(57)【要約】 【課題】  両面研磨装置における上下の定盤のパッド貼着面に研磨パッドを貼着するための加圧ローラを得る。【解決手段】  加圧ローラ２０を、両面研磨装置における上下の定盤の円環状をしたパッド貼着面の幅と同等以上の長さを有する円柱形のローラ本体２１と、該ローラ本体２１を回転自在に支持するローラ軸２２と、該ローラ軸２２の両端の係止部２３ａ，２３ｂとによって構成し、該係止部２３ａ，２３ｂを研磨装置における下定盤の内外周側に位置する係止受部に係止させることにより、該研磨装置に対し、上記ローラ本体２１が定盤の半径方向に位置して研磨パッドに全幅にわたり当接するように取付可能とする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリヤに保持されたワークを両側から挟んで研磨する上定盤及び下定盤と、上記キャリヤを駆動するためのサンギヤ及びインターナルギヤとを備えた両面研磨装置において、上記上定盤及び／又は下定盤の円環状をしたパッド貼着面に円環状の研磨パッドを貼着するための加圧ローラであって、
上記パッド貼着面の幅と同等以上の長さを有する円柱形のローラ本体と、該ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸と、該ローラ軸の両端にそれぞれ形成された係止部とを有していて、これらの係止部を上記研磨装置における下定盤の内外周側の係止受部に係止させることにより、該研磨装置に対し、上記ローラ本体が定盤の半径方向に位置して研磨パッドに全幅にわたり当接するように取付可能であることを特徴とする両面研磨装置における研磨パッド貼着用加圧ローラ。
【請求項２】
上記係止部が、サンギヤとインターナルギヤとにおける歯に係止するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
キャリヤに保持されたワークを両側から挟んで研磨する上定盤及び下定盤と、上記キャリヤを駆動するためのサンギヤ及びインターナルギヤとを備えた両面研磨装置において、上記上定盤及び／又は下定盤の円環状をしたパッド貼着面に円環状の研磨パッドを貼着するための方法であって、
上記パッド貼着面の幅と同等以上の長さを有する円柱形のローラ本体と、該ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸とを有していて、研磨装置に対して着脱自在なるように形成された複数の加圧ローラを使用し、
上記上定盤及び／又は下定盤のパッド貼着面に研磨パッドを仮接着したあと、上記加圧ローラを上下の定盤間に半径方向に介在させてローラ本体を研磨パッドに全幅にわたり当接させると共に、上定盤で荷重を加えた状態にして上下の定盤を互いに逆向きに回転させることにより、上記ローラ本体を定盤の回転に追随させて従動回転ながら、該ローラ本体によって上記研磨パッドをパッド貼着面に圧着させることを特徴とする両面研磨装置における研磨パッドの貼着方法。
【請求項４】
上記加圧ローラが、ローラ軸の両端にそれぞれ係止部を有していて、これらの係止部を研磨装置における下定盤の内外周側に位置する係止受部に係止させることによって該研磨装置に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の貼着方法。
【請求項５】
上記係止受部がサンギヤとインターナルギヤとにおける歯であることを特徴とする請求項４に記載の貼着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面研磨装置における上下の定盤に研磨パッドを貼着するのに用いられる研磨パッド貼着用加圧ローラと、この加圧ローラを使用して定盤に研磨パッドを貼着するための方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや、フォトマスク等に用いられるガラスウエハあるいはセラミックスウエハといったような、薄板状をしたワークの表裏両面を研磨加工する場合、ラッピング装置やポリッシング装置等の両面研磨装置が使用される。