(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄平板に透孔が設けられて成るキャリヤと、該キャリヤの透孔内に配された板状のワークを、上下から挟むと共に該ワークに対して相対的に移動して研磨する研磨面を有する上下の定盤と、前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で運動をさせ、前記透孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを運動させる運動機構と、前記ワークと同等の厚さに形成され、前記キャリヤに前記ワークと共に保持され、ワークの両面研磨工程と同時に前記上下の定盤の両研磨面を修正する修正用部材とを具備し、
該修正用部材は、ワークよりも大径で内部にワークを収容可能なリング状に形成され、
前記キャリアの透孔は、前記修正用部材を収容可能な大きさの透孔に形成され、
該キャリアの透孔内に前記修正用部材を収容し、該修正用部材内にワークを収容してワークの研磨を行うことを特徴とする両面研磨装置。
【請求項２】
前記運動機構が、前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを旋回移動させるキャリヤ円運動機構であることを特徴とする請求項１記載の両面研磨装置。
【請求項３】
前記キャリヤ円運動機構は、前記キャリヤを保持するキャリヤホルダーと、前記上下の定盤の軸線に平行で前記キャリヤホルダーに軸着されるホルダー側の軸、および該ホルダー側の軸に平行であると共に所定の距離をおいて基体に軸着される基体側の軸を備え、該基体側の軸を中心に前記ホルダー側の軸を旋回させることでキャリヤホルダーを基体に対して自転しない円運動をさせる偏心アームと、該偏心アームを基体側の軸を中心に回転させる回転駆動装置とを具備することを特徴とする請求項２記載の両面研磨装置。
【請求項４】
前記偏心アームが複数設けられ、該複数の偏心アームは同期して円運動するよう、前記基体側の軸同士がタイミングチェーン等の同期手段によって連繋されていることを特徴とする請求項３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。両面研磨装置としては、従来から、エクスターナルギヤ（以下、「外歯車」という）とインターナルギヤ（以下、「内歯車」という）を異なる角速度で回転することによって、加工材料（以下、「ワーク」という）を担持した遊星歯車に相当するキャリヤを自転させるとともに公転させ、そのキャリヤの上下に配された研磨面を有する上下の定盤が、ワークを上下から挟むと共にワークに対して相対的に移動して研磨する遊星歯車機構を用いたものがある。この両面研磨装置は、ラッピング装置（ラップ盤）、またはポリシング装置として使用され、精度が高く、両面を同時に研磨できるため加工時間が短くて済み、半導体チップの素材となるシリコンウェーハ等の薄物研磨加工に適している。
【０００２】
【従来の技術】
従来の遊星歯車機構を用いたポリシング装置の構成について、図１１に基づいて説明する。
１１２は上定盤、１１４は下定盤であり、それぞれの表面には研磨布（クロス）が付けられており、その研磨布によって研磨面が形成されている。１１６は外歯車、１１８は内歯車である。また、１２０はキャリヤであり、このキャリヤ１２０に穿設された透孔内にワーク１２１が保持され、外歯車１１６と内歯車１１８と噛み合って回転する。
上定盤１１２は上定盤回し金１１２ａに連繋され、この上定盤回し金１１２ａから垂下したシャフト１１２ｂの先端にギヤ１１２ｃが設けられている。ギヤ１１２ｃはアイドルギヤ１１２ｄに、そのアイドルギヤ１１２ｄはギヤ１１２ｅに噛合している。このギヤ１１２ｅは、スピンドル１２６と一体に回転すべく、スピンドル１２６と同軸に設けられている。下定盤１１４は、その下定盤１１４に同軸に設けられたギヤ１１４ａを介し、スピンドル１２６に同軸に設けられたギヤ１１４ｂに連繋している。外歯車１１６は、その外歯車１１６に同軸に設けられたギヤ１１６ａを介し、スピンドル１２６に同軸に設けられた伝達ギヤ１１６ｂに連繋している。内歯車１１８は、その内歯車１１８に同軸に設けられたギヤ１１８ａを介し、スピンドル１２６に同軸に設けられた伝達ギヤ１１８ｂに連繋している。すなわち、このポリシング装置は、一つの駆動装置によって、外歯車１１６、内歯車１１８、上下の定盤１１２、１１４を回転駆動させる、いわゆる４ウェイ駆動方式となっている。
