(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の周囲を囲んで保持する基板キャリア部材と、
前記基板キャリア部材に保持された前記基板の上下面に対向して配設された上下一対の上側研磨部材および下側研磨部材と、
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材を前記基板の上下面に沿って互いに反対方向に直線揺動させるとともに、前記基板キャリア部材を前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の直線揺動方向と略直交する方向に直線揺動させる揺動機構と、
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤供給孔を介して、前記基板と前記上側研磨部材とが対向当接する上側当接部および前記基板と前記下側研磨部材とが対向当接する下側当接部に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤排出孔を介して、前記上側当接部および前記下側当接部に介在する前記研磨剤を排出する研磨剤排出機構とを備え、
前記研磨剤供給機構により前記研磨剤供給孔を介して前記研磨剤の供給制御を行うとともに前記研磨剤排出機構により前記研磨剤排出孔を介して前記研磨剤の排出制御を行って、前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整可能に構成されたことを特徴とする両面研磨装置。
【請求項２】
前記研磨剤供給機構および前記研磨剤排出機構は、前記基板の上下面の状態に応じて前記研磨剤の供給および排出制御を行って前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整することを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置。
【請求項３】
前記基板キャリア部材は、前記基板の厚みに合わせて厚み調整が可能に構成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の両面研磨装置。
【請求項４】
前記基板キャリア部材は、前記基板を嵌合保持する嵌合孔を有した複数の薄板枠部材を重ねて構成され、前記薄板枠部材の数を増減させることにより前記基板の厚みに応じて前記基板キャリア部材の厚み調整が可能に構成されたことを特徴とする請求項３に記載の両面研磨装置。
【請求項５】
前記基板キャリア部材は、前記基板と同様の厚さ及び少なくとも上下の表面が前記基板の上下面と同様の材質で形成され、前記基板の上下面と前記基板キャリア部材の上下面とが略一致するように前記基板を保持することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の両面研磨装置。
【請求項６】
前記上側研磨部材および前記下側研磨部材とドレッサーが装着されたドレス工具とを互いに略直交する方向に直線揺動させて、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材と前記ドレッサーとを当接させ、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の表面をドレッシングするドレス機構を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の両面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と研磨部材とを相対移動させて当接させ、当接部に研磨剤を供給しながら研磨加工する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような研磨装置の代表例としてＣＭＰ装置と称される研磨装置がある。ＣＭＰ装置は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により基板表面を超精密に研磨加工する技術として、ガラス基板やシリコン基板、半導体ウェーハなどの基板の研磨加工に広く利用されている。従来では、基板保持具に保持された基板と研磨パッドが装着された研磨ヘッドとが偏芯状態の対向姿勢で設けられており、これらを相対回転させて当接させ、基板と研磨パッドとの当接部に加工対象（シリコン基板、ウェーハ基板における層間絶縁膜や金属膜等）に応じたスラリー（Slurry）を供給して、研磨パッドと基板表面との間でスラリーによる化学的・機械的な研磨作用を起こさせて、基板表面を平坦に研磨加工する研磨装置が知られている。
【０００３】
また、上記のような回転式の研磨装置以外に、基板保持具に保持された基板と研磨部材（研磨パッドもしくはラップ定盤）とが対向姿勢で設けられており、基板表面と研磨部材の研磨面との当接部にスラリー（研磨剤）を供給しながら、基板と研磨部材とを基板表面に沿った方向にそれぞれ直線運動させて当接させ、基板表面を平坦に研磨加工する非回転式の研磨装置が知られている。このような非回転式の研磨装置を開示する公知文献として特許文献１および特許文献２に記載のものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００‐２１８５１４号公報