この両面研磨装置は、一般に、円環形をしたパッド貼着面に研磨パッドを貼着した上下の定盤と、下定盤の中央に位置するサンギアと、該下定盤の外周を取り囲むように位置するインターナルギアと、上記下定盤上に位置してこれら両ギアに噛合する複数のキャリヤとを有し、各キャリヤのワーク保持孔内にワークを嵌合、保持させ、上記サンギアを回転させるか又はサンギアとインターナルギアの両方を回転させて各キャリヤをサンギアの回りで自転及び公転させると共に、研磨液を供給しながら、回転する上下の定盤の上記研磨パッドで上記ワークの表裏面を研磨加工するものである。
【０００３】
この種の両面研磨装置においては、加工と共に上記研磨パッドが徐々に摩耗又は変形していくため、研磨精度が低下する前の適切な時期に摩耗又は変形した研磨パッドを新しいものと交換する必要がある。その交換作業は、摩耗又は変形した古い研磨パッドを定盤から剥がし、新しい研磨パッドを両面接着シートで貼着することにより行われるが、その貼着作業には、例えば特許文献１に従来技術として記載されているように、加圧ローラを使用するのが一般的である。その方法は、定盤に仮接着した研磨パッドの上に上記加圧ローラを押し付けて転動させることにより、この加圧ローラでパッド全体を加圧して定盤に圧着させるもので、それらの作業は全て手作業で行われている。
【０００４】
ところが、定盤及び研磨パッドの径が小さい場合はそれほど問題ないが、両面研磨装置のように定盤及び研磨パッドの径が大きくなると、上記加圧ローラを手作業でパッド全体に均等に押し付けるのは非常に難しく、研磨パッドが位置ずれして皺を生じたり、接着むらが発生したり、研磨パッドと定盤との間に空気が封じ込められて該研磨パッドに凹凸が形成され易いといったような問題があった。
【０００５】
特に、上定盤の場合には、その下面のパッド貼着面に研磨パッドを上向きに貼着しなければならないため、難しい作業姿勢を取らざるを得ず、貼着作業が一段と困難である。このため、該上定盤を一旦取り外して研磨パッドを貼着する方法が用いられているが、パッド貼着作業の他に、該上定盤を装置に着脱する作業も必要になるため、この上定盤に対する作業だけで１〜４時間もの作業時間を要することとなり、研磨を長時間中断しなければならなかった。
【０００６】
そこで、研磨パッドを機械的に加圧して貼着することができる技術も色々提案されている。例えば、特許文献２には、上定盤の下面に下定盤を利用して研磨パッドを機械的に加圧して貼着する方法が開示されている。この方法は、研磨パッドを載置したガイド部材を上下の定盤間に介在させ、両定盤を近接させることにより、下定盤で上記ガイド部材を押圧して研磨パッドを上定盤の下面に貼着するものである。
【０００７】
また、特許文献３には、加圧ローラで研磨パッドを定盤に機械的に押し付ける技術が提案されている。この技術は、プレッシャプレートでワークを定盤（ベースプレート）に押し付けてその片面を研磨する片面研磨装置を対象とするもので、上記プレッシャプレートの下面に加圧ローラを取り付け、このプレッシャプレートで加圧ローラを研磨パッドに押し付けることにより、該研磨パッドを定盤に圧着させるものである。
この方法は、手作業の場合よりは少ない労力で済むうえに、短時間のうちに研磨パッド全体を均一に加圧することができるため、非常に簡単かつ効率的である。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１５１６６１号公報
【特許文献２】特開２０００−６０１１号公報
