(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に対向して設けられた上定盤及び下定盤と、
前記上定盤と前記下定盤との間に配設され、基板を支持するキャリア定盤と、
前記キャリア定盤を回転させるキャリア定盤駆動機構とを備え、
前記キャリア定盤駆動機構は、前記キャリア定盤の外周面に接し回転自在に支持されたローラ、前記ローラを回転駆動するローラ駆動モータ、及び前記ローラを前記キャリア定盤の外周面側に付勢して前記外周面に弾性的に接触させる付勢部を有し、前記ローラ駆動モータにより前記ローラを回転駆動して前記キャリア定盤を回転させるように構成されることを特徴とする研磨システム。
【請求項２】
前記キャリア定盤駆動機構は、前記ローラを前記キャリア定盤の径方向に移動させるローラ移動機構を有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の研磨システム。
【請求項３】
前記キャリア定盤駆動機構における前記ローラが接触する前記キャリア定盤の外周面の径方向位置を検出する径方向位置検出部と、
前記径方向位置検出部により検出される前記外周面の径方向位置に応じて、前記キャリア定盤駆動機構における前記ローラと前記キャリア定盤の外周面との接触状態が一定になるように、前記ローラ移動機構による前記ローラの移動位置及び前記ローラ駆動モータによる前記ローラの回転速度を制御する制御装置とを備えて構成されることを特徴とする請求項２に記載の研磨システム。
【請求項４】
前記キャリア定盤駆動機構は、前記ローラ、前記ローラ駆動モータ及び前記付勢部を有する複数のローラ駆動ユニットを備えて構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨システム。
【請求項５】
前記キャリア定盤は、基板収容部を有するキャリアを介して基板を支持するように構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を平坦に研磨加工する研磨システムに関し、なお詳細には、上下の定盤の間に配設され基板を支持するキャリア定盤、及びキャリア定盤を回転させるキャリア定盤駆動機構を備えた研磨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上定盤、下定盤、基板を保持する基板収容部を有し上下の定盤の間に配設されるキャリ
ア、及び上下の定盤間に挟持されたキャリアを回転させるキャリア駆動機構を備えた研磨
システムとして、基板の上下両面を平坦に研磨する両面ラップ装置や両面ＣＭＰ装置等の
研磨装置が広く知られている。このような研磨装置のキャリア駆動機構は、一般的に、下
定盤の中心を貫通して上方に突出する太陽歯車、下定盤の外周を囲んで配設された内歯歯
車、キャリアの外周に形成され太陽歯車及び内歯歯車と噛合する遊星歯車、及び太陽歯車
を上下に延びる中心軸廻りに回転駆動する太陽歯車駆動構造などを備えて構成される。そ
して、キャリアの基板収容部に研磨対象の基板を保持させて上下の定盤間に挟持させ、研
磨液を供給しながら上下の定盤をそれぞれ回転させるとともに、太陽歯車を回転させて上
下定盤間でキャリアを遊星運動させ、これにより基板の上下両面を平坦に研磨するように
構成されていた（例えば、特許文献１，特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１１６０８
【特許文献２】特開２００７−３０１６５０
【０００４】
ところが、上記のような従来の研磨装置では、下定盤の中心に上方に突出して太陽歯車
が配設されることから、研磨可能な基板サイズは定盤直径の半分以下に制限される。近年
では、液晶表示装置の大型化に伴い、大型のガラス基板を平坦に両面研磨する研磨システ
ムが必要とされるところ、上記のような従来の研磨装置をそのまま大型化すれば装置全体
が巨大化してしまう。そこで、上下の定盤よりも大径の円環状で内周にキャリアが接続さ
れ、上下に延びる仮想中心軸廻りに回転自在に支持されたキャリア定盤と、このキャリア
定盤を回転駆動するキャリア定盤駆動機構を備えた研磨システムが鋭意研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなキャリア定盤を備えた研磨システムでは、キャリア定盤が中空の円環状で
あるため回転中心に軸を設けることができない。そのため、キャリア定盤駆動機構は、キ
ャリア定盤の周面（外周面または内周面）に接するローラ及びこのローラを回転駆動する
ローラ駆動モータを有するローラ駆動ユニットをキャリア定盤の周りに複数備えて構成さ
れ、各ユニットのローラ駆動モータを同期回転させることにより、各ローラを介してキャ
リア定盤を回転させるように構成される。このような研磨システムのキャリア定盤は、直
径が概ね３ｍ以上にもなることから旋削等により成形することが困難であり、例えば、細
長い帯板状に切断した鋼材をベンディングロール等により円弧状に成形し、上下に円環部
材を溶接する等により形成される。そのため、ローラの接する周面がきれいな円形になら
ず、キャリア定盤を回転させたときに周面が径方向に大きく振れる状況が発生する。
【０００６】
その結果、キャリア定盤の仕上がりによってローラが周面から離れて回転駆動力が伝達
されない場合やローラに過大な負荷が生じるなど、円滑な回転伝達が難しいという課題が
あった。また、キャリア定盤の回転速度（rad/sec）を一定とした場合に、回転中心から
異なる半径位置の周面では周速（線速度m/sec）が異なることから、複数のローラ駆動ユ
ニットでユニットごとにローラの回転速度と当該ローラが接触する周面の周速とに差異が
生じ、接触状態の均一化や効率的な回転伝達が難しいという課題が生じていた。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ローラ駆動ユニットのローラ
とキャリア定盤の周面との接触状態を均一化し効率的な回転伝達を可能とした研磨システ
ムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の研磨システムは、上下に対向して設けられた上定盤及び下定盤と、上定盤と下定盤との間に配設され、基板を支持するキャリア定盤と、キャリア定盤を回転させるキャリア定盤駆動機構とを備えて構成される。そして、キャリア定盤駆動機構は、キャリア定盤の外周面に接し回転自在に支持されたローラ、ローラを回転駆動するローラ駆動モータ、及びローラをキャリア定盤の外周面側に付勢して前記外周面に弾性的に接触させる付勢部を有し、ローラ駆動モータによりローラを回転駆動してキャリア定盤を回転させるように構成される。
【０００９】
なお、上記構成の研磨システムにおいて、キャリア定盤駆動機構は、ローラをキャリア定盤の径方向に移動させるローラ移動機構を有して構成されることが好ましい。
【００１０】
また、上記構成の研磨システムにおいて、キャリア定盤駆動機構におけるローラが接触するキャリア定盤の外周面の径方向位置を検出する径方向位置検出部と、径方向位置検出部により検出される前記外周面の径方向位置に応じて、キャリア定盤駆動機構におけるローラとキャリア定盤の外周面との接触状態が一定になるように、ローラ移動機構によるローラの移動位置及びローラ駆動モータによるローラの回転速度を制御する制御装置とを備えて構成されることが好ましい。
【００１１】
また、上記構成の研磨システムにおいて、キャリア定盤駆動機構は、ローラ、ローラ駆動モータ及び付勢部を有する複数のローラ駆動ユニットを備えて構成されることが好ましい。また、キャリア定盤は、基板収容部を有するキャリアを介して基板を支持するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研磨システムでは、キャリア定盤駆動機構が、ローラをキャリア定盤の外周面側に付勢して前記外周面に弾性的に接触させる付勢部を有して構成される。そのため、キャリア定盤の周面に径方向の振れがあっても、この径方向の振れを付勢部により吸収することができるため、キャリア定盤の周面とローラとの接触状態を均一化することができ、効率的な回転伝達が可能な研磨システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した研磨システムのローラ駆動ユニットを側面から見た概要構成図である。
【図２】本発明を適用した研磨システムを側方から見た状態の概念図である。
【図３】図２中のIII−III矢視方向に見た平面図である。
【図４】第１構成形態の研磨システムの径方向位置検出部を主として示すブロック図である。
【図５】第１構成形態の研磨システムのキャリア定盤を上方から見た模式図である。
【図６】複数の回転検出センサの配設状態を示す説明図である。
【図７】第２構成形態の研磨システムの径方向位置検出部を主として示すブロック図である。
【図８】第２構成形態の研磨システムのキャリア定盤を上方から見た模式図である。
【図９】周面位置検出センサにおいて検出される外周面の変位波形の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。本発明を
適用した研磨システム１を側方から見た状態の概念図を図２に、図２中のIII−III矢視方
向に見た平面図を図３に示しており、まず研磨システム１の全体構成について概要説明す
る。なお、説明の便宜上から、図２では、キャリア及びキャリア定盤を断面図で示してい
