(57)【要約】【課題】均一で精度の高い平面が得られる研磨機と、高品質の研磨薄板の製造方法を提供すること。【解決手段】下面に開口した上定盤中空部４９が形成された上定盤３１と、上面に開口した下定盤中空部２７が形成された下定盤２３と、前記上定盤３１と下定盤２３のいずれか一方の中空部の開口部に研磨パッド２５を備え、前記上定盤３１と前記下定盤２３のいずれか他方の中空部の開口部にシート状の保持材４７を備え、前記保持材４７と研磨パッド２５の間に被研磨材Ｗを配置するとともに、前記各中空部内に加圧流体を供給して前記研磨パッド２５および被研磨材Ｗを弾力的に張架することによりフローティング支持し、前記研磨パッド２５にスラリーを供給するとともに、該研磨パッド２５と被研磨材Ｗを相対移動させることにより、前記被研磨材Ｗの研磨をなすことを特徴とする。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に開口した上定盤中空部が形成された上定盤と、
上面に開口した下定盤中空部が形成された下定盤と、
前記上定盤と下定盤のいずれか一方の中空部の開口部に研磨パッドを備え、
前記上定盤と前記下定盤のいずれか他方の中空部の開口部にシート状の保持材を備え、
前記保持材と研磨パッドの間に被研磨材を配置するとともに、前記各中空部内に加圧流体を供給して前記研磨パッドおよび被研磨材を弾力的に張架することによりフローティング支持し、
前記研磨パッドにスラリーを供給するとともに、
該研磨パッドと被研磨材を相対移動させることにより、前記被研磨材の研磨をなすことを特徴とする研磨機。
【請求項２】
請求項１記載の研磨機であって、
前記上定盤が、前記研磨パッドを備え、
前記下定盤が、前記シート状の保持材を備え、
前記保持材に前記被研磨材が保持されることを特徴とする研磨機。
【請求項３】
請求項１記載の研磨機であって、
前記上定盤が、前記シート状の保持材を備え、
前記下定盤が、前記研磨パッドを備え、
前記保持材に前記被研磨材が保持されることを特徴とする研磨機。
【請求項４】
請求項２記載の研磨機において、
上定盤と被研磨材とを、公転運動を含んだ水平方向の相対移動をさせる水平方向駆動部を備えたことを特徴とする研磨機。
【請求項５】
上面に研磨パッドを設けた下定盤を回転させ、板状の被研磨材を、上定盤によって回転させつつ研磨パッド面内で移動させながら該研磨パッド面上に押付け、同時に前記研磨パッド面上にスラリーを供給して前記被研磨材の研磨パッド接触面を研磨する研磨機において、
前記研磨パッドと前記下定盤との間に下定盤中空部を形成し、該下定盤中空部に供給した加圧流体によって前記研磨パッドを前記下定盤の上面に弾力的に張架したことを特徴とする研磨機。
【請求項６】
請求項３記載の研磨機において、
前記上定盤が、駆動軸によって回転され、かつ研磨パッド面内で移動される円形板状の上定盤本体と、該上定盤本体の下面に設けられ、該被研磨材の上面に密着するシート状の保持材と、該保持材と前記上定盤のした面との間に形成され該保持材と略動面積の上定盤中空部とを備え、
上定盤本体が可撓性を有するフランジ状の連結材を介して前記駆動軸に支持され、前記上定盤本体の上部に該連結材を天井面とした副中空部が形成され、該副中空部に供給した加圧流体によって前記上定盤本体を前記駆動軸に弾力的に支持したことを特徴とする研磨機。
【請求項７】
請求項２、３、５、６のいずれかに記載の研磨機において、前記上定盤によって前記被研磨材と同じ押付け力で前記研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナを前記被研磨材の周囲に嵌装したことを特徴とする研磨機。
【請求項８】
上面に下定盤中空部が形成された下定盤と、
前記下定盤中空部の開口部にシート状の保持材と、
前記下定盤上に配置された円形の断面形状を持って一方向に延在するドラムと、
該ドラムの外周面に貼着される研磨パッドとを備え、
前記下定盤中空部内に加圧流体を供給して前記保持材を弾力的に張架することにより被研磨材をフローティング支持し、
これら研磨パッドおよび板状の被研磨材を、互いに当接させ、前記ドラムをその軸周りに回転させるとともに、かつ該ドラムと被研磨材を相対的に移動させることにより、前記被研磨材の研磨をなすことを特徴とする研磨機。
【請求項９】
上面に下定盤中空部が形成された下定盤と、
前記下定盤中空部の開口部にシート状の保持材と、
前記下定盤上に配置された、一対のドラムと、該一対のドラムに券回された無端ベルト状の研磨パッドとを備え、
前記下定盤中空部内に加圧流体を供給して前記保持材を弾力的に張架することにより被研磨材をフローティング支持し、
これら研磨パッドおよび板状の被研磨材を、互いに当接させ、前記ドラムをその軸周りに回転させて、前記研磨パッドと被研磨材を相対的に移動させることにより、前記被研磨材の研磨をなすことを特徴とする研磨機。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の研磨機において、
前記研磨パッドの前記被研磨材研磨後、かつ前記スラリー供給前の領域において、前記研磨パッドに当接自在なドレスを備えることを特徴とする研磨機。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の研磨機により被研磨材を研磨することを特徴とする研磨薄板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハーや平面表示装置の前面ガラスパネル等、平坦な薄板である被研磨材を研磨する研磨機及びそれら研磨薄板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置やプラズマディスプレイ等の平面表示装置は、液晶を封入したり、放電セルを真空密閉する構造から透明薄板が使用される。透明薄板としては樹脂フィルムやガラス板等が用いられるが、耐熱性、高い平面度の維持という点ではガラス板が有利となる。このような平面表示装置の前面パネルとして使用されるガラス板等は、光透過性に優れ、かつ平坦化されていることが要求される。