【特許文献２】特開２００２‐１６８３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような研磨装置に求められる重要な性能として、研磨領域における研磨レート（単位時間当たりの研磨量）の均一性がある。この研磨レートの均一性を良くするためには、Ｐｒｅｓｔｏｎの法則から、研磨領域内の各点における研磨圧が均一であるとすると、研磨領域内の各点における研磨部材（研磨パッドもしくはラップ定盤）の相対速度を均一にする必要がある。これを満足するために、回転式の研磨装置では、研磨パッドおよび基板の各回転速度を略同一にする必要があることが知られている。この条件を満足させると、基板表面（研磨領域）内の各点における研磨パッドの相対速度は、研磨パッドの半径と基板の半径との差に比例するようになり、これは一般に相対速度を高めるためには基板の半径と比べて十分に大きい半径を有する研磨パッドを用いる必要があることを意味し、その結果、研磨装置自体が大きくなるという課題があった。また、角形状の基板を研磨加工する場合、従来の回転式の研磨装置では、四角コーナー部に面崩れが発生しやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、研磨領域における研磨レートの均一性、すなわち研磨プロフィールの平坦性（基板表面の平面度）の向上と、研磨装置自体の小型化とを両立することができる両面研磨装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係る両面研磨装置は、基板の周囲を囲んで保持する基板キャリア部材と、前記基板キャリア部材に保持された前記基板の上下面に対向して配設された上下一対の上側研磨部材および下側研磨部材と、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材を前記基板の上下面に沿って互いに反対方向に直線揺動させるとともに、前記基板キャリア部材を前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の直線揺動方向と略直交する方向に直線揺動させる揺動機構と、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤供給孔を介して、前記基板と前記上側研磨部材とが対向当接する上側当接部および前記基板と前記下側研磨部材とが対向当接する下側当接部に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材に前記基板の上下面とそれぞれ対向するように形成された複数の研磨剤排出孔を介して、前記上側当接部および前記下側当接部に介在する前記研磨剤を排出する研磨剤排出機構とを備え、前記研磨剤供給機構により前記研磨剤供給孔を介して前記研磨剤の供給制御を行うとともに前記研磨剤排出機構により前記研磨剤排出孔を介して前記研磨剤の排出制御を行って、前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整可能に構成される。
【０００８】
上記両面研磨装置において、前記研磨剤供給機構および前記研磨剤排出機構は、前記基板の上下面の状態に応じて前記研磨剤の供給および排出制御を行って前記上側当接部および前記下側当接部における前記研磨剤の介在量を局所的に調整するように構成されることが好ましい。
【０００９】
上記両面研磨装置において、前記基板キャリア部材は、前記基板と同様の厚さ及び少なくとも上下の表面が前記基板の上下面と同様の材質で形成され、前記基板の上下面と前記基板キャリア部材の上下面とが略一致するように前記基板を保持するように構成されることが好ましい。
【００１０】
上記両面研磨装置において、前記基板キャリア部材は、前記基板の厚みに合わせて厚み調整が可能に構成されることが好ましい。そこで例えば、前記基板キャリア部材は、前記基板を嵌合保持する嵌合孔を有した複数の薄板枠部材を重ねて構成され、前記薄板枠部材の数を増減させることにより前記基板の厚みに応じて前記基板キャリア部材の厚み調整が可能に構成されることが好ましい。
【００１１】
上記両面研磨装置において、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材とドレッサーが装着されたドレス工具とを互いに略直交する方向に直線揺動させて、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材と前記ドレッサーとを当接させ、前記上側研磨部材および前記下側研磨部材の表面をドレッシングするドレス機構を備えて構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る両面研磨装置によれば、研磨剤供給機構により上側当接部および下側当接部に研磨剤を介在させた状態で、揺動機構により上側研磨部材と下側研磨部材とを互いに反対方向に直線揺動させるとともに、基板キャリア部材を上側研磨部材および下側研磨部材の直線揺動方向と略直交する方向に直線揺動させ、基板キャリア部材に保持された基板の上下面を研磨加工する。このため、基板の上下面における上側研磨部材および下側研磨部材の相対速度を均一にすることができ、これにより研磨レートの均一性すなわち研磨プロフィールの平坦性の向上を図ることができる。