【特許文献３】特開平１１−３２０２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に記載の技術は、研磨パッドを加圧部材を介して面で加圧するため、加圧にばらつきが発生し易いだけでなく、気泡が逃げずに研磨パッドと定盤との間に封じ込められ易いという欠点がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載の技術は、１つの定盤だけを有する片面研磨装置が対象であって、上下２つの定盤を有する両面研磨装置とは装置の構成が基本的に相違するため、この技術を両面研磨装置にそのまま転用することはできない。即ち、上記片面研磨装置の技術を両面研磨装置に転用する場合には、上記プレッシャプレートに相当する加圧用部材を新たに設け、これに加圧ローラを保持させる必要があるが、それに付随して流体圧シリンダや圧力制御系等も増設しなければならず、しかも、下定盤と上定盤の両方に対して加圧ローラを押し付けられるようにしなければならないため、研磨装置の構造が複雑化し、実用的とはいえない。特に、このような加圧用部材を上下の定盤間に設置し、その加圧ローラで上定盤の下面に研磨パッドを上向きに押し付けて貼着するように構成するのは、容易ではない。さらに、複数の加圧用部材を設けるようにすると、相互間の加圧力を均等にするための調圧機構を更に付設する必要が生じ、構造が一層複雑化する。また、加圧用部材を直接加圧ローラに押し当てると、該加圧用部材との摩擦によって加圧ローラが回転しにくくなるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、両面研磨装置における上下の定盤に加圧ローラを用いて研磨パッドを機械的に貼着することができる、構成が簡単で操作も容易なパッド貼着のための新たな技術手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明によれば、キャリヤに保持されたワークを両側から挟んで研磨する上定盤及び下定盤と、上記キャリヤを駆動するためのサンギヤ及びインターナルギヤとを備えた両面研磨装置において、上記上定盤及び／又は下定盤の円環状をしたパッド貼着面に円環状の研磨パッドを貼着するための加圧ローラが提供される。この加圧ローラは、上記パッド貼着面の幅と同等以上の長さを有する円柱形のローラ本体と、該ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸と、該ローラ軸の両端にそれぞれ形成された係止部とを有していて、これらの係止部を上記研磨装置における下定盤の内外周側の係止受部に係止させることにより、該研磨装置に対し、上記ローラ本体が定盤の半径方向に位置して研磨パッドに全幅にわたり当接するように取付可能であることを特徴としている。
【００１３】
本発明においては、上記係止部が、サンギヤとインターナルギヤとにおける歯に係止するように構成されている。
【００１４】
また、本発明によれば、キャリヤに保持されたワークを両側から挟んで研磨する上定盤及び下定盤と、上記キャリヤを駆動するためのサンギヤ及びインターナルギヤとを備えた両面研磨装置において、該研磨装置に対して着脱自在なるように形成された複数の加圧ローラを使用し、上記上定盤及び／又は下定盤の円環状をしたパッド貼着面に円環状の研磨パッドを貼着するための方法が提供される。上記加圧ローラは、上記パッド貼着面の幅と同等以上の長さを有する円柱形のローラ本体と、該ローラ本体を回転自在に支持するローラ軸とを有していて、上記上定盤及び／又は下定盤のパッド貼着面に研磨パッドを仮接着したあと、上記加圧ローラを上下の定盤間に半径方向に介在させてローラ本体を研磨パッドに全幅にわたり当接させると共に、上定盤で荷重を加えた状態にして上下の定盤を互いに逆向きに回転させることにより、上記ローラ本体を定盤の回転に追随させて従動回転ながら、該ローラ本体によって上記研磨パッドをパッド貼着面に圧着させるようにする。
【００１５】
本発明の貼着方法においては、上記加圧ローラが、ローラ軸の両端にそれぞれ係止部を有していて、これらの係止部を研磨装置における下定盤の内外周側に位置する係止受部に係止させることによって該研磨装置に取り付けられる。