従来、この種のガラス板等の被研磨材は、化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）によって研磨されていた。ＣＭＰ法は、ＳｉＯ２を用いたアルカリ性スラリーやＣｅＯ２を用いた中性スラリー、或いはＡｌ２Ｏ３を用いた酸性スラリー、砥粒剤等を用いたスラリー等を用いて化学的・機械的に被研磨材を研磨し、平坦化する方法である。
【０００３】
従来、この種のＣＭＰ法は、図１０にその構成の概略を示す研磨機１によって行われていた。即ち、上面に研磨パッド３を貼り付けた下定盤５を回転させ、板状の被研磨材Ｗを、上定盤７によって回転させつつ研磨パッド面内で移動させながら研磨パッド面上に押付ける。同時に、研磨パッド面上に配設したスラリー供給管９からスラリーをパッド面上に供給し、被研磨材Ｗの研磨パッド接触面をスラリー及び研磨パッド３によって研磨していた。
なお、上記のように、この種のシリコンウェハーや薄板ガラス等の研磨薄板を研磨するものとしては、各種のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−３５０１７号公報（第３−６頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の研磨機は、研磨パッドを下定盤の上面に貼り付けていたため、下定盤の製作精度や熱変形に起因する下定盤の平坦性の低下により、研磨パッド面の平坦性に悪影響を及ぼす虞があった。そして、研磨パッド面の平坦性が低下すれば、均等な加圧力が被研磨材に加えられなくなり、研磨ムラが生じ易くなって、被研磨材に対する均等な研磨結果が得られなくなった。これに対し、下定盤の製作精度を高めれば、下定盤の製作費用が増大した。
【０００６】
また、従来の研磨機は、円形状に形成した上定盤の中心部分に、駆動軸を介して荷重を加えていたため、上定盤の厚みが不足すると、中央部が凹む一方、周縁が研磨パッド面から離反する方向に反り、被研磨材の全面に均等な荷重が加えられなくなる。その結果、被研磨材周縁の研磨不足が発生し、被研磨材の平坦化精度を低下させた。
【０００７】
これに対し、上定盤を十分な厚みで形成すれば、上定盤の反りによる被研磨材周縁の研磨不足は解消されるが、今度は、研磨パッド面から駆動軸接続部（駆動軸下端と上定盤本体との接続部となる例えばピボット部）までの高さが増大し、この駆動軸接続部を通る水平軸線周りのモーメントが上定盤に作用し易くなる。このモーメントにより上定盤が傾斜すると、被研磨材の特定周縁（傾斜して沈み込む側の周縁）で研磨パッドからの反力が増加し、被研磨材の周縁に過研磨の発生する虞が危惧された。
【０００８】
更に、従来の研磨機は、駆動軸と上定盤とが剛構造により連結されていたため、駆動軸から上定盤本体に伝わる荷重の変動、或いは被研磨材から上定盤本体に伝わる反力の変動によって、被研磨材に加えられる荷重が不安定となる（所謂ガタツク）虞があった。
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その第１の目的とするところは、均一で精度の高い平面が得られる研磨機と、高品質の研磨薄板の製造方法を提供することにある。
また、第２の目的は、定盤の製作精度や熱変形によって低下する下定盤の平坦性が研磨パッド面の平坦性に影響を及ぼさなくなり、その結果、均等な加圧力の得られる研磨機を提供することにある。
また、第３の目的は、上定盤によって被研磨材の全面に均等な荷重を加えることのできる研磨機を提供することにある。
また、第４の目的は、安定した荷重を被研磨材に加えることのできる研磨機を提供することにある。
また、第５目的は、安定した荷重を安定した相対速度にて効率よく被研磨材に加えることのできる研磨機を提供することにある。
また、第６の目的は、被研磨材周縁の過研磨を抑止することのできる研磨機を提供することにある。
さらに、第７の目的は、本発明に係る研磨機を使用することにより、平面精度が高い研磨薄板の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、下面に開口した上定盤中空部が形成された上定盤と、上面に開口した下定盤中空部が形成された下定盤と、前記上定盤と下定盤のいずれか一方の中空部の開口部に研磨パッドを備え、前記上定盤と前記下定盤のいずれか他方の中空部の開口部にシート状の保持材を備え、前記保持材と研磨パッドの間に被研磨材を配置するとともに、前記各中空部内に加圧流体を供給して前記研磨パッドおよび被研磨材を弾力的に張架することによりフローティング支持し、前記研磨パッドにスラリーを供給するとともに、該研磨パッドと被研磨材を相対移動させることにより、前記被研磨材の研磨をなすことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の研磨機であって、前記上定盤が、前記研磨パッドを備え、前記下定盤が、前記シート状の保持材を備え、前記保持材に前記被研磨材が保持されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の研磨機であって、前記上定盤が、前記シート状の保持材を備え、前記下定盤が、前記研磨パッドを備え、前記保持材に前記被研磨材が保持されることを特徴とする。
【００１３】
この請求項１から３の発明に係る研磨機においては、研磨パッドを備えた定盤と、シート状の保持材を備えた定盤の各定盤中空部に加圧流体が供給されることで、研磨パッドおよび保持材が定盤の研磨面側に弾力的に張架される。
そのため、被研磨材が定盤から浮上してフローティング支持されるとともに、研磨パッドが浮上した状態で保持されるため、定盤の製作精度や研磨にともない生じる熱による定盤、研磨パッド面の熱変形による平坦性低下の影響を受けることなく、均等な加圧力が得られるようになる。このようにして、薄厚の上定盤本体外周縁が上向きに反ることによって生じた被研磨材周縁の研磨不足が解消される。