なお、スピンドル１２６は可変減速機１３２に連結され、その可変減速機１３２は、ベルト１３６を介してモータ１３４と連結されており、スピンドル１２６の回転速度を制御する。
【０００３】
この遊星歯車機構を用いたポリシング装置によれば、例えば、外歯車１１６の角速度に比べて内歯車１１８の角速度の方が大きくなるようにギヤ１１６ａと伝達ギヤ１１６ｂの回転比、およびギヤ１１８ａと伝達ギヤ１１８ｂの回転比がそれぞれ設定されている場合、外歯車１１６と内歯車１１８との間に噛合したキャリヤ１２０は、内歯車１１８の回転方向と同一方向（例えば、「反時計方向」とする）に公転し、且つ時計方向に自転する。また、下定盤１１４も同じく反時計方向に回転するが、上定盤１１２はアイドルギヤ１１２ｄが介在するので時計方向に回転する。
なお、研磨条件に応じて、キャリヤ１２０の回転方向および回転速度等は、外歯車１１６と内歯車１１８の角速度の設定によって変更することができる。
また、ワーク１２１の表裏の研磨面へは、スラリー等を含む液状の研磨剤が供給され、その液状の研磨剤の作用によってワーク１２１の研磨が好適になされる。
このポリシング装置によれば、キャリヤ１２０を複雑に運動させることができるため、研磨むらを防止して均一にワーク１２１（例えば、シリコンウェーハ）研磨できる。従って、ワークの平坦度を向上できる。また、ワーク１２１の両面を同時に研磨できるため、研磨効率を向上できる。
【０００４】
しかしながら、上記従来の遊星歯車機構を用いた両面研磨装置では、キャリヤ１２０が外歯車１１６と内歯車１１８の間で移動する構造になるため、最近のシリコンウェーハ等のワーク１２１の大型化に対応しにくい。すなわち、キャリヤ１２０の直径を、定盤の半径より大きくすることは不可能であり、定盤の研磨面を効率良く利用することができない。
また、従来の遊星歯車機構を用いた両面研磨装置では、複雑な歯車機構となっており、大型化することが難しく、大型の装置を製造するには材料、加工、配置スペース的な問題など、様々な面でコストが嵩んでしまう。
【０００５】
このため、本願出願人は、背景技術として次のような両面研磨装置を開発してある。図７は背景技術の説明図であり、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は断面図である。
この背景技術は、薄平板に透孔１２ａが設けられて成るキャリヤ１２と、そのキャリヤ１２の透孔１２ａ内に配された板状のワークであるウェーハ１０を、上下から挟むと共にそのウェーハ１０に対して相対的に移動して研磨する上下の定盤１４、１６とを備える両面研磨装置であって、キャリヤ１２を、キャリヤホルダー２２を介してキャリヤ１２の面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、透孔１２ａ内で上下の定盤１４、１６の間に保持されたウェーハ１０を旋回移動させるキャリヤ円運動機構２０（図３及び図４を参照）を具備する。
なお、上下の定盤１４、１６は、それぞれ回転（自転）運動するように設けられている。
【０００６】
図７の両面研磨装置では図８に示すようにウェーハ１０の研磨加工によって、上下の研磨面１４ａ、１６ａが、ウェーハ１０の保持される位置に対応して凹面状に片減りしてしまう。図８（ａ）は研磨加工を始める前の上下の定盤１４、１６とウェーハ１０の状態を示す断面図であり、図８（ｂ）は研磨加工を行った後の上下の定盤１４、１６とウェーハ１０の状態を示す断面図である。
