(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下定盤上に配置したキャリアの保持孔にワークを挿入して保持し、上定盤を固定位置まで下降させて前記ワークを保持した前記キャリアを前記上定盤と下定盤で挟み込み、前記上定盤と下定盤をそれぞれ回転軸周りに回転させながら前記ワークの両面を同時に加工するワークの加工装置であって、
前記上定盤の回転軸方向に沿って延びたシリンダーによって前記上定盤を上方から上下動可能に支持する上定盤支持機構と、
前記シリンダーの長手方向の軸に対し主面が直角になるように該シリンダーに固定された水平板と、
前記上定盤に保持され、該上定盤の上下動に伴って上下動し、前記上定盤が前記固定位置まで下降したときの前記水平板の表面との距離を測定する少なくとも３つの変位センサーと、
前記変位センサーによって測定した前記水平板の表面との距離から、前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度を算出可能な制御装置と、
を有するものであることを特徴とするワークの加工装置。
【請求項２】
前記ワークの加工装置は、両面研磨装置または両面ラップ装置であることを特徴とする請求項１に記載のワークの加工装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記ワークが前記キャリアの保持孔に正常に保持された状態で前記上定盤を前記固定位置まで下降させたときの前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度を基準値として予め記録しておく記憶媒体を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワークの加工装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記上定盤が前記固定位置まで下降したときに前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度の少なくともどちらか一方を算出し、該算出した値と前記基準値との差が閾値を超えた場合に、ワーク保持異常と判定するものであることを特徴とする請求項３に記載のワークの加工装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ワークの加工中に前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度の少なくともどちらか一方を算出し、該算出した値と前記基準値との差が閾値を超えた場合に、装置異常と判定するものであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のワークの加工装置。
【請求項６】
前記シリンダーは、前記水平板を固定するシリンダー本体と、前記上定盤と接続部を介して連結していて前記上定盤を上下動可能なシャフトを有しており、
前記変位センサーは、前記上定盤との接続部よりも上定盤側から延びるアームによって保持されていることにより、前記上定盤に保持されているものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のワークの加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアの保持孔にワークを挿入して保持し、そのワークの両面を同時に加工する、例えば両面研磨装置や両面ラップ装置などのワークの加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばシリコンウェーハ等の薄板状のワークを平面加工する場合、両面研磨装置や両面ラップ装置が使用されている。例えば、両面研磨装置は、発泡ウレタンや不織布からなる研磨布を貼り付けた上下定盤の間に、外周部に遊星ギアを有する円盤状のキャリアを配置する。ワークをこのキャリアの保持孔内に保持し、遊星ギアにかみ合うサンギアとインターナルギアとを相互に回転させることにより、キャリアの自転運動やサンギア周りの公転運動を発生させる。このキャリアの自転および公転運動、及び上下定盤の回転により、ワークと上下定盤とを摺動させてワークの上下面を同時に研磨する。研磨中には、研磨を効率的に行うため、上定盤に設けられた複数の穴から、研磨スラリーを供給する。
【０００３】