る。
【００１５】
研磨システム１は、上下に対向して設けられた円盤状の上定盤１０及び下定盤２０、基
板Ｗを保持する基板収容部を有し上定盤１０と下定盤２０との間に配設されるキャリア３
０、上下の定盤１０，２０よりも大径の円環状に形成されて内周にキャリア３０が接続さ
れたキャリア定盤４０、キャリア定盤４０を回転させることにより上定盤１０と下定盤２
０との間に挟持されたキャリア３０を回転させるキャリア定盤駆動機構５０、及び研磨シ
ステム１の作動を制御する制御装置８０を備えて構成される。
【００１６】
上定盤１０及び下定盤２０は、直径が２〜４[m]程度の大型で略同径の円盤状をなし、
上定盤１０の上面中心に上方に延びる上定盤回転軸１２、下定盤２０の下面中心に下方に
延びる下定盤回転軸２２が固定されている。上定盤回転軸１２には上定盤駆動機構１５、
下定盤回転軸２２には下定盤駆動機構２５が接続されており、上下の定盤が各回転１２，
２２の軸廻りにそれぞれ独立して水平面内で回転可能に構成される。上定盤１０の下面、
及び下定盤２０の上面は、ともに高い平面度に加工されたうえ、加工液を各部に供給する
ための溝が格子状に形成されて研磨面１１，２１が形成される。なお、研磨システム１で
両面ＣＭＰ加工を行うような場合には、例えば、微細な独立発泡気泡を内包するポリウレ
タン製の研磨パッドが貼り付けられて研磨面が形成される。
【００１７】
上定盤１０は、図示省略する上定盤移動機構により、下定盤２０と対向した対向位置と
下定盤２０の上方から側方に退避した退避位置とに移動可能、対向位置において上下に移
動可能に配設されるとともに、基板Ｗを上下の研磨面１１，２１の間に挟み込んだ状態で
下向きに加圧する加圧構造が設けられており、制御装置８０において設定された任意の研
磨圧力で基板Ｗの両面を研磨可能に構成されている。
【００１８】
キャリア３０は、基板Ｗの厚さよりも幾分薄い円盤状で、円盤内に基板Ｗを保持する基
板収容部３１が上下貫通して形成されている。基板収容部は、研磨対象である基板Ｗの外
形寸法よりもわずかに大きい枠状に形成されており、下定盤２０の上面に支持されたキャ
リア３０の基板収容部３１に基板Ｗを装着することにより、基板Ｗの外周端面が基板収容
部３１に保持される。
【００１９】
キャリア定盤４０は、上定盤１０及び下定盤２０よりも大径の円環状をなし、例えば、
直径が３〜５[m]程度、円環部の幅及び高さが１５０〜２００[mm]程度の円環状に形成さ
れる。キャリア定盤４０は、下定盤２０の外周側に位置して設けられた複数の円筒状のロ
ーラ４２に支持されており、上下の定盤の外周側に位置して回転自在に配設される。キャ
リア定盤４０の内周側には、キャリア３０の外周部と係合して回転トルクを伝達するキャ
リア係合部が形成されており、キャリア係合部を介して接続されたキャリア３０にキャリ
ア定盤４０の回転トルクが伝達される。
【００２０】
キャリア定盤駆動機構５０は、キャリア定盤４０の外周に位置して設けられた複数のロ
ーラ駆動ユニット（図示する構成例において４つのローラ駆動ユニット）１００からなり
、複数のローラ駆動ユニット１００でキャリア定盤４０を回転させることによりキャリア
係合部を介してキャリア３０を回転させる。キャリア定盤駆動機構５０については後に詳
述するが、各ローラ駆動ユニット１００には、キャリア定盤４０の外周面４５に接するロ
ーラ１１０及びローラ１１０を回転駆動するローラ駆動モータ１１５が備えられており、
制御装置８０がローラ駆動モータ１１５の回転を制御することにより、ローラ１１０を介
してキャリア定盤４０を平面視における時計廻りまたは反時計回りに回転させる。キャリ
ア定盤回転機構５０の複数のローラ駆動機構１００，１００…は、キャリア定盤回転機構
５０のベースフレーム１５１に固定され、キャリア定盤回転機構５０全体が上下の定盤１
０，２０の回転中心に対して相対揺動するように構成されている。
【００２１】
研磨システム１において基板Ｗの研磨加工を行う際には、まず上定盤１０を下定盤２０
の側方に退避させた退避位置に設定し、基板Ｗを上方から搬入しキャリア３０の基板収容
部３１に収容して下定盤２０に支持させる。次いで、上定盤１０を下定盤２０上方の対向
位置に設定して下動させ、上下の定盤の研磨面１１，２１の間に基板Ｗを挟持する。そし
て、研磨加工部に加工液を供給しながら上定盤駆動機構１５及び下定盤駆動機構２５によ
り上下の定盤１０，２０を逆方向または同一方向に回転させ、加圧構造により所定の加工
圧に設定した状態で、キャリア定盤駆動機構５０によりキャリア３０を回転させる。これ
により基板Ｗの上下両面が設定された加工圧で同時に研磨加工される。
【００２２】
このように概要構成される研磨システム１にあって、キャリア定盤４０は、前述したよ