【００１４】
請求項４記載の研磨機は、請求項２記載の研磨機において、上定盤と被研磨材とを、公転運動を含んだ水平方向の相対移動をさせる水平方向駆動部を備えたことを特徴とする。
この発明に係る研磨機においては、下面に研磨パッドを設けた上定盤が水平方向駆動部により上定盤が所定の公転軸周りに公転するため、研磨パッドと被研磨材とが高速で相対移動し、下定盤を回転させる必要がない。
そのため、下定盤における被研磨材の固定位置に関わらず研磨速度が変化することがなく、十分かつ安定した研磨速度が得られる。
【００１５】
請求項５記載の研磨機は、上面に研磨パッドを設けた下定盤を回転させ、板状の被研磨材を、上定盤によって回転させつつ研磨パッド面内で移動させながら該研磨パッド面上に押付け、同時に前記研磨パッド面上にスラリーを供給して前記被研磨材の研磨パッド接触面を研磨する研磨機において、前記研磨パッドと前記下定盤との間に下定盤中空部を形成し、該下定盤中空部に供給した加圧流体によって前記研磨パッドを前記下定盤の上面に弾力的に張架したことを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る研磨機においては、研磨パッドと下定盤との間に研磨パッドと略同面積の下定盤中空部が形成され、この下定盤中空部に加圧流体が供給されることで、研磨パッドが下定盤の上面に弾力的に張架される。これにより、研磨パッドが下定盤の上面から浮上した状態で保持され、下定盤の製作精度や熱変形によって低下する下定盤の平坦性が研磨パッド面の平坦性に影響を及ぼさなくなり、均等な加圧力が得られるようになる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項３記載の研磨機において、前記上定盤が、駆動軸によって回転され、かつ研磨パッド面内で移動される円形板状の上定盤本体と、該上定盤本体の下面に設けられ、該被研磨材の上面に密着するシート状の保持材と、該保持材と前記上定盤のした面との間に形成され該保持材と略動面積の上定盤中空部とを備え、上定盤本体が可撓性を有するフランジ状の連結材を介して前記駆動軸に支持され、前記上定盤本体の上部に該連結材を天井面とした副中空部が形成され、該副中空部に供給した加圧流体によって前記上定盤本体を前記駆動軸に弾力的に支持したことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る研磨機においては、副中空部に加圧流体が供給されることで、副中空部が所定の陽圧となる。この副中空部の一部分は可撓性を有する連結材によって構成され、上定盤本体はこの連結材を介して駆動軸に連結されている。即ち、上定盤本体は、連結材と副中空部とにより形成された弾性機構を介して駆動軸に弾力的に支持される。これにより、駆動軸から上定盤本体に伝わる荷重の変動、或いは被研磨材から上定盤本体に伝わる反力の変動が吸収され、被研磨材に加えられる荷重が安定したものとなる。
【００１９】
請求項７記載の研磨機は、請求項２、３、５、６のいずれかに記載の研磨機において、前記上定盤によって前記被研磨材と同じ押付け力で前記研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナを前記被研磨材の周囲に嵌装したことを特徴とする。
この発明に係る研磨機においては、被研磨材の周囲に枠状のリテーナが嵌装され、被研磨材の外方の研磨パッドが被研磨材と同じ押付け力でリテーナによって押付けられる（押下される）ことになる。従って、被研磨材のみが研磨パッドに沈み込むことがなくなる。これにより、被研磨材周縁で研磨パッドからの反力が増加しなくなり、被研磨材周縁の過研磨が抑止可能となる。
【００２０】
請求項８記載の研磨機は、上面に下定盤中空部が形成された下定盤と、前記下定盤中空部の開口部にシート状の保持材と、前記下定盤上に配置された円形の断面形状を持って一方向に延在するドラムと、該ドラムの外周面に貼着される研磨パッドとを備え、前記下定盤中空部内に加圧流体を供給して前記保持材を弾力的に張架することにより被研磨材をフローティング支持し、これら研磨パッドおよび板状の被研磨材を、互いに当接させ、前記ドラムをその軸周りに回転させるとともに、かつ該ドラムと被研磨材を相対的に移動させることにより、前記被研磨材の研磨をなすことを特徴とする。
この発明に係る研磨機においては、外周に研磨パッドを設けたドラムが回転するとともに、下定盤に固定された被研磨材に対して水平方向に移動するため、下定盤における被研磨材の固定位置に関わらず、均一な研磨速度が得られる。
【００２１】
請求項９記載の研磨機は、上面に下定盤中空部が形成された下定盤と、
前記下定盤中空部の開口部にシート状の保持材と、前記下定盤上に配置された、一対のドラムと、該一対のドラムに券回された無端ベルト状の研磨パッドとを備え、前記下定盤中空部内に加圧流体を供給して前記保持材を弾力的に張架することにより被研磨材をフローティング支持し、これら研磨パッドおよび板状の被研磨材を、互いに当接させ、前記ドラムをその軸周りに回転させて、前記研磨パッドと被研磨材を相対的に移動させることにより、前記被研磨材の研磨をなすことを特徴とする。
この発明に係る研磨機においては、ドラム間に券回された研磨パッドが、ドラムの回転にともない、下定盤に固定された被研磨材に対して水平方向に移動するため、下定盤における被研磨材の固定位置に関わらず、均一な研磨速度が得られる。
また、研磨パッドと被研磨材が面接触するため、高速で効率のよい研磨ができ、さらに精度の高い研磨面が得られる。
【００２２】
請求項１０記載の研磨機は、請求項８又は９記載の研磨機において、
前記研磨パッドに、前記研磨パッドの前記被研磨材研磨後、かつ前記スラリー供給前の領域において、前記研磨パッドに当接自在なドレスを備えることを特徴とする。