上定盤は上下動が可能であり、上昇位置でキャリアを配置したり、キャリアにワークを保持したりする。ワークが保持された後、上定盤が下降することで、上下定盤でワークとキャリアを挟み込む。ワークの保持は、作業者が手作業で行う場合と、自動のハンドリング装置を使用して行う場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上定盤の上下動は、上定盤を上方から支持する上定盤支持機構により行う。上定盤支持機構は、上下動可能なシャフトを有するシリンダーを含み、シリンダーのシャフトが接続部を介して上定盤と連結している。この接続部には、例えばユニバーサルジョイントや球面軸受けが用いられる。これは、研磨するワークやキャリアの厚さにばらつきがある場合、研磨中に上定盤の傾きに自由度を持たせ、ワークに荷重を確実に伝達するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５―２４３９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
キャリアに保持したワークがキャリアの保持孔内に正しく収まっていない状態、すなわちワークの保持異常がある状態でワークの研磨を行うと、ワークは保持孔から大きく飛び出し、ワークが破損してしまう。この場合、キャリアから飛び出したワークが破損するだけでなく、連鎖的に他のワークやキャリアの破損も引き起こす可能性が高い。さらには装置のギア、研磨布、定盤が破損する場合もある。
結果としてワーク破損による歩留まりの低下、加工装置復旧作業による生産性の低下、さらには破損した装置部品や研磨布の交換によるコストアップを招いてしまう。
【０００７】
ワークの保持異常の原因には、ワークが初めから保持孔内に正しく挿入されていない場合や、ワークは正しく保持孔内に挿入されたが、研磨開始前に、例えば定盤の回転によって保持孔からはみ出してしまう場合がある。このような保持異常は、ワークの保持を作業者の手作業で行う場合には、単純な作業ミスによって生じ、また、特許文献１のように自動ハンドリング装置を使用して行う場合には、故障などで装置が十分機能しないことによって生じると考えられる。
【０００８】
正しく保持孔内に挿入されたワークが、研磨開始前に保持孔からはみ出してしまうのは、以下のような理由が考えられる。
下定盤に置かれたキャリアの保持孔に溜まっている水やスラリーにより、ワークが浮力を得てはみ出しやすくなる。より具体的には、一般的な両面研磨装置や両面ラップ装置では、１つのキャリアでワークを１枚、もしくは複数枚保持でき、複数のキャリア、例えば５枚のキャリアが等間隔、すなわち７２°間隔で装置に設けられている場合が多い。ワークをキャリアに保持する際には、複数のキャリアのうち、対象のキャリアを特定のワークの仕込み位置にインターナルギアとサンギアを回転させることで移動させる。この特定の仕込み位置に配置されたキャリアに対し、作業者が手作業でワークを保持させたり、あるいは自動ハンドリング装置がワークを保持させたりする。この特定仕込み位置にあるキャリアのウェーハ保持が終了した後、インターナルギアとサンギアを７２°同じ方向に回転させることで、今度はすぐ隣のキャリアをワークの仕込み位置に移動させる（この動作をキャリアのインデックスと呼ぶことがある）。これらワークの保持とインデックスを５回繰り返すことで、５枚全てのキャリアにワークを保持させる。上記したような、ワークが浮力を得てはみ出しやすい条件下では、インデックスのようにキャリアを移動させたり、回転させるときに、ワークがキャリアからはみ出してしまう可能性がある。
【０００９】
例えばシリコンウェーハ等のワークの製造プロセスでは、両面ラップ工程や両面研磨工程は、ワークの厚さや平坦度を整える重要な役割を担っている。特に平坦度については、半導体デバイスの微細化と共に、その要求はますます厳しくなり、年々重要度が増している。
【００１０】
良好な平坦度を得る、あるいは、平坦度をさらに改善するには、全てのワークに均一に荷重をかける必要がある。そのためには、下定盤を水平な状態に調整し、その上に配置されたキャリアやキャリアに保持されたワークに対して、上定盤を平行な状態に維持しながら回転させる必要がある。そのためには、部品精度や組み付け精度といった機械精度に加え、上定盤の中心位置やシリンダーの芯を上定盤の回転軸に一致させる調整を確実に行う必要がある。
【００１１】