うに大径かつ中空の円環状であることから、これを一体の部材から切り出して旋削等によ
り形成することは生産コストや部材重両などの観点から困難である。そこで、一般的には
、円環を複数に分割した板状の円弧状部材を溶接やボルト締結等により接合して上下一対
の円環部材を形成するとともに、キャリア定盤の高さに合わせた帯板状部材をベンディン
グロールまたはプレスブレーキ等により外周面の曲率に合わせて円弧状に成形して複数の
周面部材を形成し、上下の円環部材の外周に周面部材を接合する等の手段により一体の円
環状に構成される。
【００２３】
このような構成から、キャリア定盤４０の外周面４５のプロフィール（輪郭形状）は、
全体として円形であるものの、うねりを伴った凹凸のある形状であり、輪郭形状を円に近
似したときの仮想中心から外周面４５までの半径距離が周方向の角度位置によって異なっ
ている（図５を参照）。このことは、キャリア定盤４０を回転させたときにローラ位置を
通る外周面４５が径方向に変位することを意味し、発明者らの研究によれば、外径がφ３
．５ｍのキャリア定盤について複数台を計測したところ、外周面４５が５〜１５ｍｍ程度
径方向に振れること（以下、「面振れ」という）が確認された。
【００２４】
その結果、ローラ１１０をキャリア定盤４０の径方向に揺動変位自在な揺動アームの先
端に取り付け、揺動アームをバネでキャリア定盤の内径方向に付勢して、ローラ１１０を
キャリア定盤の外周面に弾性的に接触させるように構成した場合に、キャリア定盤の外周
面４５の面振れが揺動アームの揺動範囲よりも大きいと、ローラ１１０が外周面４５から
離れて回転駆動力が伝達されない場合や、ローラ及び揺動アームに過大な力が作用する場
合が生じる。また、揺動アームの揺動範囲を拡大すればキャリア定盤の外周面４５とロー
ラ１１０との弾性的な接触は保持可能であるが、揺動アームの位置変化はこれに比例した
押圧力の変化をもたらすことになり、負荷抵抗が変化して円滑な回転伝達が難しい。
【００２５】
さらに、キャリア定盤４０の回転速度ω[rad/sec]を一定とした場合に、回転中心から
異なる半径距離にある外周面の線速度すなわち周速ｖ[mm/sec]は異なったものとなる。こ
のため、複数のローラ駆動ユニット１００についてローラ駆動モータを同一回転速度で制
御した場合に、ユニットごとにローラ１１０の外周面の周速と当該ローラが接触するロー
ラ位置の外周面の周速とに差異が生じ、あるローラ駆動ユニットでは接触部においてロー
ラがブレーキ方向に作用し、他のユニットではローラが加速方向に作用するような状態と
なり、これによっても接触状態の均一化や効率的な回転伝達が難しい。
【００２６】
研磨システム１では、各ローラ駆動ユニット１００のローラ位置を通るキャリア定盤の
外周面４５の径方向位置を検出する径方向位置検出部１６０を備えるとともに、各ローラ
駆動ユニット１００にはローラ１１０をキャリア定盤４０の径方向に移動させるローラ移
動構造１５０を備え、制御装置８０が、径方向位置検出部１６０により検出される径方向
位置に応じて、キャリア定盤の外周面４５と各ローラ駆動ユニットのローラ１１０との接
触状態が一定になるように、ローラ移動構造１５０によるローラの移動位置、ローラ駆動
モータ１１５によるローラの回転速度を制御する。
【００２７】
ローラ駆動ユニット１００は、側面視における概要構成を図１に示すように、ローラ１
１０をローラ軸１１２廻りに回動自在に支持するローラアーム１２０、ローラアーム１２
０に設けられ減速機を介してローラ１１０を回転駆動するローラ駆動モータ１１５、ロー
ラアーム１２０をスライドガイド１２５を介してキャリア定盤４０の径方向に移動自在に
支持するスライドブロック１３０、ローラアーム１２０とスライドブロック１３０との間
に介装されてローラアーム１２０をキャリア定盤４０の内径方向に付勢するバネ１２７、
スライドブロック１３０をキャリア定盤４０の径方向に移動させるローラ移動構造１５０
などを備えて構成される。
【００２８】
ローラ移動構造１５０は、各ローラ駆動ユニット共通の基台であるベースフレーム１５
１と、ベースフレーム１５１とスライドブロック１３０との間に設けられてスライドブロ
ック１３０をキャリア定盤４０の径方向にスライド自在に支持するスライドガイド１５２
、キャリア定盤４０の径方向に延びて回動自在に支持されたボールネジ１５４及びこのボ
ールネジ１５４の軸端に結合されてボールネジ１５４を回転駆動するローラ移動モータ１
５５、スライドブロック１３０に設けられボールねじ１５４に螺合されたボールナット１
５６が結合されたナットフランジ１３６などから構成される。
【００２９】