また、基板と研磨部材との相対速度を高めるために基板の半径と比べて十分に大きい半径を有する研磨部材を用いる回転式の研磨装置と比して装置自体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した両面研磨装置の概略構成を図１および図２に示している。この両面研磨装置１は、被研磨部材である基板１０を保持する基板保持機構２と、基板１０の表面（上下面）を研磨加工する基板研磨機構３と、基板１０の上下面の状態に応じて研磨剤の介在量を調整する研磨剤給排ユニット４と、上ラップ定盤３１ａおよび下ラップ定盤３１ｂの研磨面をドレッシングするドレス機構５と、基板保持機構２、基板研磨機構３、研磨剤給排ユニット４およびドレス機構５を含む装置全体の作動を制御するコントロールユニット６とを備えて構成される。なお、説明の便宜上、図１および図２中に付記する上、前および左と書いた矢印の方向を以下の説明において、上方、前方、左方とする。
【００１４】
基板保持機構２は、角形状のガラス基板等の基板１０の周囲を囲んで保持する基板キャリア２１と、基板キャリア２１を前後方向に直線揺動させるキャリア揺動機構２５とを備え、基板キャリア２１によって基板１０の周側面を当接保持させ、キャリア揺動機構２５により基板キャリア２１とともに基板１０を前後方向（Ｙ軸方向）に直線揺動（以下、Ｙ軸直線揺動という）させるように構成される。
【００１５】
基板キャリア２１は、図３に示すように、中央部に基板１０を嵌合保持する嵌合孔２２を有し、基板１０の被研磨面である上下面の前後左右幅よりも幾分大きな平板枠状に形成される。また、基板キャリア２１は、中央部に嵌合孔２２を有した複数の薄板枠部材２１ａ〜２１ｃを上下方向に重ねて（シーム状に）形成され、嵌合孔２２に嵌合保持される基板１０の厚みに応じてこの薄板枠部材を増減させて厚さ調整が可能になっている。基板キャリア２１の上下の最表層、すなわち薄板枠部材２１ａ，２１ｃは、基板１０と同一の材質で形成され、且つ研磨加工時に推測される研磨量（上下方向の除去量）よりも幾分厚く形成される。最表層の薄板枠部材２１ａ，２１ｃに挟まれて設けられる複数の薄板枠部材２１ｂ，…は、特に材質の制限はなく、基板キャリア２１の厚さ調整にはこの薄枠部材２１ｂ，…の数を増減させて行う。なお、バネや空気加圧等の内部構造体を有して厚み調整を可能に基板キャリア２１を構成してもよい。
【００１６】
基板キャリア２１に保持される基板１０は、基板キャリア２１の上下面（薄板枠部材２１ａの上面および薄板枠部材２１ｃの下面）と基板１０の被研磨面である上下面との高さ位置を一致させた状態で、嵌合孔２２内に嵌合保持される。
【００１７】
キャリア揺動機構２５は、後述する下研磨ステージ３５ｂを挟んで配設された左右の基台２９の上面に前後方向に平行に延びて固定された左右一対のガイドレール２６と、左右のガイドレール２６にそれぞれ嵌合されて前後に移動自在なキャリア支持部材２７と、キャリア支持部材２７を前後方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸駆動機構２８とを備えて構成される。ガイドレール２６は、直動ガイドあるいはリニアガイドとも称される直動軸受の支持レールが用いられ、左右のガイドレール２６にそれぞれ嵌合されたキャリア支持部材２７に基板キャリア２１の左端部および右端部が固定され、これにより基板キャリア２１が下研磨ステージ３５ｂ（下ラップ定盤３１ｂ）の上方を跨いだ状態で前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在に支持される。
【００１８】
Ｙ軸駆動機構２８は、公知の種々の駆動機構を用いることができるため、本明細書においては詳細図示を省略するが、例えば、基台２９内にガイドレール２６と平行に前後に延びて配設されたボールネジ及びこのボールネジを回転駆動するサーボモータと、ボールネジに嵌合保持されキャリア支持部材２７に固定されたボールナットとにより構成することができる。Ｙ軸駆動機構２８は、その作動がコントロールユニット６によって制御され、キャリア支持部材２７に固定された基板キャリア２１とともに基板１０をＹ軸直線揺動させる。
【００１９】
基板研磨機構３は、基板１０を挟んで上下一対の研磨機構からなり、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂをそれぞれ支持する上研磨ステージ３５ａおよび下研磨ステージ３５ｂと、上下研磨ステージ３５ａ，３５ｂに支持された上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを左右方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ直線揺動（以下、Ｘ軸直線揺動という）させる上定盤揺動機構３６ａおよび下定盤揺動機構３６ｂと、上下研磨ステージ３５ａ，３５ｂをそれぞれ昇降移動および水平移動させて上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを基板１０の上下面または後述するドレス機構５と対向する位置に移動させる上ステージ移動機構３０ａおよび下ステージ移動機構３０ｂとを備え、上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂをそれぞれ直線揺動させた状態で、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを基板１０の上下面に当接させ、研磨剤給排ユニット４により基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部に研磨剤を介在させながら押接させて基板１０の上下面を平坦に研磨加工するように構成される。