このように、上下の研磨面１４ａ、１６ａが片減りするのは、主に、装置サイズの制約上、少数枚数のウェーハ１０を限定された大きさの定盤で加工することから、ウェーハ１０の配置が制約されることによって生じるものであり、上下の定盤１４、１６は自転することから、上下の研磨面１４ａ、１６ａには、摩耗量の多い部分がリング状にあらわれる。すなわち、図７の両面研磨装置の程度に偏心した自転しない円運動によっては、ウェーハ１０の中央部付近に対応する上下の研磨面１４ａ、１６ａ（半径の中央付近）について研磨に利用される頻度が高いのに比べ、ウェーハ１０の周辺に対応すると共に半径の両端側（円の中心よりと円の外周よりの部位）に対応する上下の研磨面１４ａ、１６ａについて研磨に利用される頻度が低いため、上記のような片減りが発生し、その均一性が失われてしまう。
このような上下の研磨面１４ａ、１６ａの使用度の差異によって、図８（ｂ）に示すように、ウェーハ１０が凸レンズ状（断面太鼓状）に研磨されてしまうのである。
【０００７】
そこで、研磨面１４ａ、１６ａを平坦に修正すべく、図９に示すように、研磨工程の後、研磨面の修正リング６２を、修正用のキャリヤ６０に保持させて、その修正用のキャリヤ６０を研磨工程のキャリヤ１２（図７参照）と同様に運動させることで、研磨面１４ａ、１６ａのすり減っていなかった部分をすり減らす方法が考えられる。この修正リング６２は、修正用のキャリヤ６０に大きく形成された大型の透孔６０ａ内に配されて保持されると共に、内周部にウェーハ１０の径に相当する大きさの透孔６２ａが形成されたリング状に形成されており、ウェーハ１０の研磨工程とは別の工程（研磨面の修正工程）で使用される。また、修正リング６２は、ガラスやセラミック等で形成され、その表面が適度に粗く設けられたものが、研磨面１４ａ、１６ａを効率よく修正できる。例えば、ポーラス状の素材のもので、耐久性を考慮して、若干厚いものを利用することが考えられる。この修正リング６２によれば、図１０に示すように片減りの発生した研磨面１４ａ、１６ａを修正できる。図１０（ａ）は研磨工程を始める前の状態を示す断面図であり、図１０（ｂ）は研磨工程を行った後の状態を示す断面図であるが、研磨面１４ａ、１６ａは修正リング６２の作用によって平坦に修正され、図１０（ｂ）のようにウェーハ１０を平坦に研磨できるようにすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、研磨によって劣化した研磨面１４ａ、１６ａの形状を修正（シーズニング）するために、研磨工程とは別工程において、研磨面１４ａと研磨面１６ａとの間に修正リング６２等を入れるのでは、両面研磨装置の稼働率が低下してしまうという課題があった。すなわち、ワーク用のキャリヤ１２と、修正用のキャリヤ６０を入れ替えなければならず、時間がかかってしまう。特に、ワークを自転しない円運動をするキャリヤ１２に保持させて研磨することから、研磨面１４ａ、１６ａが劣化し易く、研磨面１４ａ、１６ａの修正工程を頻繁にすることを要し、加工効率を著しく低下させると共に、自動化が困難になる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ワーク加工中にシーズニングツール（修正用部材）を好適に作用させることにより、クロス等によって形成される研磨面の状態を一定に保ち、ワークの研磨精度を向上できると共に稼働効率の優れた両面研磨装置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、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明に係る両面研磨装置は、薄平板に透孔が設けられて成るキャリヤと、該キャリヤの透孔内に配された板状のワークを、上下から挟むと共に該ワークに対して相対的に移動して研磨する研磨面を有する上下の定盤と、前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で運動をさせ、前記透孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを運動させる運動機構と、前記ワークと同等の厚さに形成され、前記キャリヤに前記ワークと共に保持され、ワークの両面研磨工程と同時に前記上下の定盤の両研磨面を修正する修正用部材とを具備し、該修正用部材は、ワークよりも大径で内部にワークを収容可能なリング状に形成され、前記キャリアの透孔は、前記修正用部材を収容可能な大きさの透孔に形成され、該キャリアの透孔内に前記修正用部材を収容し、該修正用部材内にワークを収容してワークの研磨を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、前記運動機構が、前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透孔内で上下の定盤の間に保持された前記ワ−クを旋回移動させるキャリヤ円運動機構であることで、滑らかな運動でワークを好適に研磨できる。
【００１２】
また、前記キャリヤ円運動機構は、前記キャリヤを保持するキャリヤホルダーと、前記上下の定盤の軸線に平行で前記キャリヤホルダーに軸着されるホルダー側の軸、および該ホルダー側の軸に平行であると共に所定の距離をおいて基体に軸着される基体側の軸を備え、該基体側の軸を中心に前記ホルダー側の軸を旋回させることでキャリヤホルダーを基体に対して自転しない円運動をさせる偏心アームと、該偏心アームを基体側の軸を中心に回転させる回転駆動装置とを具備することで、簡単な構成であるが、キャリヤホルダーに保持されたキャリヤを好適に自転しない円運動させることができる。
【００１３】
また、前記偏心アームが複数設けられ、該複数の偏心アームは同期して円運動するよう、前記基体側の軸同士がタイミングチェーン等の同期手段によって連繋されていることで、簡単な構成でキャリヤを好適且つ安定的に運動させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、本発明の前提となる両面研磨装置の構成について、図３及び図４に基づいて説明する。
図３は本発明にかかる両面研磨装置の一実施例を模式的に示した斜視組み立て図であり、図４は図３の実施例が作動している際の各構成の位置関係を示す側断面図である。
本実施例は、板状のワークであるシリコンのウェーハ１０を研磨する両面研磨装置であり、薄平板に透孔１２ａが設けられて成るキャリヤ１２と、そのキャリヤ１２の透孔内に配されたウェーハ１０を、上下から挟むと共にウェーハ１０に対して相対的に移動して研磨する上下の定盤１４、１６とを備える。上下の定盤１４、１６のそれぞれの表面には、クロスと呼ばれる研磨布１４ａ、１６ａが付けられており、その研磨布１４ａ、１６ａによって研磨面が形成されている。ウェーハ１０は、円形であり円形の透孔１２ａ内に遊嵌されており、透孔１２ａの中ではフリーに自転可能なサイズになっている。
キャリヤ１２は、例えば、ガラスエポキシ板で形成され、厚さ０、８ｍｍのウェーハ１０に対して厚さ０、７ｍｍ程度に設定されたものが一般的である。
【００１５】
２０はキャリヤ円運動機構であり、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２の面と平行な面内で運動をさせ、透孔１２ａ内で上下の定盤１４、１６の間に保持されたウェーハ１０を運動させる運動機構の一例である。本実施例におけるキャリヤ円運動機構２０は、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２の面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、透孔１２ａ内で保持されて上定盤１４と下定盤１６とによって挟持されたウェーハ１０を旋回移動させる。すなわち、キャリヤ１２の厚さを考えない場合に、キャリヤ１２の面と同一の面内で、そのキャリヤ１２に自転しない円運動をさせる。
このキャリヤ円運動機構２０の具体的な構成について以下に説明する。
【００１６】
２２はキャリヤホルダーであり、リング状に形成されており、キャリヤ１２を保持している。
ここで、キャリヤ１２とキャリヤホルダー２２とを連繋する連繋手段５０について説明する。図５は連繋手段５０の一例を示す部分断面図である。