本発明において、上記係止受部は、サンギヤとインターナルギヤとにおける歯であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の加圧ローラを上下の定盤間に介在させ、両側から荷重を加えた状態で両定盤を互いに逆向きに回転させるだけの非常に簡単な構成及び操作により、各加圧ローラで研磨パッドを機械的に押圧して定盤に圧着させることができる。
この場合、上下の定盤を逆向きに回転させて上記加圧ローラを従動回転させることにより、該加圧ローラが上下何れの定盤の研磨パッドとも擦れ合わないようにして、該研磨パッドの損傷や摩耗あるいは目潰れ等を生じるのを防止することができる。
しかも、上下の定盤によって加圧ローラ全体が同時にかつ均等に加圧されるため、この加圧ローラによる加圧力が研磨パッド全体に均等に作用することになり、このため接着むらが発生せず、研磨パッド全体を定盤に対して均一に貼着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は両面研磨装置の要部の断面を概略的に示すもので、この両面研磨装置は、半導体ウエハや、フォトマスク等に用いられるガラスウエハあるいはセラミックスウエハといったような、薄板状をしたワークの表裏両面を研磨加工するためのもので、ラッピング装置やポリッシング装置等によって代表されるものである。
【００１８】
上記両面研磨装置は、図２及び図３からも分かるように、同軸上に位置する円環形の上下の定盤１，２と、下定盤２の中央に位置するサンギヤ３と、該下定盤２の外周を取り囲むように位置するインターナルギヤ４とを有していて、上記両定盤１，２と、両ギヤ３，４のうち少なくともサンギヤ３とが、それぞれ駆動軸１１，１２，１３，１４を介して図示しないモーターに連結され、必要な方向に必要な速度で個別に回転駆動されるようになっている。
【００１９】
上記上下の定盤１，２は、それぞれ定盤受け６，７に取り付けられることにより、着脱自在となっている。このうち上定盤１は、上記定盤受け６及び定盤吊り８を介して昇降用シリンダのロッド９に取り付けられ、この昇降用シリンダで昇降自在となっており、ワークの研磨時や後述する研磨パッドの交換時等に該上定盤１が下降すると、上記定盤吊り８に取り付けられたフック８ａが駆動軸１１の上端のドライバ１１ａに係合し、このドライバ１１ａを介して回転駆動されるようになっている。
【００２０】
上記上定盤１及び下定盤２は、その下面又は上面に円環形をしたパッド貼着面１ａ及び２ａを有し、これらのパッド貼着面１ａ，２ａにそれぞれ、全体としてほぼ均一厚さを有する円環形の研磨パッド５が、該研磨パッド５の裏面全体に接着された両面接着シートを介して貼着されている。上記両定盤１，２におけるパッド貼着面１ａ，２ａの内外径の寸法は互いに同じであり、従って、両定盤１，２に貼着される研磨パッド５，５の内外径の寸法も互いに同じである。なお、上記研磨パッド５としては、例えば硬質ウレタン製あるいは硬質不織布製のものを使用することができる。
【００２１】
また、上記サンギヤ３及びインターナルギヤ４は、リング状をした基体３ａ，４ａの外周又は内周に、歯を構成する多数のピン３ｂ，４ｂを、必要なピッチで鉛直かつ円環状に配設したもので、ピン歯車の形態を有するものである。
【００２２】
上記両面研磨装置によるワークの研磨時には、図１の左半部と図２に一つのキャリヤで代表して示すように、外周に歯１６ａを備えた複数のキャリヤ１６が、上記下定盤２上にほぼ等間隔に配置されると共に、上記両ギヤ３，４に噛合せしめられる。そして、各キャリヤ１６に形成されている複数のワーク保持孔１６ｂ内にそれぞれ円板形のワークＷを嵌合、保持させ、上記サンギヤ３を回転させるか又はサンギヤ３とインターナルギヤ４の両方を回転させることにより、上記各キャリヤ１６をサンギヤ３の回りで自転及び公転させながら、上下両定盤１，２の間に研磨液を供給し、回転するこれらの定盤１，２の研磨パッド５，５で上記ワークＷの表裏面を研磨加工する。
【００２３】
