】
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１０）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１２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の両面研磨装置によれば、キャリヤがキャリヤホルダーと一体に自転しない円運動をすると共に、キャリヤの熱膨張による伸びを吸収するように、キャリヤにキャリアの径方向に長い複数の長穴が設けられ、一方キャリヤホルダーにキャリヤの長穴に対応して長穴に遊嵌するピンが設けられて、キャリアが、長穴にキャリヤホルダーのピンが遊嵌するようにしてキャリヤホルダーに保持されるようにした。
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