(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤受上に載置された下定盤と、この下定盤と対向して配置された上定盤との間にワークを挟み、上定盤からワークに荷重をかけつつ下定盤および上定盤を所要方向に回転させることでワークの両面を研磨する両面研磨装置において、
前記定盤受に定盤受を冷却する冷却機構を設け、
前記定盤受の上面と下定盤の下面との間に、該定盤受の上面と下定盤の下面の凹凸を吸収する厚さと柔軟性を有するとともに、前記下定盤からの熱を前記定盤受に伝達して下定盤を冷却すべく熱伝導性の良好な、樹脂製もしくはゴム製のシート部材を介在させたことを特徴とする両面研磨装置。
【請求項２】
前記シート部材が弾性シート材であることを特徴とする請求項１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。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等のワークを研磨する研磨装置としては、例えば図８に示すラップ装置がある。図８に示すラップ装置では、互いに反対方向に回転する下定盤２００と上定盤２０２との間に、インターナルギア２０４と太陽ギア２０６とにより駆動されるキャリア２０８が配設される。このキャリア２０８には、研磨対象のワークを担持する透孔（図示せず）が穿設されており、この透孔に担持されたワークの両面は下定盤２００と上定盤２０２とによって同時に研磨される。
図８に示す下定盤２００は、定盤受２０９に載置されており、定盤受２０９の回転によって回転する。かかる定盤受２０９は、基台２１０にベアリング２１２を介して回転可能に載置されており、動力伝動ギア２１６及び筒状シャフト２１７を介して伝達される電動モータ２１４からの回転力によって回転される。
また、上定盤２０２は、動力伝動ギア２１８及びシャフト２１９を介して電動モータ２２４の回転力によって回転し、インターナルギア２０４は、動力伝動ギア２２０及び筒状シャフト２２１を介して電動モータ２２６の回転力によって回転する。更に、太陽ギア２０６も、動力伝動ギア２２２及び筒状シャフト２２３を介して電動モータ２２８からの回転力によって回転される。
下定盤２００は、定盤受２０９に設けた位置決めピン（図示せず）により位置決めされて定盤受２０９上に載置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
定盤受２０９は一般的に鋳物で、形成され、下定盤２００が載置される上面は、切削加工、研磨加工を経て平坦面に形成される。
また、同様にして下定盤２００の下面も平坦面に研磨される。
なお、下定盤２００の座りをよくするため、定盤受２０９の上面を上に凸の円錐台状に形成し、下定盤２０９の下面をその逆の凹面に形成したりする場合もある。
【０００４】
しかるに、定盤受２０９や下定盤２００は、直径１ｍ以上のかなりの大型のものであるから、切削して、研磨加工しても面精度には限界がある。
そのため、定盤受２０９に下定盤２００を載置した場合、両者間に隙間が生じることが避け難く、下定盤２００にがたつきが生じることがあり、半導体ウエハの鏡面研磨などに必要な精度が出せないという課題があった。ミクロン単位のがたつきであっても、研磨精度に大きな影響を与えるのである。
また特にこの種の研磨装置では、ワークの研磨中に定盤の温度が上昇し、そのために定盤受２０９まで温度上昇して、定盤や定盤受に反りなどの変形が生じ、下定盤２００のがたつきがさらに大きくなるという課題もある。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、下定盤のがたつきをなくし、ワークを精度よく研磨できる両面研磨装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、本発明に係る両面研磨装置では、定盤受上に載置された下定盤と、この下定盤と対向して配置された上定盤との間にワークを挟み、上定盤からワークに荷重をかけつつ下定盤および上定盤を所要方向に回転させることでワークの両面を研磨する両面研磨装置において、前記定盤受に定盤受を冷却する冷却機構を設け、前記定盤受の上面と下定盤の下面との間に、該定盤受の上面と下定盤の下面の凹凸を吸収する厚さと柔軟性を有するとともに、前記下定盤からの熱を前記定盤受に伝達して下定盤を冷却すべく熱伝導性の良好な、樹脂製もしくはゴム製のシート部材を介在させたことを特徴としている。
【０００７】
定盤受上面と下定盤下面との間に柔軟性を有するシート部材を介在させることにより、下定盤によりシート部材が圧縮され、シート部材により定盤受と下定盤との間の隙間が埋められ、これにより下定盤のがたつきが防止でき、ワークを精度よく研磨することが可能となった。
【０００８】
前記シート部材が弾性シート材であるとさらに好適に定盤受と下定盤との間の隙間が埋められ、下定盤のがたつきを防止できる。