上記両面研磨装置においては、上記定盤１，２に研磨パッド５を貼着する際に、複数の加圧ローラ２０が使用される。この加圧ローラ２０は、研磨装置に対して個別に着脱自在のもので、図３及び図４からも明らかなように、金属（好ましくは錆びにくいステンレスやその他の非鉄金属）からなる円柱形のローラ本体２１と、このローラ本体２１を軸線の回りに回転自在に支持するローラ軸２２と、このローラ軸２２の両端に設けられた係止部２３ａ，２３ｂとを有し、これらの係止部２３ａ，２３ｂを、研磨装置における下定盤２の内外周側に形成された係止受部２４ａ，２４ｂに係止させることにより、該研磨装置に取り付けられるものである。上記ローラ本体２１の外周面には、フッ素樹脂をコーティングしておくことが望ましい。
【００２４】
上記ローラ本体２１の長さは、上下の定盤１，２における円環形のパッド貼着面１ａ，２ａの幅（従って研磨パッド５の幅）と同じかそれより僅かに大きく形成されている。また、上記係止部２３ａ，２３ｂは、ブロック形の部材の下面に１つ又は複数の係止孔２５を備えた構成を有していて、この係止孔２５を上記サンギヤ３及びインターナルギヤ４の１つ又は複数のピン３ｂ，４ｂに係合させるように構成されている。従って、研磨装置側の上記係止受部２４ａ，２４ｂは、上記サンギヤ３及びインターナルギヤ４の歯を構成する上記ピン３ｂ，４ｂで形成されていることになる。
【００２５】
上記加圧ローラ２０を使用して上下の定盤１，２に研磨パッド５を貼着する場合の操作は、次の通りである。ここでは、上下の定盤１，２に同時に研磨パッド５を貼着する場合について説明されているが、何れか一方の定盤１又は２だけに研磨パッドを貼着する場合の操作も同じである。
【００２６】
先ず、上定盤１を図１及び図３に示すように作業の邪魔にならない位置まで上昇させ、両定盤１，２に古い研磨パッドが貼着されている場合には、そのパッドを剥がし、新しい研磨パッド５，５を両面接着シートにより仮接着する。
【００２７】
新たな研磨パッド５，５の仮接着が終わると、複数の加圧ローラ２０を下定盤２上に設置する。その設置は、各加圧ローラ２０の軸線を下定盤２の半径方向に向け、両端の係止部２３ａ，２３ｂに形成された係止孔２５を上記サンギヤ３及びインターナルギヤ４のピン３ｂ，４ｂに係合させることにより行う。このとき使用する加圧ローラ２０の数は、２本でも良いが、好ましくは３本以上であり、３本以上の加圧ローラ２０を、下定盤２の中心軸線Ｌの回りに実質的に等しい中心角で放射状に配設することが望ましい。しかし、このように３本以上の加圧ローラ２０を使用する場合、それらの中心角が若干異なっていても特に問題はない。
これにより上記各加圧ローラ２０は、そのローラ本体２１が円環状の研磨パッド５を下定盤２の半径方向に横断すると共に、該研磨パッド５の幅全体に当接するように配設される。
【００２８】
図３において、符号２６，２７は、下定盤２上にセットされた加圧ローラ２０の必要以上の沈み込みを制限するためのストッパであって、サンギヤ３及びインターナルギヤ４に設けられており、上記加圧ローラ２０の両端の係止部２３ａ，２３ｂが当接することによって該加圧ローラ２０がそれ以上沈み込まないようにするものである。
【００２９】
次に、図５に示すように、上昇位置にある上定盤１を研磨パッド５が各加圧ローラ２０のローラ本体２１に当接する位置まで下降させ、上下の定盤１，２により該ローラ本体２１を挟持して上定盤１で必要な荷重（加圧力）を加える。このときの荷重は、研磨装置の規模や研磨パッド５の種類等によって最適値は異なるが、一般的には３〜２０ｋｇ／ｃｍ2 程度であることが望ましい。かくして上下の定盤１，２間に加圧ローラ２０を介在させてローラ本体２１に荷重を加えることにより、該ローラ本体２１で両定盤１，２の研磨パッド５，５が、上記荷重に対応する加圧力でパッド貼着面１ａ，２ａに押し付けられることになる。
【００３０】
そして、上記サンギヤ３とインターナルギヤ４とを非回転の状態に固定し、上下の定盤１，２だけをゆっくりした速度で互いに逆方向に等速で回転させる。これにより、各加圧ローラ２０のローラ本体２１は、一定の位置において、回転する両定盤１，２に追随してローラ軸２２の回りを従動回転し、これら両定盤１，２と一緒に回転する研磨パッド５，５を加圧してパッド貼着面１ａ，２ａに圧着させる。