ところが実際の操業では、上定盤を平行な状態に維持しながら回転させることを阻害する要因が存在する。この要因として、以下に示すような、上定盤の回転軸からのシリンダーの芯のずれや、機械精度の経時的な劣化が挙げられる。
【００１２】
上定盤にはフックが取り付けられており、上定盤が加工を行う位置に下降したときに、このフックがセンタードラムに設けられた溝に挿入される。これにより、センタードラムが回転することにより上定盤が回転できるようになる。上定盤は、ワークやキャリアの出し入れや、研磨布の清掃や交換を行う際に、上記加工位置から上昇する。このとき、フックはセンタードラムの溝から抜け出す。このように連続操業の中では、フックの溝への挿入は繰り返されることとなる。この動作と研磨時などにおける機械動作により、調整されたシリンダーの芯がずれる可能性がある。
【００１３】
さらに、研磨中にワークやキャリアが破損した場合には、装置の様々な箇所に大きな負荷がかかり、機械精度を劣化させる可能性が高い。このように、実際の操業においては、良好に調整された機械精度が、経時的に劣化していくことが一般的である。
特に、ユニバーサルジョイントや球面軸受けを介して上定盤と連結されたシリンダーを有する加工装置において、シリンダーの芯のずれや装置の機械精度の劣化は、上定盤の回転軸とシリンダーの長手方向の軸が成す角度（以下、シリンダーの偏芯角と呼ぶことがある）が大きくなる事象として現れることが多い。
【００１４】
ところがこのような機械精度の劣化やシリンダーの芯のずれは、操業を止めないと検出することが難しいため、生産性の観点からこれらの再調整を頻繁に実施するのは難しい。従って、このような経時的な変化が理由でワークの品質に変動が生じたとき、早期にその原因を見極め、対策をとることが困難である。
【００１５】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワークの加工前にワークの保持異常を短時間で精度良く検出してワークや加工装置の破損を防止でき、ワークの加工中にシリンダーの芯のずれなどの装置異常を検出してワークの品質悪化を抑制できる加工装置を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、下定盤上に配置したキャリアの保持孔にワークを挿入して保持し、上定盤を固定位置まで下降させて前記ワークを保持した前記キャリアを前記上定盤と下定盤で挟み込み、前記上定盤と下定盤をそれぞれ回転軸周りに回転させながら前記ワークの両面を同時に加工するワークの加工装置であって、前記上定盤の回転軸方向に沿って延びたシリンダーによって前記上定盤を上方から上下動可能に支持する上定盤支持機構と、前記シリンダーの長手方向の軸に対し主面が直角になるように該シリンダーに固定された水平板と、前記上定盤が前記固定位置まで下降したときの前記水平板の表面の高さ位置を測定する少なくとも３つの変位センサーと、前記変位センサーによって測定した前記水平板の表面の高さ位置から、前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度を算出可能な制御装置とを有するものであることを特徴とするワークの加工装置が提供される。
【００１７】
このようなワークの加工装置であれば、ワークの加工前に、算出した上定盤の相対的な高さ位置とシリンダーの偏芯角に基づいて、ワークの保持異常を短時間で精度良く検出することを可能にするとともに、ワークの加工中に、シリンダーの偏芯角、すなわちシリンダーの芯のずれなどの装置異常を検出してワークの品質悪化を抑制可能にする。しかも、これを、既存の装置に簡単な機能を追加するだけで低コストで実現できる。
【００１８】
前記ワークの加工装置は、両面研磨装置または両面ラップ装置とすることができる。
このようなものであれば、特に高平坦度が要求されるシリコンウェーハ等のワークの製造プロセスに好適に適応できる。
【００１９】
前記制御装置は、前記ワークが前記キャリアの保持孔に正常に保持された状態で前記上定盤を前記固定位置まで下降させたときの前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度を基準値として予め記録しておく記憶媒体を有するものであることが好ましい。
【００２０】
このようなものであれば、記録した基準値を用いてワークの保持異常やシリンダーの芯のずれなどの装置異常を簡単に精度良く判断できる。
【００２１】