連繋手段５０は、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２が自転しないと共に、そのキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収するように、キャリヤホルダー２２へ連繋させることで保持させている。
本実施例の連繋手段５０では、図５に示すように、キャリヤホルダー２２側に設けられたピン２３と、ピン２３に遊嵌すべくキャリヤ１２にそのキャリヤ１２の熱膨張による伸び方向（本実施例では円形のキャリヤ１２の径方向）へクリアランスが設けられて形成された穴１２ｂとを備える。穴１２ｂのクリアランスは、少なくともキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収する方向に好適に設ければよく、例えば、長穴に形成されていればよい。
【００１７】
また、本実施例において、キャリヤ１２は、その外周縁についても熱膨張した際に好適にスライドできるように、キャリヤホルダー２２の内周面２２ａとの間にクリアランスが生じるように形成されている。すなわち、内周面２２ａの内径よりもキャリヤ１２の外径が、所定の寸法小径に形成されている。
そして、上述したようにキャリヤ１２の熱膨張を考慮してクリアランスを設けておいたキャリヤ１２の穴１２ｂを、キャリヤホルダー２２のピン２３に嵌めることで直接的にセットしてある。
このようにキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収する連繋手段５０を備えることで、簡単な構成でキャリヤ１２をキャリヤホルダー２２に対して回り止めをした状態に好適に連繋させることができる。
これにより、キャリヤ１２の伸びを好適に逃がして吸収することができ、キャリヤ１２の変形を防止できる。また、キャリヤ１２は、キャリヤホルダー２２に嵌めることで装着する構成であるので、装着時における作業の簡素化がなされる。
【００１８】
次に、キャリヤホルダー２２に備えられるキャリヤ１２の高さ調整機能について説明する。
２３ａはフランジ部であり、ピン２３の中途部にワッシャー形状に一体に設けられている。このフランジ部２３ａは、キャリヤホルダー２２側に設けられ、キャリヤ１２を保持すべく直接的に支持する支持部になっている。ピン２３のフランジ部２３ａの下方には、ピン２３をキャリヤホルダー２２の下段部２２ｂに装着可能にネジ部２３ｂが設けられている。そのネジ部２３ｂキャリヤホルダー２２の下段部２２ｂに螺合する度合いを調整することで、フランジ部２３ａの高さ調整が可能に設けられている。このようにフランジ部２３ａを設けたことで、キャリヤ１２の高さ位置を好適に調整して、キャリヤホルダー２２でキャリヤ１２を適切に保持することができる。
【００１９】
すなわち、フランジ部２３ａの高さを調整すれば、下定盤１６の研磨布１６ａが消耗して薄くなった場合等、条件の変化に好適に対応でき、その下定盤１６の研磨布１６ａ面とほぼ同じ高さで、キャリヤ１２が撓みを生じないように好適に保持できる。従って、キャリヤ１２を水平に好適に保持することができ、ウェーハ１０の研磨割れや、研磨精度劣化を防止することができる。
また、フランジ部２３ａの表面によって、キャリヤ１２の外周面を部分的に受けることになり、キャリヤ１２の伸縮による摺動を好適に支持することができる。すなわち、キャリヤ１２の外周面（下面）とキャリヤホルダー２２側の上面との接地面積を小さくすることができるため、滑り摩擦抵抗を低減でき、キャリヤ１２は好適に摺動できる。これにより、キャリヤ１２の熱等による伸縮力が好適に開放され、キャリヤ１２の歪みの発生を防止できる。
【００２０】
以上の実施例では、ピン２３のフランジ部２３ａの高さを調整することで、キャリヤ１２の支持高さを調整したが、本発明はこれに限られないのは勿論であり、キャリヤ１２を所定の高さに支持できる好適な手段であれば、その構成は特に限定されるものではない。