上記研磨パッド５，５の貼着が終わると、上定盤１を上昇させ、各加圧ローラ２０を取り外して必要な場所に収納する。
【００３１】
かくして、複数の加圧ローラ２０を上下の定盤１，２間に介在させ、荷重を加えた状態で両定盤１，２を互いに逆向きに回転させるだけの非常に簡単でしかも合理的な構成及び操作により、各加圧ローラ２０のローラ本体２１で上下両定盤１，２に仮接着された研磨パッド５，５に機械的に加圧し、パッド貼着面１ａ，２ａに圧着することができる。この場合、上下の定盤１，２を逆向きに回転させることでローラ本体２１を従動回転させるようにしているから、該ローラ本体２１が上下何れの定盤１，２の研磨パッド５，５とも擦れ合うことがなく、該研磨パッド５，５の損傷や摩耗あるいは目潰れ等を生じることがない。しかも、上下の定盤１，２によってローラ本体２１全体が同時にかつ均等に加圧されるため、このローラ本体２１による加圧力が研磨パッド５，５全体に均等に作用することになり、このため接着むらが発生せず、研磨パッド５，５全体を定盤１，２に対して均一に貼着することができる。
【００３２】
上記実施形態では、加圧ローラ２０の両端の係止部２３ａ，２３ｂが係止孔２５を有していて、この係止孔２５をサンギヤ３及びインターナルギヤ４の係止受部２４ａ，２４ｂを兼ねるピン３ｂ，４ｂに係合させるようになっているが、これらの係止部２３ａ，２３ｂ及び係止受部２４ａ，２４ｂの構成はこのようなものに限定されない。例えば、上記係止受部２４ａ，２４ｂをピン３ｂ，４ｂに兼用させることなく、ピン以外の場所に上記係止部２３ａ，２３ｂの係止孔２５に嵌合するピンや突起などの専用の凸部を形成しても良い。あるいは、係止部２３ａ，２３ｂ側を凸部とし、係止受部２４ａ，２４ｂ側を孔などの凹部としてそれらを係合させるようにしても良い。
【００３３】
なお、上記実施形態においては、サンギヤ３及びインターナルギヤ４がピン歯車としての形態を有していて、多数のピン３ｂ，４ｂによって歯が形成されているが、通常の平歯車のように、内外周に中心軸線と平行する直線歯を放射状に備えたものであっても良い。このようにサンギヤ３及びインターナルギヤ４が直線歯を備えたものである場合、上記加圧ローラ２０における係止部２３ａ，２３ｂを、上記直線歯と同様の歯状の凹凸を有するように形成し、この凹凸をサンギヤ３又はインターナルギヤ４の直線歯に噛合させるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】両面研磨装置の要部の構成を概略的に示す断面図であって、右半部が研磨パッド添着用の加圧ローラをセットした状態であり、左半部がワークを保持するキャリヤをセットした状態である。
【図２】図１の両面研磨装置の上定盤を取り除いた状態の平面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】本発明に係る研磨パッド用加圧ローラを中間の一部を省略して示す底面図である。
【図５】両面研磨装置における研磨パッド貼着時の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      上定盤
２      下定盤
１ａ，２ａ      パッド貼着面
３      サンギヤ
４      インターナルギヤ
５      研磨パッド
１６      キャリヤ
２０      加圧ローラ
２１      ローラ本体
２２      ローラ軸
２３ａ，２３ｂ      係止部
２４ａ，２４ｂ      係止受部
Ｗ      ワーク
【図１】
2006289522.tif 000003
【図２】
2006289522.tif 000004
【図３】
2006289522.tif 000005
【図４】
2006289522.tif 000006
【図５】
2006289522.tif 000007