これに加えて、前記制御装置は、前記上定盤が前記固定位置まで下降したときに前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度の少なくともどちらか一方を算出し、該算出した値と前記基準値との差が閾値を超えた場合に、ワーク保持異常と判定するものであることが好ましい。
【００２２】
このようなものであれば、ワークの保持異常を自動でより短時間で検出できる。
【００２３】
これに加えて、前記制御装置は、前記ワークの加工中に前記上定盤の相対的な高さ位置と、前記上定盤の回転軸と前記シリンダーの長手方向の軸が成す角度の少なくともどちらか一方を算出し、該算出した値と前記基準値との差が閾値を超えた場合に、装置異常と判定するものであることが好ましい。
【００２４】
このようなものであれば、ワークの加工中に、シリンダーの偏芯角を常時自動で検出できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のワークの加工装置は、変位センサーによって測定した水平板の表面の高さ位置から、上定盤の相対的な高さ位置と、上定盤の回転軸とシリンダーの長手方向の軸が成す角度を制御装置によって算出可能なものであるので、低コストで、ワークの加工前にワークの保持異常を短時間で精度良く検出してワークや加工装置の破損を防止でき、ワークの加工中にシリンダーの芯のずれなどの装置異常を常時検出してワークの品質悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の加工装置の一例としての両面研磨装置を示す概略図である。
【図２】本発明の両面研磨装置の上定盤が固定位置まで下降したときの概略図である。
【図３】本発明の両面研磨装置の上定盤が上昇したときの概略図である。
【図４】本発明の加工装置の一例としての両面ラップ装置を示す概略図である。
【図５】本発明の両面研磨装置において、シリンダーの偏芯角を説明する図である。
【図６】本発明の両面研磨装置において、ワークがキャリアの保持孔からはみ出した状態を説明する概略図である。
【図７】実施例においてウェーハの保持異常を検出した際の上定盤の高さ位置の変化を示すグラフである。
【図８】実施例において定義した、偏芯量と芯ずれ量を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記したような、加工開始前のワークの保持異常の検出と、加工中のシリンダーの芯のずれの検出の両方を低コストで実現するという課題を解決するため、本発明者等は検討を行った。その結果、ワークの保持異常を検出するためには、上定盤の高さ位置および／またはシリンダーの偏芯角を監視すれば良く、さらに、シリンダーに固定した水平板の表面の高さ位置を測定する３つ以上の変位センサーを設ければ、ワークの加工中において、上定盤の相対的な高さ位置とシリンダーの偏芯角の両方をリアルタイムで得ることが低コストで可能になることを見出し、本発明を完成させた。
【００２８】
本発明のワークの加工装置について詳細に説明する。本発明の加工装置は、下定盤上に配置したキャリアの保持孔に、例えばシリコンウェーハなどの薄板状のワークを挿入して保持し、上定盤を固定位置まで下降させてワークを保持したキャリアを上定盤と下定盤で挟み込み、上下定盤をそれぞれ回転軸周りに回転させながらワークの両面を同時に加工するもので、例えば、両面研磨装置、両面ラップ装置が挙げられる。ここでは、両面研磨装置を例として図１を参照しながら説明する。
【００２９】
図１に示すように、本発明の両面研磨装置１は、上下に相対向して設けられた上定盤２と下定盤３を備えており、各定盤２、３には、それぞれ研磨布４が貼付されている。上定盤２と下定盤３の間の中心部にはサンギア６が、周縁部にはインターナルギア７が設けられている。キャリア５には、ワークＷを保持するための保持孔８が形成されている。両面研磨時には、キャリア５はワークＷを保持孔８内に保持した状態で上定盤２と下定盤３の間に配設される。
【００３０】
作業者の手作業によりワークＷをキャリア５に保持させることもできるが、ワークＷをキャリア５の保持孔８まで搬送して保持孔８に挿入するロボットアームを設けても良い。
【００３１】
サンギア６及びインターナルギア７の各歯部にはキャリア５の外周歯が噛合しており、上定盤２及び下定盤３が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、キャリア５は自転しつつサンギア６の周りを公転する。このとき、キャリア５の保持孔８に保持されたワークＷは、上下の研磨布４により両面が同時に研磨される。ワークの研磨時には、不図示のノズルから、上定盤２に設けられた複数の貫通孔を介して研磨スラリーがワークの研磨面に供給される。