例えば、キャリヤホルダー２２自体を昇降させる機構を設け、キャリヤ１２を保持すべく支持する支持部が基本的にキャリヤホルダー２２の下段部２２ｂの上面であってもよい。なお、下段部２２ｂの上面は、滑り性を向上させるため、凹凸を設けてもよいのは勿論である。
【００２１】
次に、図３及び 図４に基づいてキャリヤ円運動機構２０の他の構成について説明する。
２４は偏心アームであり、上下の定盤１４、１６の軸線Ｌに平行でキャリヤホルダー２２に軸着されるホルダー側の軸２４ａ、およびそのホルダー側の軸２４ａに平行であると共に所定の距離をおいて基体３０（図４参照）に軸着される基体側の軸２４ｂを備える。すなわち、クランク機構のクランクアームと同様な機能を備えるように形成されている。
この偏心アーム２４は、本実施例では基体３０とキャリヤホルダー２２との間の４ヶ所に配され、キャリヤホルダー２２を支持すると共に、基体側の軸２４ｂを中心にホルダー側の軸２４ａを旋回させることで、キャリヤホルダー２２を基体３０に対して自転しない円運動をさせる。ホルダー側の軸２４ａは、キャリヤホルダー２２の外周面に突起して設けられた軸受け部２２ｃに回転可能に挿入されて軸着されている。これにより、キャリヤ１２は上下の定盤１４、１６の軸線Ｌから偏心Ｍして旋回（自転しない円運動）する。その円運動の半径は、ホルダー側の軸２４ａと基体側の軸２４ｂとの間隔（偏心Ｍの距離）と同じであり、キャリヤ１２の全ての点が同一の小円の軌跡を描く運動となる。
【００２２】
また、２８はタイミングチェーンであり、各偏心アーム２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定されたスプロケット２５（本実施例では４個）に掛け回されている。このタイミングチェーン２８と４個のスプロケット２５は、４個の偏心アーム２４が同期して円運動するよう、４個の基体側の軸２４ｂ同士を連繋して同期させる同期手段を構成している。この同期手段は、簡単な構成であり、キャリヤ１２を好適且つ安定的に運動させることができる。これによって研磨精度を向上でき、ウェーハの平坦度を向上できる。なお、同期手段としては、本実施例に限られることはなく、タイミングベルト、またはギア等を用いてもよいのは勿論である。
３２はモータ（例えば、ギャードモータ）であり、３４は出力軸に固定された出力ギヤである。出力ギア３４は偏心アーム２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定されたギア２６に噛合している。これにより、偏心アーム２４を基体側の軸２４ｂを中心に回転させる回転駆動装置が構成されている。
【００２３】
なお、回転駆動装置としては、各偏心アーム２４にそれぞれ対応して配された複数のモータ（例えば、電動モータ）を利用することもできる。電動モータであれば、電気的に同期を取ることで、複数の偏心アーム２４を同期運動させ、キャリヤ１２をスムースに運動させることができる。
また、本実施例では偏心アーム２４を４個配設した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、偏心アーム２４は最低３個あれば、キャリヤホルダー２２を好適に支持することができる。
さらに、直交する２軸の直線運動の合成によって２次元運動を得ることができるＸＹテーブルの移動体と、前記キャリヤホルダー２２とを一体化して運動できるようにすれば、１個の偏心アーム２４の駆動によって、キャリヤホルダー２２を自転しない円運動させることができる。すなわち、ＸＹテーブルの直交する２軸に延びるガイドによって案内されることで、前記移動体は自転しない運動をするのであって、この移動体の運動をキャリヤホルダー２２の運動（自転しない円運動）に好適に利用できる。
また、偏心アーム２４を用いず、ＸＹテーブルの駆動手段、例えばＸ軸およびＹ軸のそれぞれに配されたサーボモータとタイミングチェーンまたはボールネジ等から成る駆動機構を利用（制御）することで、前記移動体と一体化したキャリヤホルダー２２を運動（自転しない円運動）させることもできる。この場合は、２個のモータを使用することになるが、モータを制御することで円運動の他にも自転しない種々の２次元運動を得ることができ、その運動をウェーハ１０の研磨に利用できる。