この発明に係る研磨機においては、研磨パッドは回転して研磨を行うたびに、研磨パッド面がドレスされるので、研磨で発生した研磨カスは直ちに除去され、研磨パッド面が目詰まりのない安定した状態に維持される。
したがって、被研磨材に対して安定した研磨をすることができる。
【００２３】
請求項１１記載の研磨薄板の製造方法は、請求項１から１０のいずれかに記載の研磨機により被研磨材を研磨することを特徴とする。
この発明に係る研磨薄板の製造方法によれば、請求項１から１０のいずれかに記載の作用により、均一で精度の高い研磨薄板を製造することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る研磨機の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る研磨機の第１の実施の形態を示す断面図であり、図２は図１に示した研磨機の平面図である。
本実施の形態による研磨機２１は、図示しない回転軸に、円板状の下定盤２３の中心部が支持されている。つまり、下定盤２３は、この回転軸の回転駆動によって略水平となって例えば図２のａ方向に回転する。下定盤２３の上面には、例えば、合成樹脂繊維、不織布、或いは硬質ウレタン等からなる研磨パッド２５を張架している。
【００２５】
即ち、この研磨パッド２５と下定盤２３との間には、研磨パッド２５と略同面積の下定盤中空部２７を形成している。下定盤中空部２７には図示しない加圧流体供給手段が配管２８によって接続されている。下定盤中空部２７は、加圧流体供給手段から供給されたエアー等の加圧流体によって外部より高圧（陽圧）となる。つまり、研磨パッド２５は、フローティング支持されている。これにより、研磨パッド２５は、下定盤２３の上面に弾力的に張架される。
【００２６】
下定盤中空部２７は、密閉構造とすることができる。この場合、研磨パッド２５は、可撓性を有し、かつ加圧流体の通過し難いものが好適となる。このような構成とした場合には、スラリーは、従来と同様に研磨パッド２５の上方に設けた図１０に示すスラリー供給管９から研磨パッド面２５ａ上に供給される。
【００２７】
一方、下定盤２３は、スラリーを下定盤中空部２７に供給し、研磨パッド２５を通過させて研磨パッド面２５ａ上に供給する構造としてもよい。この場合、研磨パッド２５には、下面側から上面側へとスラリーを通過させる通過手段が設けられる。この通過手段は、例えば研磨パッド２５がフェルト状の合成繊維からなるものである場合には、この繊維同士の間の間隙とすることができる。したがって、この場合には、スラリーは、研磨パッド２５の全面から浸透するように通過する。
【００２８】
また、通過手段は、研磨パッド２５が多孔質材料からなる場合には、この微細孔であってもよい。この場合においても、スラリーは、研磨パッド２５の全面から通過する。さらに、通過手段は、研磨パッド２５に貫通して穿設した複数の吐出孔であってもよい。この場合の吐出孔は、多数のものを不規則に離散させたもの、格子状に点在させたもの、放射状に散在させたもの、或いは複数の同心円の円周方向に、所定間隔で配設したもの等とすることができる。図１にはこの通過手段として、同心円の円周方向に、所定間隔で複数配設した吐出孔２９の場合を例示している。
【００２９】
このようなスラリー下面供給式のフローティング構造では、図示しないスラリー圧送手段から下定盤中空部２７にスラリーを流入させることによって、吐出孔２９からスラリーを吐出させつつ、下定盤中空部２７内の圧力を一定陽圧に保持するようにスラリー供給圧力が調節制御される。また、このスラリー供給圧力を調整することにより、被研磨材Ｗの研磨パッド２５への押圧圧力が調節可能となる。
【００３０】
定盤２３の上方には、研磨パッド２５に対向して中心軸の偏芯した上定盤３１を配設している。上定盤３１は、図示しない定盤駆動機構によって例えば一方向（図２の矢印ｂ方向）に回転駆動（自転）されると共に、研磨パッド面２５ａに沿って移動されるようになっている。この移動は、直線往復移動、或いは任意の回動点を中心とした円弧状の軌跡となる揺動移動であってもよい。本実施の形態では、上定盤３１が、下定盤２３の回転中心を中心に一方向（図２の矢印ｃ方向）に公転する場合を例に説明する。この上定盤３１は、下面に、被研磨材Ｗを保持する図示しない保持部を有している。
【００３１】
このように構成される研磨機２１を用いた研磨方法を説明する。
まず、被研磨材Ｗは、上定盤３１の下面に設けられた保持材である付着シート（図示せず）に付着される。そして、被研磨材Ｗは下面を研磨パッド２５に当接させられる。この状態で、スラリー圧送手段を駆動し、スラリーを研磨パッド面２５ａの上方から、或いは下定盤中空部２７に供給する。
【００３２】
次いで、上定盤３１の研磨パッド２５への押圧圧力を調節しつつ、被研磨材Ｗを回転させるとともに、下定盤２３を回転駆動させて、研磨パッド２５を自転させる。この状態で、スラリーは、研磨パッド面２５ａ上に滴下により供給され、或いは研磨パッド２５の下面側から、研磨パッド２５を通過して研磨パッド面２５ａ上へ供給される。スラリーは、研磨パッド２５の下側から供給された場合、研磨パッド面２５ａの全面から吐出されることとなるので、移動する被研磨材Ｗによって常に接することとなる研磨パッド面２５ａの被り領域においても供給されることになる。
【００３３】
このように構成した研磨機２１によれば、研磨パッド２５と下定盤２３との間に研磨パッド２５と略同面積の下定盤中空部２７を形成し、この下定盤中空部２７に加圧流体であるエアー或いはスラリーを供給するので、研磨パッド２５が下定盤２３の上面に弾力的に張架されることになる。これにより、研磨パッド２５が下定盤２３の上面から浮上した状態で保持され、下定盤の製作精度や熱変形によって低下する下定盤２３の平坦性が研磨パッド面２５ａの平坦性に影響を及ぼさなくなり、被研磨材Ｗに対して均等な加圧力が与えられるようになる。また、下定盤２３の平坦性が研磨パッド面２５ａの平坦性に影響を及ぼさなくなるので、下定盤２３の製作精度を緩和させることができ、下定盤２３の製作費用を削減することができる。