【００２０】
上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂは、基盤１０と対向する面に平面度の高い研磨面を有し、この研磨面には、図４に示すように、前後方向にほぼ等間隔で定盤溝３２ａ，３２ｂが多数形成され、研磨加工の際に研磨剤給排ユニット４から供給される研磨剤の拡散を促進させるようになっている。また、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの内部には、上下貫通して基板１０の上下面とそれぞれ対向する研磨剤供給孔３３ａ，３３ｂおよび研磨剤排出孔３４ａ，３４ｂが前後および左右方向（研磨面のほぼ全面）に交互に並んで複数形成されている。この研磨剤供給孔３３ａ，３３ｂには、後述する供給ライン４２，４２がそれぞれ接続されている。また、研磨剤排出孔３４ａ，３４ｂには、後述する排出ライン４６，４６がそれぞれ接続されている。なお、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの研磨面は、基板１０の被研磨面である上下面よりも２割程度大きな寸法に設定される。
【００２１】
上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂは、上研磨ステージ３５ａの下面に左右方向に平行に延びて固定された前後一対の上Ｘ軸レール３７ａおよび下研磨ステージ３５ｂの上面に左右方向に平行に延びて固定された前後一対の下Ｘ軸レール３７ｂと、上下Ｘ軸レール３７ａ，３７ｂにそれぞれ嵌合されて左右に移動自在な定盤支持部材３８ａ，３８ｂと、上下定盤支持部材３８ａ，３８ｂを左右方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ移動させる上下Ｘ軸駆動機構３９ａ，３９ｂとを備えて構成される。上下Ｘ軸レール３７ａ，３７ｂは、直動ガイドあるいはリニアガイドとも称される直動軸受の支持レールが用いられ、上下Ｘ軸レール３７ａ，３７ｂにそれぞれ嵌合された上下定盤支持部材３８ａ，３８ｂに上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂがそれぞれ固定され、これにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂが基板１０の上下面とそれぞれ対向した状態で左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に支持される。
【００２２】
上下Ｘ軸駆動機構３９ａ，３９ｂは、公知の種々の駆動機構を用いることができるため本明細書においては詳細図示を省略するが、Ｙ軸駆動機構２８と同様に、例えば、上下研磨ステージ３５ａ，３５ｂ内に上下Ｘ軸レール３７ａ，３７ｂと平行に左右に延びて配設されたボールネジ及びこのボールネジを回転駆動するサーボモータと、ボールネジに嵌合保持され上下定盤支持部材３８ａ，３８ｂに固定されたボールナットとにより構成することができる。上下Ｘ軸駆動機構３９ａ，３９ｂは、その作動がコントロールユニット６によって制御され、上下定盤支持部材３８ａ，３８ｂに固定された上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂをそれぞれＸ軸直線揺動させる。
【００２３】
なお、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂには、エアバッグ式等の加圧機構が設けられており、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを基板１０の上下面にそれぞれ当接させた状態、または後述するドレッサー５１ａ，５１ｂに当接させた状態において、加圧室の圧力を制御することにより研磨圧力またはドレス圧力を制御可能になっている。
【００２４】
研磨剤給排ユニット４は、加工対象に応じた種々の基板研磨用の研磨剤を貯留し、この研磨剤を基板研磨機構３に供給する研磨剤供給機構４１と、研磨供給機構４１から基板研磨機構３に吐出された研磨剤を上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂに導く供給ライン４２，４２と、基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部に介在する研磨剤を排出する研磨剤排出機構４５と、基板研磨機構３（上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂ）から排出された研磨剤を研磨剤排出機構４５に導く排出ライン４６，４６とを備え、研磨剤供給機構４１および研磨剤排出機構４５により基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部における研磨剤の介在量を調整するように構成される。
【００２５】
研磨剤供給機構４１は、加工対象に応じた種々の基板研磨用の研磨剤を貯留する貯留部、貯留部から導かれる研磨剤を圧送する圧送ポンプ、圧送ポンプから吐出された研磨剤の供給流路を切り替える流路切り替え弁、研磨剤の供給量を制御する供給制御弁などが配設され、その作動がコントロールユニット６によって制御される。供給ライン４２，４２は、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂの内部を通って上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂに導かれ、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの内部を上下貫通して形成された複数の研磨剤供給孔３３ａ，３３ｂに繋がっている。
【００２６】
研磨剤排出機構４５は、基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部に介在する研磨剤を吸引する吸引ポンプ、吸引ポンプによって吸引される研磨剤の排出流路を切り替える流路切り替え弁、研磨剤の排出吸引量を制御する排出制御弁などが配設され、その作動がコントロールユニット６によって制御される。排出ライン４６，４６は、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの内部を上下貫通して形成された複数の研磨剤排出孔３４ａ，３４ｂから延び、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂの内部を通って研磨剤排出機構４５につながっている。
【００２７】
ドレス機構５は、図５に示すように、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂにより移動した上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとそれぞれ対向する上ドレス機構５０ａおよび下ドレス機構５０ｂから構成される。上下ドレス機構５０ａ，５０ｂは、定盤研削用の研削砥石などからなる上下ドレッサー５１ａ，５１ｂと、上下ドレッサー５１ａ，５１ｂを支持する上下ドレッサーステージ５２ａ，５２ｂと、上下ドレッサーステージ５２ａ，５２ｂに支持された上下ドレッサー５１ａ，５１ｂをＹ軸直線揺動させる上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂとを備え、上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂにより上下ドレッサー５１ａ，５１ｂを直線揺動させて上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂに当接させ、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの研磨面を平坦にドレッシングするように構成される。なお、ドレス機構５は、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂにより移動した上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとそれぞれ対向するようにドレッサーステージを移動させる移動機構を有して一つのドレス機構から構成されてもよい。
【００２８】
上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂは、上述のキャリア揺動機構２５や上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂと同様に、上下ドレッサーステージ５２ａ，５２ｂに前後方向に平行に延びて固定された左右一対のＹ軸レールと、このＹ軸レールにそれぞれ嵌合されて前後に移動自在なドレッサー支持部材と、このドレッサー支持部材を前後方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸駆動機構とを備えて構成される。上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂは、その作動がコントロールユニット６によって制御され、上下ドレッサー５１ａ，５１ｂをＹ軸直線揺動させる。
【００２９】
コントローラユニット６は、キャリア揺動機構２５、上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂおよび上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂに設けられた各軸駆動機構をそれぞれ制御し、基板１０、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂおよび上下ドレッサー５１ａ，５１ｂの揺動方向、揺動幅および揺動数をそれぞれ制御する。これらの揺動条件は任意に設定可能であり、基板１０および上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの各揺動条件を所定値に設定することにより、図６に示すような各研磨軌跡を描くことが可能である。本実施形態における上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂは、基板１０の研磨加工の際、揺動数の限定は特にないが、揺動幅中心を対称にして互いに反対方向に基板１０の１割程度の揺動幅でＸ軸直線揺動される。