【００２４】
３６は下定盤回転用モータであり、下定盤１６を回転させる動力装置である。例えば、本実施例のように、ギャードモータを用いることができ、その出力軸は下定盤１６の回転軸に直結させてもよい。
３８は上定盤回転用動力手段であり、上定盤１４を回転させる。下定盤回転用モータ３６および上定盤回転用動力手段３８は、回転方向および回転速度を自由に変更できるものとすれば、種々の研磨仕様に柔軟に対応できる。
また、この両面研磨装置では、キャリヤ１２の透孔１２ａ内に配されたウェーハ１０を、図２に示すように上定盤１４と下定盤１６でサンドイッチにして、そのウェーハの研磨加工がなされる。この際、ウェーハ１０が挟圧される力は、主に上定盤１４側に設けられた加圧手段（図示せず）による。なお、空気圧を利用し、エアバック方式で上定盤１４のウェーハ１０への押圧力を調整するようにしてもよい。空気圧を制御することで好適かつ容易に加圧力を調整できる。なお、上定盤１４側には加圧手段の他に上定盤１４を昇降動させる昇降装置４０が設けられ、ウェーハ１０の給排のときなどに作動する。
【００２５】
次に、シーズニングツール（修正用部材）の参考例について、図１及び図２に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）はウェーハ１０及び修正用部材１５が保持されたキャリヤ１２を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の断面図である。
修正用部材１５は、ワークであるウェーハ１０と同等の厚さに形成され、キャリヤ１２にウェーハ１０と共に保持され、ウェーハ１０の両面研磨工程と同時に上下の定盤１４、１６の両研磨面１４ａ、１６ａを修正する。
修正用部材１５は、板状に形成され、キャリヤ１２のウェーハ１０が保持されない部位に設けられた修正用部材用の透孔１３内に配されて保持されている。すなわち、キャリヤ１２にウェーハ１０を入れるための穴（透孔１２ａ）が開けられ、その穴の間に別の穴（修正用部材用の透孔１３）を開け、ウェーハ１０とほぼ同じ厚さのシーズニングツール（修正用部材１５）を入れてある。これにより、研磨面１４ａ、１６ａの修正機構を容易且つ好適に構成できる。
【００２６】
このように、修正用部材１５を配することで、ウェーハ１０の研磨工程と同時に研磨面１４ａ、１６ａの修正を行うことができ、図２に示すように、その研磨面１４ａ、１６ａの状態を平坦な一定状態に保つことができる。図２（ａ）は研磨工程を始める前の状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は研磨工程を行った後の状態を示す断面図であるが、研磨面１４ａ、１６ａは均一に維持され、ウェーハ１０は平坦に研磨される。
従って、ウェーハ（ワーク）の研磨精度を向上させることができると共に、修正工程を別に行うことを要しないため、加工効率を向上できる。
また、修正用部材１５を利用すれば、キャリヤについて、ワークを保持するキャリヤと、研磨面の修正用のキャリヤとに分ける必要がなく単純化できるという利点もある。
【００２７】
次に、図６に基づいて本発明にかかる実施例について説明する。図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は断面図である。
本実施例の修正用部材５５は、キャリヤ１２のワーク（ウェーハ１０）が保持される透孔１２ａよりも大きく形成された大型の透孔５３内に配されて保持されると共に、内周部にウェーハ１０が保持される透孔５５ａが形成されたリング状である。
この構成によっても、前記と同等の効果を得ることができる。
なお、以上に使用される修正用部材１５、５５は、安価なガラス材或いはセラミックス材を利用すればよく、製造コストを高くするものではない。
【００２８】
次に、本発明にかかる両面研磨装置の使用方法の一例について説明する。