制御装置８０は、径方向位置検出部において検出される外周面４５の径方向位置に応じ
て、ローラ移動構造１５０におけるローラ移動モータ１５５、及びローラ駆動モータ１１
５によるローラ１１０の回転速度を制御する。
【００３０】
第１構成形態の研磨システム１では、径方向位置検出部１６０が、キャリア定盤の外周面４５の形状が予め設定記憶されたメモリ８１と、キャリア定盤４０の回転角度位置を検出する角度位置検出装置１６１とからなり、メモリ８１に設定記憶された外周面の形状と角度位置検出装置１６１により検出されたキャリア定盤４０の回転角度位置とに基づいて、各ローラ駆動ユニット１００におけるローラ１１０の配設領域を通る外周面の径方向位置を検出するように構成される。この研磨システム１について、図４に示すブロック図を参照しながら説明する。
【００３１】
キャリア定盤の外周面４５の輪郭形状（プロフィール）が予め計測され、制御装置８０
内のメモリ８１に設定記憶されている。具体的には、キャリア定盤４０を上方から見たと
きの模式図を図５に示すように、予め計測された外周面４５のプロフィールＰｆを公知の
画像処理手法により円Ｃに近似して仮想中心Ｏ及び半径Ｒを求め、仮想中心Ｏを通り所定
の角度姿勢を基準とした座標系を設定して、外周面上の任意位置Ｐを仮想中心Ｏからの半
径距離ｒと周方向の角度θとによりＰ（ｒ，θ）のように規定したプロフィールＰｆがメ
モリ８１に設定記憶されている。
【００３２】
一方、角度位置検出装置１６１は、上記座標系に対応して設定したキャリア定盤４０の
基準角度位置を検出する基準位置検出センサ１６２、キャリア定盤４０の回転速度を検出
するための回転検出センサ１６５を主体とし、これらの検出信号から制御装置８０のＣＰ
Ｕ（演算処理部）８２によりキャリア定盤４０の角度姿勢を算出するように構成される。
【００３３】
基準位置検出センサ１６２は、キャリア定盤４０の回転中にキャリア定盤４０に設定さ
れた基準部材を検出することで、キャリア定盤４０の基準角度位置を検出する。例えば、
図５に示したように、キャリア定盤４０の上面に遮蔽板１６３を立設する一方、遮蔽板１
６３の通過位置の内周側と外周側に投光部１６２ａ及び受光部１６２ｂからなるフォトイ
ンタラプタ形態の基準位置検出センサ１６２を設け、キャリア定盤４０の回転に伴う遮蔽
板１６３の通過タイミングを検出することによりキャリア定盤４０の基準回転位置（例え
ばθ＝０度）を検出する。
【００３４】
一方、回転検出センサ１６５は、回転中のキャリア定盤４０の現実の回転速度を検出す
るためのセンサであり、キャリア定盤４０に仮想中心Ｏを中心とした所定角度ピッチで固
着された被検出体１６６を検出する。キャリア定盤４０の回転に伴い回転検出センサ１６
５から出力される検出信号は、キャリア定盤４０の回転速度に比例した周波数のパルス状
の信号となり、この検出信号の単位時間当たりのパルス数をカウントすることによりキャ
リア定盤４０の回転速度ω[rad/sec]を算出することができる。例えば、キャリア定盤の
外周面４５に、仮想中心Ｏを中心として５度ピッチで磁石（被検出体）１６６を固着し、
磁気センサ形態の回転検出センサ１６５で検出した場合、キャリア定盤４０が３６０度回
転したときに７２のパルスが検出される。従って１秒間に１２パルス検出されたとすれば
、その時のキャリア定盤４０の回転速度ωは１０[r.p.m]＝π/３[rad/sec]と算出される
。
【００３５】
そして、基準位置検出センサ１６２により検出されたキャリア定盤４０の基準角度位置と、回転検出センサ１６５の検出信号に基づいて検知されたキャリア定盤４０の回転速度ωとから、任意の時刻におけるキャリア定盤４０の角度姿勢を検知することができ、メモリ８１に設定記憶された外周面４５のプロフィールＰｆを当該角度姿勢に回転させることにより、各ローラ駆動ユニット１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ）のローラ１１０が位置すべき外周面４５の径方向位置を求めることができる。例えば、ローラ駆動ユニット１００Ａのローラ位置を通る外周面４５の位置ＰA（ｒA，θA）から、このローラ駆動ユニット１００Ａのローラ１１０が位置すべき径方向位置が求められる。
【００３６】
制御装置８０は、このようにして求めた径方向位置及び回転速度に応じて、ローラ移動
構造１５０におけるローラ移動モータ１５５、及びローラ駆動モータ１１５によるローラ
１１０の回転速度を制御する。例えば、近似円Ｃの半径位置をローラ移動位置及びローラ
回転数の基準とした場合に、キャリア定盤の外周面４５が近似円Ｃの外側にδA振れるロ
ーラ駆動ユニット１００Ａについて、外周面４５の半径位置の変化に応じてスライドブロ
ック１３０がキャリア定盤４０の外径方向にδA移動するようにローラ移動モータ１５５