【００３２】
上定盤２は、上定盤支持機構９により上方から上下動可能に支持される。上定盤支持機構９は上定盤２の回転軸方向に沿って延びたシリンダー１０を有する。シリンダー１０の下端には、上定盤２の回転軸方向に沿って下方に延びたシャフト１１が連結し、シャフト１１の下端は接続部１２と連結している。上定盤支持機構９はこの接続部１２を介して上定盤２を上方から支持している。シリンダー１０のシャフト１１の上下動により上定盤２の高さ位置を正確に制御できる。
【００３３】
上定盤２を上定盤支持機構９により下降させ、ワークＷを保持したキャリア５を上定盤２と下定盤３で挟み込むことで、キャリア５とワークＷに研磨荷重を加えることができる。このとき、上定盤２の高さ位置を制御することによりワークＷとキャリア５に加える研磨荷重を調整することができる。所望の研磨荷重が得られる上定盤２の高さ位置を固定位置とし、研磨時には、毎回常に同じ固定位置まで上定盤２を下降させるようにする。
【００３４】
接続部１２には、例えばユニバーサルジョイントあるいは球面軸受けを用いることができる。これにより、研磨するワークＷやキャリアの厚さにばらつきがある場合でも、研磨中に上定盤の傾きに自由度を持たせ、ワークＷに荷重を確実に伝達することができる。図２、３は、接続部１２にユニバーサルジョイントを用いた例を示している。
【００３５】
図２に示すように、上定盤２が固定位置まで下降したときには、上定盤２に取り付けられたフック１７がセンタードラム１８に設けられた溝１９に挿入され嵌合する。この状態のとき、センタードラム１８の回転駆動力を上定盤２に伝達して上定盤２を回転させることが可能になる。一方、図３に示すように、上定盤２が固定位置より上方に移動されたときには、フック１７は溝１９から抜け出た状態となる。
【００３６】
図１に示すように、シリンダー１０には水平板１３が固定されており、水平板１３の主面がシリンダー１０の長手方向の軸に対し直角になっている。水平板１３の上方には、少なくとも３つの変位センサー１４が設けられ、これら変位センサー１４により、上定盤２が上記した固定位置まで下降したときの、すなわち、ワークＷをキャリア５に保持してからキャリア５を上定盤２と下定盤３で挟み込んだときの、およびワークの加工中の、水平板１３の表面の高さ位置を測定することができる。
【００３７】
変位センサー１４は、特に限定されないが、図２、３に示すように、例えば接続部１２の下部から上方に延びたアーム２９の先端に保持されるようにして配置することができる。これにより、例えばシリンダー１０の偏芯角によって変位センサー１４の測定精度が影響を受けるのを抑制できる。この場合、上定盤２の上下動に伴って、変位センサー１４も上下動するので、上定盤２が固定位置まで下降したときの、変位センサー１４と水平板１３の表面との距離が所望の値となるように、アーム２９の長さを調整する。
【００３８】
図２、３に示す例では、上記のように、シリンダー１０の本体および水平板１３は上下動せず、シリンダー１０のシャフト１１が上下動することで上定盤２を上下動させる。この場合、変位センサー１４は接触式のセンサーであっても良い。具体的には、上定盤２が固定位置まで下降したときに、変位センサー１４の下端が水平板１３の表面にちょうど接触するように構成する。このとき、上定盤２の相対的な高さ位置は、測定した水平板１３の表面の高さ位置と、シャフト１１を実際に下降させた距離に基づいて算出できる。あるいは、上定盤２の相対的な高さ位置として、測定した水平板１３の表面の高さ位置を用いることもできる。
【００３９】
水平板１３がシリンダー１０のシャフト１１とともに上下動する構成の場合には、変位センサー１４を非接触式のセンサーとしても良い。
また、３つ以上の変位センサー１４で測定した３つ以上の水平板１３の表面の高さ位置から、上定盤２の回転軸とシリンダー１０の長手方向の軸が成す角度（シリンダー１０の偏芯角）を算出できる。
【００４０】
本発明の加工装置は、上定盤２の高さ位置やシリンダー１０の偏芯角を直接測定するのではなく、３つ以上の変位センサー１４で測定した水平板１３の表面の高さ位置から上定盤２の相対的な高さ位置とシリンダー１０の偏芯角の両方を算出することが可能であり、これらをワークＷの加工中に監視することが可能となる。しかも、このような加工装置は簡単な構造で低コストであり、変位センサー１４は、接触式、非接触式のどちらのタイプにも制限されず、設計の自由度が高い。