【００３４】
図３は、本発明に係る研磨機の第２の実施の形態を示した図である。
この図３において、上述した図１、２に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施の形態による研磨機２２は、上定盤３１と、下定盤２３を備えており、上定盤３１は図示しない水平方向駆動部を備えている。
【００３５】
上定盤３１の下面には、上定盤中空部４９が形成され、研磨パッド２５が張架されている。
研磨パッド２５は、フェルト状の合成繊維から構成され、この繊維同士の間の間隙上面側から下面側へとスラリーが通過できるようになっている。
【００３６】
上定盤中空部４９には、図示しないスラリー供給手段が配管１２８を介して接続され、加圧されたスラリーが上定盤中空部４９に供給されるようになっている。
上定盤中空部４９に供給されたスラリーは、研磨パッド２５の全面から浸透し、研磨パッド面２５ａに供給されるようになっている。
また、加圧流体供給手段から加圧されたスラリーが上定盤中空部４９に供給されることによって、上定盤中空部４９は外部より高圧（陽圧）となり、研磨パッド２５が、上定盤３１の下面に弾力的に張架されフローティング支持されるようになっている。
【００３７】
また、上定盤３１は、中心軸（以下、自転軸という）Ｏ１を備え、自転軸Ｏ１を中心に自転するようになっている。
水平方向駆動部は、上定盤３１の自転軸Ｏ１を、公転軸Ｏ２を中心とした水平方向の円軌跡を描かせる、いわゆる公転をさせるとともに、必要に応じて上定盤３１を水平方向に自在に移動させ、研磨パッド２５を被研磨材Ｗに対して相対移動させて研磨させるようになっている。
【００３８】
図４、図５は、上定盤３１を下定盤２３に配置した被研磨材Ｗに対して水平方向駆動部により相対移動させた場合を示したものである。
Ｔ１は、上定盤３１がその自転軸Ｏ１を中心に自転しながら、公転軸Ｏ２を中心に公転した場合の自転軸Ｏ１の軌跡を示したものであり、Ｔ２は上定盤３１がその自転軸Ｏ１を中心に自転しながら公転軸Ｏ２を中心に公転し、さらに公転軸Ｏ２が、軌跡Ｔ３を描いて相対移動をした場合の上定盤３１の自転軸Ｏ１の軌跡を示したものである。下定盤２３は、図４、５に示すような長方形の定盤であって、図３に示すように、下定盤本体の上面に設けられる保持材である付着シート４７と、この付着シート４７と下定盤２３との間に形成された下定盤中空部２７とを備えている。
付着シート４７は、被研磨材Ｗを包囲する大きさを有し、被研磨材Ｗを上面に密着して、被研磨材Ｗを保持するようになっている。
【００３９】
下定盤中空部２３には、図示しない加圧流体供給手段が配管２８を介して接続されている。
下定盤中空部２３は、加圧流体供給手段から供給されたエアーによって外部より高圧（陽圧）となり、付着シート４７は、下定盤２３の上面に弾力的に張架され、フローティング支持されるようになっている。
【００４０】
このように構成される研磨機２２を用いた研磨方法を説明する。
まず、被研磨材Ｗは、下定盤２３の上面に設けられた付着シート４７に配置固定する。
次いで、上定盤３１に設けた研磨パッド２５の押圧圧力を調節しつつ、下定盤２３の付着シート４７に配置固定した被研磨材Ｗに当接させるとともに、上定盤３１を自転させる。
次いで、図示しないスラリー供給手段から配管１２８を介して上定盤中空部４９に、加圧されたスラリーを供給する。
加圧されたスラリーは、研磨パッド２５の上面側にある上定盤中空部４９から、研磨パッド２５を通過して研磨パッド面２５ａ上へ供給される。
【００４１】
スラリーは、研磨パッド２５の上側から供給された場合、研磨パッド面２５ａの全面から吐出されることとなるので、移動する被研磨材Ｗによって常に接することとなる研磨パッド面２５ａの被り領域においても供給されることになる。
次いで、図４に示すように上定盤３１の自転軸Ｏ１を中心に回転させながら、公転軸Ｏ２を中心に公転させる。
また、さらに研磨パッド２５を被研磨材に対して、例えば図５に示すように相対移動させることにより研磨を行う。
【００４２】
このように構成した研磨機２２によれば、研磨パッド２５と上定盤３１との間に研磨パッド２５と略同面積の上定盤中空部２９を形成し、この上定盤中空部２９に加圧流体であるスラリーを供給するので、研磨パッド２５が上定盤３１において弾力的に張架されることになる。これにより、研磨パッド２５が上定盤３１から浮上した状態で保持され、上定盤３１の製作精度や、研磨にともない生じる熱による定盤、研磨パッド面の熱変形による平坦性低下の影響を受けることなく、均等な加圧力が得られる。
上定盤３１の平坦性が研磨パッド面２５ａの平坦性に影響を及ぼさなくなるので、上定盤３１の製作精度を緩和させることができ、上定盤３１の製作費用を削減することができる。
【００４３】
この研磨機２２によれば、上定盤中空部４９にエアーが供給されることで、研磨パッド２５が上定盤３１の下面に弾力的に張架される。従って、上定盤３１の製作精度や熱変形、或いは被研磨材の傾き等が研磨パッド２５によって吸収され、被研磨材Ｗの全面に均等な荷重が加わるようになる。これにより、従来、薄厚の上定盤本体外周縁が上向きに反ることによって生じた被研磨材周縁の研磨不足が解消される。
また、上定盤３１が公転するので、下定盤２３が回転等の運動をしなくても、十分な研磨速度を安定して得ることができる。
また、上定盤３１に公転に加えて自転をさせることにより、より効率よく研磨をすることができる。
また、上定盤３１に公転させながら水平方向に移動させることにより充分な研磨速度を安定して得られるとともに、面積が大きな被研磨材を研磨することができる。
【００４４】
また、下定盤２３が回転運動しないため、研磨パッド２５の被研磨材Ｗに対する相対速度が、下定盤２３における被研磨材の位置に影響されず、均一な研磨面を得ることができる。