このようなシート部材には樹脂製もしくはゴム製のものを好適に用いることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
研磨装置の全体構成は、基本的に図８の従来装置と同じであるので、図示および説明を省略する。
本実施の形態では、図１に示すように、定盤受２０９の上面と下定盤２００の下面との間に柔軟性を有するシート部材８を介在させたことを特徴としている。
このように両者間にシート部材８を介在させることにより、図２に示すように、定盤受２０９の上面、下定盤２００の下面に微小な凹凸があっても、下定盤２００の重量によりシート部材８が圧縮され、凹凸がシート部材８により吸収され、したがって、下定盤２００の定盤受２０９に対するがたつきを防止できる。
このように下定盤２００のがたつきが防止できたので、半導体ウエハ等の精度が要求されるワークを精度よく研磨可能となった。
【００１０】
シート部材８の材質は特に限定されるものではないが、柔軟性を有する樹脂シート、ゴムシート等を好適に用いることができる。特に弾性を有するものであれば、上記凹凸を効果的に吸収できるので好適である。
またシート部材８の厚さは、前記凹凸を吸収できるだけのものであればよく、０．５ｍｍ程度でも十分である。
【００１１】
シート部材８に、逆に熱伝導性の良好な材質のものを用いる。
すなわち、研磨装置では、研磨による定盤の発熱が大きいため、定盤受に冷却機構をもつものがある（図示せず）。この場合に、シート部材８に熱伝導性の良好な材質のものを用いれば、冷却効果をそれだけ高めることができるからである。この場合にも、前記凹凸を吸収でき、研磨精度は向上する。
【００１２】
次に図３、図４により定盤受２０９のさらに詳細を説明する。
図３は定盤受２０９の部分断面正面図であり、図４は図３に示すＹ−Ｙにおける断面図である。
図３及び図４に示す円形の定盤受２０９には、その中心部に筒状シャフトが挿入されるシャフト孔１２が穿設されていると共に、下定盤２００の裏面が載置される載置面側に、複数個のＵ字状の凸状部１４，１４・・が形成されている。かかる凸状部１４，１４・・の各々は、その端縁と定盤受２０９の周縁とが一致するように放射状に形成され、その上面は下定盤２００の裏面が載置される平坦面に形成されている。
【００１３】
更に、放射状に形成された凸状部１４，１４・・の凸状部間は、研磨液等の液体が流れる流路として用いられる凹部１６に形成されている。かかる凹部１６も、定盤受２０９に放射状に形成されている。この凹部１６の底面は、図４に示す様に、定盤受２０９の周縁方向に研磨液等の流体が流れるように、シャフト孔１２から定盤受２０９の周縁方向に傾斜面に形成されている。
尚、定盤受２０９の裏面側に形成されている溝部１８は、図８に示すボールベアリング２２６の一部が挿入される部分である。
【００１４】
図３及び図４に示す定盤受２０９には、放射状に形成されている凸状部１４，１４・・のうち、互いに隣接する凸状部１４，１４を連結する連結部２０が形成されている。
この連結部２０は、図３に示す様に、定盤受２０９の周縁部に形成され、研磨液等の流体の流路としての凹部１６を横断しているが、図４に示す様に、連結部２０には、凹部１６に引き続くトンネル部２２が形成されている。このため、研磨液等の流体は、凹部１６及びトンネル部２２を流路として流下して定盤受２０９外に排出される。
【００１５】
かかる連結部２０は、その部分拡大図である図５に示す様に、連結部２０の表面が凸状部１４の平坦面よりも低い位置に形成され、連結部２０の表面と凸状部１４の平坦面との間に段差が形成されている。
このため、図３及び図４に示す定盤受２０９に下定盤２００（図８）を載置したとき、表面が凸状部１４の平坦面と同一平面となるように連結部２０を形成した場合に比較して、定盤受２０９の平坦面と当接する下定盤２００の裏面側の当接面積を可及的に少なくできる。従って、研磨とは関係のない下定盤２００の裏面側に平坦面を形成すべき面積を可及的に少なくでき、下定盤２００の製造コスト等の低減を図ることができる。
【００１６】
また、図３及び図４に示す定盤受２０９の凸状部１４内には、図３に示す様に、二本の溝部１４ａ，１４ａが形成され、この溝部１４ａ，１４ａによって三本の帯状部１４ｂ，１４ｂ，１４ｂが形成される。かかる帯状部１４ｂ，１４ｂ，１４ｂの各上面は、平坦面に形成されており、載置される下定盤２００の裏面と当接する当接面である。
この様に、凸状部１４内に溝部１４ａ，１４ａを形成することによって、定盤受２０９の軽量化を図ることができる。
更に、三本の帯状部１４ｂ，１４ｂ，１４ｂの各々は、定盤受２０９の周縁部で溝部１４ａ，１４ａを横断する連結部１４ｃ，１４ｃによって互いに連結され、環状の帯状凸部に形成されている。
かかる環状の帯状凸部を形成することによって、定盤受２０９の軽量化を図りつつ強度等を維持できる。
【００１７】