【００３０】
また、コントローラユニット６は、研磨剤供給機構４１および研磨剤排出機構４５に設けられた流路切り替え弁や制御弁等を制御し、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂに基板１０の上下面に対向して複数形成された研磨剤供給孔３３ａ，３３ｂおよび研磨剤排出孔３４ａ，３４ｂから供給または排出される研磨剤の供給量および排出吸引量を基板１０の上下面におけるエリア毎に可変させる制御を行う。例えば、基板１０の被研磨面である上下面の凹凸部を予め測定し、上下面における凸部のエリアには研磨剤を多く供給して研磨を促進させる等、基板１０の上下面の状態に応じて局所的に研磨剤の介在量が調整される。
【００３１】
さらに、コントロールユニット６は、両面研磨装置１に予め設定記憶された制御プログラム、および加工対象に応じて読み込まれた加工プログラムに基づいて、研磨材給排ユニット４により基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部に研磨剤を介在させて、基板保持機構２、基板研磨機構３およびドレス機構５に設けられた各機構の作動を制御することにより基板キャリア２１に保持された基板１０のＹ軸直線揺動、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂのＸ軸直線揺動、および上下ドレッサー５１ａ，５１ｂのＹ軸直線揺動をそれぞれ制御し、これにより基板１０の上下面の研磨加工、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの研磨面のドレッシングを行わせる。
【００３２】
このように構成される両面研磨装置１において基板１０の研磨加工を行う場合には、まず、基板キャリア２１と基板１０の上下面の高さ位置を一致させた状態で基板キャリア２１の嵌合孔２２内に基板１０を嵌合保持する。そして、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂにより上下研磨ステージ３５ａ，３５ｂを昇降移動および水平移動させて上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを基板１０の上下面にそれぞれ対向して位置させ、キャリア揺動機構２５により基板１０をＹ軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを互いに反対方向にＸ軸直線揺動させながら（基板１０を上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂと略直交する方向に直線揺動させる）、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを所定の研磨圧力で基板１０の上下面にそれぞれ押圧させる（上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂによって基板１０が上下方向から挟まれた状態となる）。
【００３３】
このとき、研磨剤供給機構４１および研磨剤排出機構４５により上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂに形成された複数の研磨剤供給孔３３ａ，３３ｂおよび研磨剤排出孔３４ａ，３４ｂを介して、加工対象に対応した研磨剤を基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部に基板１０の上下面の状態（凹凸部）に応じてエリア毎に研磨剤の介在量を調整しながら供給して基板１０の上下面の研磨加工を行う。
【００３４】
また、両面研磨装置１において上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂのドレッシングを行う場合には、まず、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂにより上下研磨ステージ３５ａ，３５ｂを昇降移動および水平移動させて上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを上下ドレス機構５０ａ，５０ｂとそれぞれ対向して位置させ、上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂにより上下ドレッサー５１ａ，５１ｂをＹ軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂをＸ軸直線揺動させながら、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを所定のドレス圧力で上下ドレッサー５１ａ，５１ｂにそれぞれ押圧させ、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの研磨面のドレッシングを行う。
【００３５】