また、下定盤を円形にした場合のように、下定盤２３の半径以下の範囲に被研磨材Ｗを配置する必要がないため、下定盤２３を小型化することができるとともに、大型の被研磨材にも対応することができる。
【００４５】
また、下定盤２３の小型化が可能となるため、下定盤２３の製作費用を削減することができる。
また、上定盤３１の水平方向の動きを自在にできるため、単純形状のみならず、複雑な形状の非研磨材が容易かつ均一に行うことができる。
また、研磨量が異なる複数の部位を有する被研磨材を研磨する場合であっても容易に高精度の研磨面を得ることができる。
【００４６】
次に、本発明に係る研磨機の第３の実施の形態を説明する。
図６は本発明に係る研磨機の第３の実施の形態を概念的に表した断面図である。なお、第３の実施の形態において、図１、図２に示した構成と同一の構成要素については、同一の符号を付しその説明を省略する。
この実施の形態による研磨機４１は、上定盤４３が、円形板状の上定盤本体４５と、上定盤本体の下面に設けられる保持材である付着シート４７と、この付着シート４７と上定盤４３の下面との間に形成された上定盤中空部４９とを備えている。
【００４７】
上定盤本体４５は、後述の駆動軸に支持され、この駆動軸によって回転されかつ研磨パッド面２５ａ内で移動される。付着シート４７は、被研磨材Ｗを包囲する大きさを有した例えばゴムシートからなり、被研磨材Ｗの上面に密着して、被研磨材Ｗを保持する。付着シート４７による被研磨材Ｗの保持は、例えば水の表面張力を利用したり、接着剤を用いたりすることによって行われる。上定盤中空部４９は、付着シート４７と略同面積を有し、上定盤本体４５の下面を凹設することにより形成されている。
【００４８】
上定盤中空部４９には図示しない加圧流体供給手段が配管接続されている。上定盤中空部４９は、加圧流体供給手段から供給されたエアーによって外部より高圧（陽圧）となる。つまり、付着シート４７は、フローティング支持されている。これにより、付着シート４７は、上定盤４３の下面に弾力的に張架されている。
【００４９】
付着シート４７は、周縁が、上定盤本体４５の下面に形成された周溝５１に挿入されて固定されている。上定盤中空部４９の内部には上定盤４３と同心円の周壁５３が設けられ、周壁５３は上定盤中空部４９を内側中空部４９ａと外側中空部４９ｂとに仕切っている。周壁５３には連通孔５５が穿設され、連通孔５５は内側中空部４９ａと外側中空部４９ｂとを連通させている。
【００５０】
付着シート４７には、内側中空部４９ａに対応する位置に、排気孔５７を穿設している。一方、付着シート４７の外側中空部４９ｂに対応する位置には、排気孔５７が穿設されていない。上定盤中空部４９にエアーが供給されると、エアーは排気孔５７から排気される。この排気エアーは、外側中空部４９ｂに対応した付着シート４７の周縁が外側中空部４９ｂ内のエアー圧によって撓んで研磨パッド面２５ａに密着することでシールされるようになっている。
【００５１】
また、上定盤本体４５は、可撓性を有するフランジ状の連結材５９を介して駆動軸６１に支持されている。上定盤本体４５の上部には、この連結材５９を天井面とした副中空部６３が形成されている。副中空部６３は、連結材５９と、駆動軸６１の下端に設けられた軸端フランジ６５と、上定盤本体４５の内壁面とによって包囲された密閉空間となっている。この副中空部６３にも図示しない加圧流体供給手段が配管接続されている。副中空部６３は、加圧流体供給手段から供給されたエアーによって外部より高圧（陽圧）となる。つまり、上定盤４３は、副中空部６３に供給したエアーによって、上定盤本体４５が駆動軸６１に弾力的に支持される。
【００５２】
この研磨機４１によれば、上定盤中空部４９にエアーが供給されることで、付着シート４７が上定盤４３の下面に弾力的に張架される。従って、上定盤４３の製作精度や熱変形、或いは傾き等が付着シート４７によって吸収され、被研磨材Ｗの全面に均等な荷重が加わるようになる。これにより、従来、薄厚の上定盤本体外周縁が上向きに反ることによって生じた被研磨材周縁の研磨不足が解消される。
【００５３】
また、この研磨機４１によれば、副中空部６３にエアーが供給されることで、副中空部６３が所定の陽圧となる。この副中空部６３の一部分は可撓性を有する連結材５９によって構成され、上定盤本体４５はこの連結材５９を介して駆動軸６１に連結されている。即ち、上定盤本体４５は、連結材５９と副中空部６３とにより形成された弾性機構を介して駆動軸６１に弾力的に支持される。これにより、駆動軸６１から上定盤本体４５に伝わる荷重の変動、或いは被研磨材Ｗから上定盤本体４５に伝わる反力の変動が吸収され、被研磨材Ｗに加えられる荷重が安定したものとなる。
【００５４】
次に、本発明に係る研磨機の第４の実施の形態を説明する。
図７は、本発明に係る研磨機の第４の実施形態について、リテーナ７３を上定盤３１又は４３に適用した場合の概念的に表した断面図である。
この実施の形態における研磨機７１は、上定盤３１又は４３によって研磨パッド面２５ａ上に押付けられる枠状のリテーナ７３を被研磨材Ｗの周囲に嵌装している。すなわち、研磨機７１は、研磨機２１の上定盤３１にリテーナ７３を用いたもの又は研磨機４１の上定盤４３にリテーナ７３を用いたものとなっている。
【００５５】
リテーナ７３は、上定盤３１又は上定盤４３によって被研磨材Ｗと同じ押付け力で、研磨パッド面２５ａ上に押付けられるようになっている。このリテーナ７３は、研磨時には研磨パッド２５に当接され、下面で研磨パッド２５を押圧して被研磨材Ｗの外周近傍における研磨パッド２５の変形（被研磨材Ｗのみが沈み込むことによる研磨パッド２５の段部状の変形）を抑えるように働く。
【００５６】