の回動を制御し、バネ１２７により付勢されたローラ１１０が所定の接触圧でキャリア定
盤の外周面４５に押接されるように制御する。また、ローラ１１０の外周面の周速が、半
径位置ｒAの外周面の周速と合致するようにローラ駆動モータ１１５の回転速度を制御す
る。
【００３７】
同様に、キャリア定盤の外周面４５が近似円Ｃの内側にδC振れるローラ駆動ユニット
１００Ｃについて、外周面４５の半径位置の変化に応じてスライドブロック１３０がキャ
リア定盤４０の内径方向にδC移動するようにローラ移動モータ１５５の回動を制御し、
このローラ駆動ユニット１００Ｃのローラ１１０が、ローラ駆動ユニット１００Ａのロー
ラと同一の接触圧でキャリア定盤の外周面４５に押接されるように制御する。また、ロー
ラ１１０の外周面の周速が、半径位置ｒCの外周面の周速と合致するようにローラ駆動モ
ータ１１５の回転速度を制御する。
【００３８】
すなわち、制御装置８０は、回転検出センサ１６５の検出信号により検知されたキャリ
ア定盤４０の回転速度ω[rad/sec]を基準としてローラ駆動ユニット全体の速度制御を行
い、径方向位置検出器により検知される近似円Ｃと各ローラ駆動ユニットのる径方向位置
との差δA，δC等に応じて個々のローラ駆動ユニットの各ローラ１１０の移動位置及び回
転速度を制御する。
【００３９】
このため、キャリア定盤４０は、近似円Ｃの仮想中心Ｏを通って上下に延びる仮想回転
軸を中心とした軸廻りに一定の回転速度ωで回転駆動される。このとき、各ローラ駆動ユ
ニット１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ）においては、各ローラ１１０
が常に一定の接触圧でキャリア定盤の外周面４５に押接され、かつ、すべてのローラにお
いてキャリア定盤の外周面と速度差がない状態で回転駆動力が伝達される。従って、各ロ
ーラの偏摩耗を生じたり周速差によるエネルギーロスを生じたりすることがなく、安定的
かつ効率的な回転伝達が可能となる。また、キャリア定盤４０とともにキャリア３０が仮
想中心軸を中心として滑らかに回転駆動されるため、キャリア３０に保持された基板Ｗの
回転軸がぶれたり不連続な動きをしたりすることがなく、これにより研磨加工を安定化し
て研磨品質を向上させることができる。
【００４０】
なお、キャリア定盤の外周面４５は、径方向に面振れを生じるのみならず、上下方向に
も歪んで波打っており、キャリア定盤４０を回転させたときに被検出体である磁石列が径
方向及び上下方向に変位する。従って、回転検出センサ１６５をベースフレーム１５１に
固定した場合には、被検出体１６６が回転検出センサ１６５の検出領域から外れてしまう
可能性がある。そこで、研磨システム１では、回転検出センサ１６５をローラアーム１２
０の先端部に設け、回転検出センサ１６５がキャリア定盤の外周面４５と常に一定間隔で
対向するように構成している。
【００４１】
また、図６に示すように、複数の回転検出センサ１６５をローラアーム１２０の先端部に上下方向に並べ、キャリア定盤４０の回転に伴って被検出体１６６が上下方向に相対変位したときに、少なくともいずれかの回転検出センサ１６５が被検出体１６６を検出するように配設する。そして、これら複数の回転検出センサ１６５，１６５…の出力回路を並列に接続してワイヤードＯＲ回路を形成し、チャタリング防止のためローパスフィルタ回路を介装して構成する。このため、キャリア定盤４０が回転された状態において被検出体１６６が確実に回転検出センサ１６５に検出され、キャリア定盤４０の回転速度ωが常に安定的に高い精度で検出されるようになっている。検出されたキャリア定盤４０の実回転速度は、上記のようにローラ駆動ユニット全体の速度制御にフィードバックされるとともに、制御装置８０に設けられた回転表示器８８に表示される。
【００４２】
なお、ローラアーム１２０の先端部に、被検出体１６６が相対変位する高さ範囲に対応
して回転検出センサ１６５を上下移動自在に配設するとともに、この回転検出センサ１６
５を上下移動させるセンサ移動構造を設け、制御装置８０がキャリア定盤４０の回転角度
姿勢に応じて、回転検出センサ１６５を上下移動させるように構成してもよい。すなわち
、前述した座標系におけるキャリア定盤の外周面４５の輪郭形状とともに被検出体１６６
の上下方向の位置をメモリ８１に記憶させておき、角度位置検出装置１６１により検知さ
れるキャリア定盤４０の回転角度姿勢と、メモリ８１に記憶された角度位置に対応する被
検出体１６６の高さ位置とに基づいて回転検出センサ１６５を上下に移動制御する。この
ような構成においても、被検出体１６６が確実に回転検出センサ１６５に検出され、キャ