【００４１】
上記の上定盤２の相対的な高さ位置とシリンダー１０の偏芯角の算出は、制御装置１５で行うことができる。図１に示すように、制御装置１５は、変位センサー１４のそれぞれに接続され、測定された水平板１３の表面の高さ位置を変位センサー１４から受信し、上定盤２の相対的な高さ位置とシリンダー１０の偏芯角を算出してオペレータに提供できる。
変位センサー１４の数は３つであれば、本発明の効果を十分奏すことが可能であるが、測定精度をさらに向上するために、４つ以上の、例えば６つの変位センサー１４を設けても良い。
【００４２】
制御装置１５は、ワークＷがキャリア５の保持孔８に正常に保持された状態で上定盤２を固定位置まで下降させたときの上定盤２の相対的な高さ位置と、シリンダー１０の偏芯角をそれぞれ基準値として予め記録しておく記憶媒体１６を有している。ここで、シリンダー１０の偏芯角の基準値の記録は、実際に上定盤２の回転軸とシリンダー１０の長手方向の軸が一致するように、シリンダー１０の芯が十分に調整された後に行うことが好ましい。
【００４３】
これら記録されたそれぞれの基準値と実際の測定値とを比較することにより、ワーク保持異常や装置異常の有無を判断することができる。例えば、図６に示すように、両面研磨装置において、ワークＷがキャリア５の保持孔８に正しく収まっていない場合、上定盤２が研磨開始前に固定位置まで下降したとき、上定盤２は、ワークＷがキャリア５の保持孔８に正しく収まっている場合と比べてより高い位置までしか下降できない。また、複数のワークＷの一部のみがキャリア５の保持孔に正しく収まっていない場合、上定盤２が傾くことによって、シリンダー１０の偏芯角も大きくなる。従って、基準値と比較して上定盤２の相対的な高さ位置がより高いか、あるいはシリンダー１０の偏芯角がより大きいかを確認することでワーク保持異常の有無を判断できる。
【００４４】
より具体的には、上定盤２が固定位置まで下降したときに上定盤２の相対的な高さ位置と、シリンダー１０の偏芯角、すなわち、図５に示すように、上定盤２の回転軸Ａとシリンダー１０の長手方向の軸Ｂが成す角度θの少なくともどちらか一方を算出し、その算出した値と基準値との差が閾値を超えた場合に、ワーク保持異常と判定する。また、ワークＷの加工中に上定盤２の相対的な高さ位置と、シリンダー１０の偏芯角θの少なくともどちらか一方を算出し、その算出した値と基準値との差が閾値を超えた場合に、装置異常と判定する。制御装置１５により、これら算出と判定を自動で行うことができる。
【００４５】
異常を判定する際に用いる閾値は、例えば実際に異常が発生した際に測定した上定盤２の相対的な高さ位置とシリンダー１０の偏芯角と基準値との差に基づいて決定することができる。閾値を超えた場合に、自動的にアラームを発生させるプログラムを制御装置１５に組み込むことにより、自動自己診断機能を実現できる。
なお、図５に示す角度θは、説明を明確にするために強調して表現してあるが、実際、角度θは僅かであり、目視でその変化を捉えることはできない。
【００４６】
上記では、本発明の加工装置について、両面研磨装置を例として説明したが、両面ラップ装置に適応することもでき、上記と同様の効果を奏するものとすることができる。
図４に本発明の両面ラップ装置を示す。図４に示すように、両面ラップ装置２１は上下方向に相対向して設けられた上下定盤２２、２３（ラップ定盤）を有している。下定盤２３はその中心部上面にサンギア２５を有し、その周縁部には環状のインターナルギア２６が設けられている。また、ワークＷを保持するキャリア２４の外周面には上記サンギア２５及びインターナルギア２６と噛合するギア部が形成され、全体として歯車構造をなしている。
【００４７】
キャリア２４には複数個の保持孔２７が設けられている。ラップされるワークＷはこの保持孔２７内に挿入されて保持される。キャリア２４は上下定盤２２、２３の間に挟み込まれ、下定盤２３が回転することで遊星歯車運動、すなわち、自転及び公転する。この際、ノズルから上定盤２２に設けられた貫通孔２８を介してワークＷと上下定盤２２、２３の間にスラリーを供給し、ワークＷの両面がラッピングされる。
【００４８】