この研磨機７１によれば、被研磨材Ｗの周囲に枠状のリテーナ７３が嵌装され、被研磨材Ｗの外方の研磨パッド２５が被研磨材Ｗと同じ押付け力でリテーナ７３によって押付けられる（押下される）ことになる。従って、被研磨材Ｗのみが研磨パッド２５に沈み込むことがなくなる。これにより、被研磨材周縁で研磨パッド２５からの反力が増加しなくなり、被研磨材周縁の過研磨が抑止されることになる。
なお、図３に示す研磨機２２について、下定盤２３にリテーナ７３を用いた構成とする場合には、図示および説明はしないが、上記７１の研磨機と上下を逆にした構成とすればよい。
【００５７】
次に、本発明に係る研磨機の第５の実施の形態を説明する。
図８は、本発明に係る研磨機１０１を示した縦断面図である。
なお、図１、図３に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
この実施の形態における研磨機１０１は、下定盤２３と、ドラム１０２と、スラリー供給ノズル１０４と、ドレス１０６とを備えている。
ドラム１０２は、断面が円形形状の円筒であり、その表面に研磨パッド２５が貼着されている。
また、ドラム１０２は、図示しない駆動源によって、ドラム１０２の長手方向の軸周りに回転するとともに、図示しない駆動源によって自在に上昇下降して被研磨材Ｗを押圧するとともに、図示しない駆動源によって研磨面に沿って被研磨材Ｗに対して相対的に移動するようになっている。
【００５８】
スラリー供給ノズル１０４は、ドラム１０２の進行方向側において被研磨材Ｗにスラリー供給するようになっている。
また、ドレス１０６は、ドラム１０２の被研磨材Ｗを研磨した後、供給されたスラリーと接触するまでの間の領域において研磨パッド面２５ａと当接するようになっている。
下定盤２３は、下定盤中空部２７と、下定盤上面に設けられた保持材である付着シート４７と、この付着シート４７とを備えている。
【００５９】
下定盤中空部２７には、図示しない加圧流体供給手段が配管２８を介して接続されており、加圧流体供給手段から供給されたエアーによって下定盤中空部２７は、外部より高圧（陽圧）となる。このようにして、付着シート４７は、下定盤２３の上面に弾力的に張架され、被研磨材Ｗは、フローティング支持されるようになっている。
【００６０】
このようにして構成される研磨機１０２を用いた研磨方法について説明する。被研磨材Ｗを、図８に示すように、下定盤２３の上面に設けられた付着シート４７に配置固定する。
下定盤中空部２７に、加圧流体供給手段からエアーを供給し、下定盤中空部２７の内部を外部より高圧（陽圧）として、付着シート４７を、下定盤２３の上面に弾力的に張架して被研磨材Ｗを、フローティング支持する。
【００６１】
そして、ドラム１０２を、軸周りに回転させ、さらにドラム１０２を、下降させて被研磨材Ｗに押圧するとともに、ドラム１０２に送りをかけて被研磨材Ｗに対して相対移動させることにより被研磨材Ｗを研磨する。
研磨にあたっては、スラリー供給ノズル１０４から被研磨材Ｗにスラリーを供給する。
研磨を開始した後はドレス１０６を研磨パッド２５に当接し、研磨パッド面２５ａに付着した研磨カスを除去する。
【００６２】
このように構成した研磨機１０１によれば、付着シート４７に固定した被研磨材が下定盤２３の上面から浮上した状態で保持されることにより、下定盤２３の製作精度や研磨にともない生じる熱による定盤、研磨パッド面の熱変形による平坦性低下の影響を受けることなく、均等な加圧力が得られるようになる。
また、下定盤２３の平坦性が研磨パッド面２５ａの平坦性に影響を及ぼさなくなるので、下定盤２３の製作精度を緩和することができ、下定盤２３の製作費用を削減することができる。
【００６３】
次に、本発明に係る研磨機の第６の実施の形態を説明する。
図９は、本発明に係る研磨機１１０を示した縦断面図である。
なお、図１、図３、図８に示した構成と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
この実施の形態における研磨機１１０は、下定盤２３と、研磨ユニット１１２と、スラリー供給ノズル１０４と、ドレス１０６とを備えている。
研磨ユニット１１２は、一対のドラム１０２ａおよび１０２ｂとを備えており、ドラム１０２ａおよび１０２ｂには、無端ベルト状の研磨パッド２５が券回されている。
ドラム１０２ａは、図示しない駆動源により、軸周りに回転するようになっており、研磨パッド２５はドラム１０２ａの回転にともない回動するようになっている。
また、研磨ユニット１１２は、図示しない駆動源により自在に上昇下降するとともに、研磨面に沿って被研磨材に対して相対的に移動するようになっている。下定盤中空部２７において、付着シート４７は、下定盤２３の上面に弾力的に張架され、被研磨材Ｗは、フローティング支持されるようになっている。
【００６４】
このようにして構成される研磨機１１０を用いた研磨方法について説明する。被研磨材Ｗを、図９に示すように、下定盤２３の上面に設けられた付着シート４７に配置固定する。
下定盤中空部２７に、加圧流体供給手段からエアーを供給し、付着シート４７を、下定盤２３の上面に弾力的に張架して被研磨材Ｗを、フローティング支持する。
【００６５】
そして、ドラム１０２ａを軸周りに回転させ、研磨ユニット１１２を二点鎖線で示したところまで下降させて被研磨材Ｗに押圧するとともに、研磨ユニット１１２を被研磨材Ｗに対して相対移動させることにより被研磨材Ｗを研磨する。
【００６６】
研磨にあたっては、スラリー供給ノズル１０４から被研磨材Ｗにスラリーを供給するとともに、ドレス１０６を研磨パッド２５に当接し、研磨パッド面２５ａに付着した研磨カスを除去する。
このように構成した研磨機１１０によれば、下定盤２３の製作精度や研磨にともなう定盤、研磨パッド面の熱変形による平坦性低下の影響を受けることなく、均等な加圧力が得られるようになる。
また、研磨が面接触であるため、高速で効率のよい研磨が可能となる。