以上のように両面研磨装置１では、キャリア揺動機構２５により基板１０をＹ軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを互いに反対方向にＸ軸直線揺動させながら、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを所定の研磨圧力で基板１０の上下面にそれぞれ押圧させて基板１０の上下面の研磨加工を行う。このため、基板１０の上下面における上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの相対速度を均一にすることができ、これにより研磨レートの均一性すなわち研磨プロフィールの平坦性の向上を図ることができる。また、基板と研磨部材との相対速度を高めるために基板の半径と比べて十分に大きい半径を有する研磨部材を用いる回転式の研磨装置と比して装置自体を小型化することができる。
【００３６】
さらに、研磨加工の際、基板キャリア２１が、基板キャリア２１と基板１０の上下面の高さ位置を一致させた状態で基板キャリア２１の嵌合孔２２内に基板１０を嵌合保持するので、基板１０の四角コーナー部の面崩れを防止することができる。また、上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを互いに反対方向にＸ軸直線揺動させるため、研磨加工時に発生する基板１０の振動を上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂが打ち消し合って低減させることができる。
【００３７】
また、両面研磨装置１では、研磨剤供給機構４１および研磨剤排出機構４５により上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂに形成された複数の研磨剤供給孔３３ａ，３３ｂおよび研磨剤排出孔３４ａ，３４ｂを介して、加工対象に対応した研磨剤を基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの各当接部に基板１０の上下面の状態（凹凸部）に応じてエリア毎に研磨剤の介在量を調整しながら供給して基板１０の上下面の研磨加工を行う。このため、研磨加工の際、基板１０と上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂとの当接部における研磨剤の介在量を均等化させる、あるいは基板１０の上下面における凸部のエリアに研磨剤を多く供給して研磨を促進させるなど、基板１０の上下面において局所的に修正研磨をすることができる。
【００３８】
また、両面研磨装置１では、上下ドレッサー揺動機構５５ａ，５５ｂにより上下ドレッサー５１ａ，５１ｂをＹ軸直線揺動させるとともに上下定盤揺動機構３６ａ，３６ｂにより上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂをＸ軸直線揺動させながら、上下ステージ移動機構３０ａ，３０ｂに設けられた加圧機構により上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂを所定のドレス圧力で上下ドレッサー５１ａ，５１ｂにそれぞれ押圧させ、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂの研磨面のドレッシングを行う。このため、上下ラップ定盤３１ａ，３１ｂは、研磨面を精密に修整して高い平面度を保つことができる。
【００３９】
なお、以上説明した実施形態では、研磨部材の一例として、上下ラップ定盤の研磨面を基板の上下面に対向当接させて研磨加工を行う形態の両面研磨装置を例示したが、本発明は他の研磨部材、例えば、発泡性のポリウレタン等で形成された研磨パッドを基板の上下面に対向当接させて研磨加工を行う形態の両面研磨装置においても同様に適用し、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用した両面研磨装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】上記両面研磨装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】上記両面研磨装置を構成する基板保持機構における基板キャリアの構成を示す説明図である。
【図４】上下ラップ定盤に形成された研磨剤供給孔および研磨剤排出孔の構成を示す説明図である。
【図５】上記両面研磨装置におけるドレス機構の構成を示す説明図である。
【図６】上記両面研磨装置における各研磨軌跡を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  両面研磨装置
２  基板保持機構
３  基板研磨機構
４  研磨剤給排ユニット
５  ドレス機構
１０  基板
２１  基板キャリア
２５  キャリア揺動機構
３１ａ  上ラップ定盤（上側研磨部材）
３１ｂ  下ラップ定盤（下側研磨部材）
３３ａ，３３ｂ  研磨剤供給孔（研磨剤通路）
３４ａ，３４ｂ  研磨剤排出孔（研磨剤通路）
３６ａ，３６ｂ  上下定盤揺動機構
４１  研磨剤供給機構
４５  研磨剤排出機構
５１ａ，５１ｂ  上下ドレッサー（ドレッサー）
５２ａ，５２ｂ  上下ドレッサーステージ（ドレス工具）
【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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