この連結部１４ｃを、図６に示す様に、その表面が帯状部１４ｂの平坦面よりも低い位置となるように形成し、連結部１４ｃと帯状部１４ｂとの間に段差を形成することによって、下定盤２００の製造等を更に容易とすることができる。つまり、定盤受２０９に下定盤２００を載置したとき、定盤受２０９に形成された帯状凸部を形成する帯状部１４ｂ，１４ｂ，１４ｂの平坦面に当接する下定盤２００の裏面側の当接面積を更に少なくでき、下定盤２００の裏面側に平坦面に形成することを要する面積を更に減少できるためである。
この連結部１４ｃには、溝部１４ａに引き続いてトンネル部１４ｄが形成され、定盤受２０９の軽量化を図っている。
【００１８】
図３〜図６に示す定盤受２０９は、その下定盤２００が載置される載置面側に形成された凸状部１４，１４・・の各々に形成された溝部１４ａ，１４ａ・・等によって軽量化されていると共に、凸状部１４，１４・・の各々は、その隣接する凸状部１４と連結部２０によって連結されている。
このため定盤受２０９を、図８に示す様に、基台２１０に回転可能に載置しても、自重に因る変形を可及的に少なくでき、且つ定盤受２０９の載置面側に下定盤２００及び上定盤２０２を載置しても、定盤受２０９には、凸状部１４，１４・・の間に形成された凹部２０が開く方向への撓みや畝り等の変形を防止できる。
このため、定盤受２０９に載置された下定盤２００及び上定盤２０２の水平性を可及的に維持でき、下定盤２００と上定盤２０２との間に挟まれて研磨が施されたワークの研磨精度を向上できる。
かかる研磨の際に、定盤受２０９のシャフト孔１２の近傍から流入した研磨液等の液体は、流路として用いられる凹部１６及び連結部２０に形成されたトンネル部２２を経由して定盤受２０９の周縁から排出される。
【００１９】
以上、説明してきた図３〜図６に示す定盤受２０９には、定盤受２０９の軽量化を図るべく、凸状部１４，１４・・の各々に溝部１４ａ，１４ａ・・等を形成しているが、定盤受２０９が小型であって軽量化のために溝部１４ａ，１４ａ・・等を形成することを要しない場合は、図７（ａ）（ｂ）に示す定盤受２０９を用いることができる。図７（ａ）は、定盤受２０９の正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＹ−Ｙにおける断面図である。
ここで、図７（ａ）（ｂ）に示す円形の定盤受２０９は、図３及び図４に示す定盤受２０９とは、凸状部１４，１４・・の各々に溝部１４ａ，１４ａ・・等を形成しないことを除き同一構成である。このため、図３及び図４に示す定盤受２０９と同一構成の部分には、図７（ａ）（ｂ）に示す定盤受２０９にも同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２０】
上記定盤受２０９の場合、前記シート部材８は、定盤受２０９と下定盤２００の接する部位である、凸状部１４の部位にのみ、接着剤によって島状に貼付するようにするとよい。
あるいは、定盤受２０９を覆う１枚のシート部材８を用い、凹部１６に対応する部位に孔を設けて、研磨液等の液体の流れの妨げにならないようにしてもよい。この場合には、シート部材８を貼付せずに、定盤受２０９と下定盤２００との間に単に介在させておくだけでもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る両面研磨装置では、定盤受の上面と下定盤の下面との間に柔軟性を有するシート部材を介在させるという簡単な構成にもかかわらず、下定盤の定盤受に対するがたつきをミクロン単位で防止でき、極めて高精度が要求される半導体ウエハ等の研磨に特に好適である。
また、シート部材に熱伝動性の良好なシートを用いることにより、下定盤で発生した熱を定盤受に良好に伝達でき、定盤受に設けた冷却機構による冷却効果をそれだけ高めることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  シート部材を介在させた状態を示す説明図である。
【図２】  シート部材による凹凸の吸収状況を示す説明図である。
【図３】  定盤受の一例を示す部分断面正面図である。
【図４】  図３に示すＹ−Ｙにおける断面図である。
【図５】  図４に示す断面図の部分拡大断面図である。
【図６】  図３に示す定盤受の部分拡大断面図である。
【図７】  定盤受の他の例を示す正面図および断面図である。
【図８】  研磨装置の概略を示す概略図である。
【符号の説明】
８  シート部材
２００  下定盤
２０９  定盤受
【図１】
0004620884.tif 000002
【図２】
0004620884.tif 000003
【図３】
0004620884.tif 000004
【図４】
0004620884.tif 000005
【図５】
0004620884.tif 000006
【図６】
0004620884.tif 000007
【図７】
0004620884.tif 000008
【図８】
0004620884.tif 000009