リア定盤４０の回転速度を安定的に高い精度で検出することができる。
【００４３】
次に、第２構成形態の研磨システム１´について、図４に対応して図７に示すブロック
図、及び図５に対応して図８に示す模式図を参照しながら説明する。この研磨システム１
´では、径方向位置検出部１６０´が、キャリア定盤４０の回転に伴って変位する外周面
４５の変位状態を検出する周面変位検出装置２６１からなり、周面変位検出装置により検
出される周面の変位状態に基づいて、各ローラ駆動ユニットにおけるローラの配設領域を
通る周面の径方向位置を検出するように構成される。
【００４４】
周面変位検出装置２６１は、キャリア定盤４０の外周面４５の径方向位置を検出する周
面位置検出センサ２６２と、キャリア定盤の回転状態を検出する回転検出センサ１６５と
を主体とし、これらの検出信号からＣＰＵ（演算処理部）８２により周面の変位状態を算
出するように構成される。
【００４５】
周面位置検出センサ２６２は、ローラ駆動ユニット１００に対して所定の角度位置（図
示する構成形態においてローラ駆動ユニット１００Ａに対してθa＝π/４[rad]の角度位
置）に設けられており、例えば、キャリア定盤の外周面４５に対向して設けたレーザ変位
計、あるいはキャリア定盤の外周面４５の上方に設けたＣＣＤカメラとこのＣＣＤカメラ
により撮影された画像を解析する画像処理装置などにより構成することができ、キャリア
定盤４０の回転に伴って径方向に変位する当該角度位置における外周面４５の径方向位置
を検出する。
【００４６】
また、キャリア定盤の回転状態を検出する回転検出センサ１６５は、第１構成形態の研
磨システム１と同様に構成され、キャリア定盤４０の外周面４５に仮想中心Ｏを中心とし
て所定角度ピッチで固着した被検出体１６６を、ローラアーム１２０の先端部に複数並べ
て設けた回転検出センサ１６５により検出して、単位時間当たりに検出されたパルス数を
カウントすることにより、キャリア定盤４０回転速度ω[rad/sec]を検出するように構成
される。
【００４７】
制御装置８０は、このようにして検出された周面位置検出センサ２６２の配設角度位置
における外周面４５の径方向位置と、キャリア定盤４０の回転速度とに基づいて、各ロー
ラ駆動ユニット１００のローラ１１０の移動位置及び回転速度を制御する。
【００４８】
例えば、周面位置検出センサ２６２の配設角度位置とローラ駆動ユニット１００Ａの配
設角度位置とがなす相対角θa＝π/４[rad]と、キャリア定盤４０の回転速度ω[rad/sec]
とから、周面位置検出センサ２６２により検出された外周面４５がローラ駆動ユニット１
００Ａの角度位置に到達するまでの時間ｔa[sec]が算出される。すなわち、ローラ駆動ユ
ニット１００Ａの配設位置では、ある瞬間に周面位置検出センサ２６２において検出され
た変位量δpの外周面４５がｔa[sec]遅れて到達し、同一の変位波形が遅延時間ｔa[sec]
で周期的に再生される。他のローラ駆動ユニット１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄについて
も同様であり、周面位置検出センサ２６２との相対角に応じた遅延時間で同じ変位波形が
再生される。
【００４９】
図９は、この様子を模式的に示した図であり、周面位置検出センサ２６２において検出
される外周面４５の変位波形は、仮想中心Ｏを中心とする仮想円Ｃを直線に展開した基線
Ｂに対して上下に振れる変位波形となり、一定の周期Ｔで繰り返される。９０ピッチの等
角配置としたローラ駆動ユニット１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄの配設位置で
は、周面位置検出センサ２６２において検出された外周面４５の変位波形を、それぞれ遅
延時間Ｔ/８，３Ｔ/８，５Ｔ/８，７Ｔ/８遅らせた波形が各ローラ位置を通る外周面４５
の径方向位置の波形となる。
【００５０】
制御装置８０は、周面位置検出センサ２６２において検出された外周面４５の変位波形
に基づき、各遅延時間分遅らせた移動位置にローラ１１０が位置するようにローラ移動モ
ータ１５５の回動を制御し、各ローラ１１０が所定の接触圧でキャリア定盤の外周面４５
に押接されるように制御する。また、各ローラの回転速度は、ローラ１１０の外周面の周
速が、周面位置検出センサ２６２により検出された外周面４５の半径位置（仮想円Ｃの半
径Ｒ＋変位量δ）における周速と合致するようにローラ駆動モータ１１５の回転速度を制
御する。
【００５１】
このような研磨システム１´によれば、第１構成形態の研磨システム１と同様にキャリ
ア定盤４０が仮想回転軸を中心とした軸廻りに一定の回転速度ωで回転駆動される。各ロ