上記両面研磨装置の説明と同様に、両面ラップ装置２１は、上定盤２２を上方から上下動可能に支持する上定盤支持機構のシリンダー３２に固定された水平板３０と、水平板３０の表面の高さ位置を測定する３つ以上の変位センサー３１と、変位センサー３１のそれぞれと接続した制御装置１５を有している。図４では省略されているが、シリンダー３２は接続部を介して上定盤２２と接続している。制御装置１５によって、変位センサー３１によって測定した水平板３０の表面の高さ位置から、上定盤２２の相対的な高さ位置と、シリンダー３２の偏芯角を算出できる。
【００４９】
上記のような本発明のワークの加工装置は、上定盤の高さ位置と、シリンダーの傾きを常時モニタリングでき、ワークの保持異常によるワークや加工装置の破損を防止したり、上定盤の静的精度を把握することにより、装置異常を検出してワークの品質の悪化を抑制できる。これにより、ワーク、研磨布、キャリアの破損による材料・部品交換のコストを削減でき、加工装置の運転停止時間を削減できる。その結果、製造コスト、生産性を大幅に改善できる。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例）
図１に示す本発明のワークの加工装置（両面研磨装置）を用い、直径３００ｍｍのシリコンウェーハの両面研磨を繰り返し行った。両面研磨装置は、１つの保持孔を有するキャリアを合計５枚有しているものとした。この際、研磨開始前のウェーハの保持異常の検出と、研磨中の装置精度の監視を行った。
【００５２】
両面研磨装置には、接触式の変位センサー（キーエンス製  ＧＴ−Ｈ１０）３つを、それぞれ均等な距離を保つようにして水平板の上方に設けた。図２に示すように、変位センサーの高さ位置を、上定盤が上昇している状態では、水平板の表面に接触しないが、上定盤が固定位置まで下降した状態では水平板の表面にちょうど接触するように調整した。
【００５３】
（保持異常の検出）
上定盤が固定位置まで下降したときに、上定盤の相対的な高さ位置とシリンダーの偏芯角を自動で算出し、これら算出値が両方ともそれぞれの閾値を超えた場合に保持異常と判断し、ウェーハを保持し直すように要求するプログラムを制御装置に組み込んだ。上定盤の相対的な高さ位置は、３つの算出値の平均値とした。閾値は、意図的にウェーハをキャリアの保持孔からはみ出させた状態で上定盤を固定位置まで下降させようとしたときの上定盤の相対的な高さ位置に基づいて決定した。従来は月に数回ウェーハの保持異常によりワークやキャリアの破損が発生していたが、本発明により、全ての保持異常を検出できた。図７に、ウェーハの保持異常が発生したときの上定盤の高さ位置の算出値を示す。
【００５４】
（装置精度の監視）
研磨中にシリンダーの偏芯角を算出し、算出したシリンダーの偏芯角からシリンダーの長手方向の軸が研磨面上でどの位置を指し示すのかを算出した。図８に示すように、研磨面上におけるシリンダーの軸の軌跡の最大幅Ｗを偏芯量、上定盤の回転軸と軌跡の中心までの距離ｄを芯ずれ量として定義した。図８に示すｘ、ｙは、図５に示すｘ、ｙ方向を示している。偏芯量と芯ずれ量を研磨中に監視することにより、上定盤の挙動と芯出し精度を定量的に監視することが可能となった。これにより、ウェーハの品質変動の原因が装置精度にあるのかの判断を迅速に行うことができた。偏芯量と芯ずれ量にそれぞれ管理値を設け、管理値を超えた場合に装置精度の悪化のアラームを発生させるようなプログラムを制御装置に組み込んだ。このアラームが発生した時点で装置の精度調整を実施するようにしたところ、ウェーハの平坦度（ＳＦＱＲｍａｘ）を３％改善できた。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５６】
１…両面研磨装置、  ２１…両面ラップ装置、
２、２２…上定盤、  ３、２３…下定盤、  ４…研磨布、
５、２４…キャリア、  ６、２５…サンギア、
７、２６…インターナルギア、  ８、２７…保持孔、
９…上定盤支持機構、  １０、３２…シリンダー、  １１…シャフト、
１２…接続部、  １３、３０…水平板、  １４、３１…変位センサー、
１５…制御装置、  １６…記憶媒体、  １７…フック、
１８…センタードラム、  １９…溝、  ２８…貫通孔、  ２９…アーム、
Ｗ…ワーク。
【図１】
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【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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