また、下定盤２３の製作精度の緩和や、下定盤２３の小型化により、下定盤２３の製作費用を削減することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態においては加圧流体として、エアー又はスラリーを用いた場合について説明したが、加圧流体については、窒素、不活性ガス等の単一組成の気体や作動油を使用してもよい。
また、第２、第５、第６の実施の形態においては、研磨パッド２５と被研磨材Ｗとの相対移動については上定盤が水平移動する場合について説明したが、水平方向駆動部による移動については下定盤を移動させてもよいし、上定盤３１と下定盤２３に相互に交差するいずれかの方向の移動を分担させて協働して相対移動してもよい。
【００６８】
また、第２の実施の形態における研磨パッド２５と被研磨材Ｗとの相対移動については、図５においては上定盤３１の公転軸の軌跡Ｔ３の場合について説明したが、上定盤３１の公転軸Ｏ２に軌跡Ｔ３以外の自在な軌跡を描かせて研磨してもよい。
また、第２の実施の形態においては、上定盤３１が自転軸Ｏ１の周りに自転する場合について説明したが、上定盤３１を自転させずに被研磨材に対して水平方向の相対移動のみで研磨してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１から３に係る発明によれば、上定盤が、上定盤本体と、この上定盤本体の下面に設けられ被研磨材に密着するシート状の保持材と、保持材と上定盤の下面との間に形成した上定盤中空部とを備え、上定盤中空部に供給した加圧流体によって保持材を上定盤の下面に弾力的に張架したので、被研磨材の全面に均等な荷重を加えることができる。この結果、従来、薄厚の上定盤本体外周縁が上向きに反ることによって生じた被研磨材周縁の研磨不足を解消することができ、より高精度な平坦化が可能となる。
【００７０】
請求項４に係る発明によれば、上定盤が下定盤に固定された被研磨材に対して相対移動することにより、十分かつ安定した研磨速度が得られるため、均一で高精度な研磨面を得ることができる。
【００７１】
請求項５に係る発明によれば、下定盤の製作精度や熱変形によって低下する下定盤の平坦性が研磨パッド面の平坦性に影響を及ぼさなくなり、均等な加圧力が得られるので、研磨ムラが生じ難くなって、大きな被研磨材であっても均等な研磨結果を得ることができる。また、下定盤の製作精度が研磨パッドの平坦性に影響を及ぼさなくなるので、下定盤の製作精度を緩和することができ、これによって、下定盤の製作費用を低減することができるようになる。
【００７２】
請求項６に係る発明によれば、上定盤本体が可撓性を有する連結材を介して駆動軸に支持され、上定盤本体の上部に連結材を天井面とした副中空部が形成され、この副中空部に供給した加圧流体によって上定盤本体を駆動軸に弾力的に支持したので、荷重の変動を連結材と副中空部とにより形成した弾性機構によって吸収し、安定した荷重を被研磨材に加えることができる。
【００７３】
請求項７に係る発明によれば、上定盤によって被研磨材と同じ押付け力で研磨パッド面上に押付けられる枠状のリテーナを被研磨材の周囲に嵌装したので、被研磨材の外方の研磨パッドが被研磨材に押下されるのと同じに押下され、被研磨材のみが研磨パッドに沈み込むことがなくなる。この結果、被研磨材周縁で研磨パッドからの反力が増加しなくなり、被研磨材周縁の過研磨を抑止することができる。
【００７４】
請求項８に係る発明によれば、外周に研磨パッドを設けたドラムが下定盤に固定された被研磨材に対して水平方向に移動するため、被研磨材に対して均一な研磨速度が得られ、被研磨材を均一に研磨することができる。
請求項９に係る発明によれば、一対のドラムに券回された研磨パッドが下定盤に固定された被研磨材に対して水平方向に移動するため、被研磨材に対して均一な研磨速度が得られ、被研磨材を均一、高精度に研磨することができる。
また、高速で効率のよい研磨を行うことができる。
請求項１０に係る発明によれば、ドラムに貼着された研磨パッド面が研磨後、直ちにドレスされるので、目詰まりのない安定し研磨パッド面が維持され、被研磨材を均一かつ高い精度で研磨することができる。
請求項１１に係る研磨薄板の製造方法の発明によれば、平面精度の高い研磨薄板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨機の第一の実施の形態を概念的に示した断面図である。
【図２】図１に示した研磨機の平面図である。
【図３】本発明に係る研磨機の第２の実施の形態を概念的に示した縦断面図である。
【図４】本発明に係る研磨機の第２の実施の形態における、上定盤が公転した場合の自転軸の軌跡を示した図である。
【図５】本発明に係る研磨機の第２の実施の形態における、上定盤が公転し、さらに水平移動した場合の自転軸の軌跡を示した図である。
【図６】本発明に係る研磨機の第３の実施の形態を概念的に示した縦断面図である。
【図７】本発明に係る研磨機の第４の実施の形態を概念的に示した縦断面図である。
【図８】本発明に係る研磨機の第５の実施の形態を概念的に示した縦断面図である。
【図９】本発明に係る研磨機の第６の実施の形態を概念的に示した縦断面図である。
【図１０】従来の研磨機の直径方向一端側に被研磨材が移動された状態を（ａ）、直径方向他端側に被研磨材が移動された状態を（ｂ）に表した断面図である。
【符号の説明】
２１、２２、４１、７１、１０１、１１０…研磨機
２３…下定盤
２５…研磨パッド
２５ａ…研磨パッド面
２７…下定盤中空部
３１、４３…上定盤
４５…上定盤本体
４７…付着シート（保持材）
４９…上定盤中空部
５９…連結材
６１…駆動軸
６３…副中空部
７３…リテーナ
１０２、１０２ａ、１０２ｂ…ドラム
１０６…ドレス
Ｗ…被研磨材
Ｏ２…公転軸
Ｔ１、Ｔ２…公転による自転軸Ｏ１の軌跡
【図１】
2004074399.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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