ーラ駆動ユニット１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ）においては、各ロ
ーラ１１０が常に一定の接触圧でキャリア定盤の外周面４５に押接され、かつ、すべての
ローラにおいてキャリア定盤の外周面４５と速度差がない状態で回転駆動力が伝達される
。従って、各ローラの偏摩耗を生じたり周速差によるエネルギーロスを生じたりすること
がなく、安定的かつ効率的な回転伝達が可能となる。また、キャリア３０がキャリア定盤
４０とともに仮想中心軸を中心として滑らかに回転駆動されるため、キャリア３０に保持
された基板Ｗの回転軸がぶれたり不連続な動きをしたりすることがなく、これにより研磨
加工を安定化して研磨品質を向上させることができる。
【００５２】
なお、研磨システム１と同様にキャリア定盤４０に基準部材を設けてキャリア定盤４０
の基準角度位置を検出するとともに、当該基準角度位置において検出されるべき変位量δ
をメモリに設定記憶させておき、当該基準角度位置において周面位置検出センサ２６２に
検出された変位量と比較して、変位波形の基線Ｂをキャリブレーションするように構成す
ることが好ましい。これにより、各ローラの移動位置および回転速度をより高精度に制御
することができる。
【００５３】
また、本構成形態では、周面位置検出センサ２６２をキャリア定盤の外周側に１か所設
けた構成を例示したが、複数設けて構成してもよく、例えば各ローラ駆動ユニットに対応
して配設するように構成してもよい。
【００５４】
また、以上の各構成形態では、キャリア定盤の回転速度ω[rad/sec]を検知する手段と
して、キャリア定盤４０の外周面４５に等角度ピッチで被検出体１６６を設け、回転検出
センサ１６５により単位時間当たりに検出されたパルス数から算出する構成を例示した。
しかしキャリア定盤４０の回転速度を検出する手段は他の構成であってもよく、例えば、
キャリア定盤の外周面４５に周方向に等間隔（例えば１００mmピッチ）で被検出体１６６
を設け、回転検出センサ１６５により単位時間当たりに検出されたパルス数から外周面４
５の線速度すなわち周速ｖ[mm/sec]を算出して、これと外周面の半径距離ｒ[mm]とから回
転速度ω[rad/sec]を算出し、あるいは周速ｖ[mm/sec]により各ローラの回転速度を直接
制御するように構成してもよい。
【００５５】
さらに、ローラ駆動ユニット１００を４か所に設けた構成を例示したが、中空円環状の
キャリア定盤を仮想中心Ｏの軸廻りに回転させる構成上３台以上であればよく、キャリア
定盤４０の大きさや重量等に応じて適宜増減させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｗ  基板                            １,１´  研磨システム
１０  上定盤                        ２０  下定盤
３０  キャリア                      ３１  基板収容部
４０  キャリア定盤                  ５０  キャリア定盤駆動機構
８０  制御装置                      ８１  メモリ
１００（１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ）  ローラ駆動ユニット
１１０  ローラ                      １１２  ローラ軸
１１５  ローラ駆動モータ            １２０  ローラアーム
１２５  スライドガイド              １２７  バネ
１３０  スライドブロック            １５０  ローラ移動構造
１５２  スライドガイド              １５４  ボールネジ
１５５  ローラ移動モータ            １５６  ボールナット
１６０,１６０´  径方向位置検出部（径方向位置検出手段）
１６１  角度位置検出装置            １６２  基準位置検出センサ
１６５  回転検出センサ              １６６  被検出体
２６１  周面変位検出装置            ２６２  周面位置検出センサ
【図１】
0005505819.tif 000002
【図２】
0005505819.tif 000003
【図３】
0005505819.tif 000004
【図４】
0005505819.tif 000005
【図５】
0005505819.tif 000006
【図６】
0005505819.tif 000007
【図７】
0005505819.tif 000008
【図８】
0005505819.tif 000009
【図９】
0005505819.tif 000010