先ず、キャリヤ１２を運動させないで、上定盤１４と下定盤１６とを回転速度の絶対値は同じであるが反対方向へ回転させた場合を説明する。すなわち、図３に示すように、例えば、上定盤１４は時計回転をさせ、下定盤１６は反時計回転させる。この場合は、全く反対方向に摩擦力が作用するから、その運動力が相互に相殺されて、理論的にはウェーハ１０は止まった状態で両面の研磨がなされる。但し、この場合には、上定盤１４および下定盤１６では、その外周へ向かう程その周速度が大きくなる。従って、ウェーハ１０の上下の定盤１４、１６の軸線Ｌに対応する部分から遠い部分ほど研磨が促進され、ウェーハ１０が均一に研磨されない。
【００２９】
次に、キャリヤ１２を前述した構成からなる運動機構によって、自転しない円運動をさせることによる研磨作用について説明する。
上下の定盤１４、１６の回転を考えず、キャリヤ１２の自転しない円運動のみを考えた場合、その自転しない円運動によれば、運動をする部材（キャリヤ１２）の全ての点で全く同じ運動がなされることになる。これは、全ての点が同一の運動となる意味で、一種の揺動運動であり、揺動運動の軌跡が円になったと考えればよい。
従って、自転しない円運動をするキャリヤ１２を介し、ウェーハ１０を旋回移動すれば、この運動による作用に限っていえば、ウェーハ１０の両面は均一に研磨される。
【００３０】
そして、上定盤１４と下定盤１６の回転運動と、キャリヤ１２の自転しない円運動とを同時に作動させた場合は、ウェーハ１０が透孔１２ａの中で回転可能に保持されているため、特に上定盤１４と下定盤１６の回転速度の絶対値に差をつけた場合（一方の定盤に対して他方の定盤の回転速度を速くした場合）、ウェーハ１０は、その回転速度の速い側の定盤の回転方向へ、連れ回りする。すなわち、ウェーハ１０は所定の方向へ自転することになる。
このようにウェーハ１０が自転することで、上定盤１４および下定盤１６では、その外周へ向かう程その周速度が大きくなっているが、その影響をなくすことができ、ウェーハ１０を均一に研磨できる。
なお、ウェーハ１０の両面を均一に研磨するには、上定盤１４と下定盤１６の回転速度を交互に一方が速くなるように制御すればよい。
【００３１】
次に、本発明にかかる両面研磨装置の使用方法の他の例について説明する。
以上の実施例では、複数の透孔１２ａが設けられ、複数のワーク（ウェーハ１０）を同時に研磨する場合について説明したが、本発明ではこれに限らず、例えば、キャリヤ１２には大型なワークが保持される透孔１２ａを一個のみ設け、その大型ワークの両面を研磨する研磨装置としても利用できる。なお、大型なワークとしては、液晶に用いる矩形状のガラス板、或いは枚葉で加工されるウェーハ（円形）等のワークがある。
この場合、大型なワークは、キャリヤ１２の中心からその周縁近傍付近にわたってほぼ全面的に配されることになる。このとき、キャリヤ１２による自転しない円運動を主に利用して研磨し、上定盤１４および下定盤１６の回転速度は、研磨むらが発生しない程度に遅くすれば、ワークの全体面について均一に且つ好適に研磨できる。すなわち、上定盤１４および下定盤１６では、周速度の違いで外周ほど研磨作用が大きくなるが、その回転速度がキャリヤ１２の自転しない円運動に比べて非常に遅ければ、研磨作用に直接的には殆ど関与させないようにすることができる。そして、上定盤１４および下定盤１６を回転させることは、ワークに接触する定盤面を常に更新させ、液状の研磨剤をワークの全面へ平均的に供給するなど、研磨作用を良好にするため、間接的に好適に寄与できる。
【００３２】
以上の実施例では、連繋手段５０によって連繋され、一体に運動するキャリヤ１２とキャリヤホルダー２２が、自転しない円運動をするように、キャリヤ円運動機構２０を備える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一体に運動するキャリヤ１２とキャリヤホルダー２２にかかる運動機構については、適宜選択的に設定すればよい。例えば、本発明は、一体に運動するキャリヤ１２とキャリヤホルダー２２を、自転させると共に直線往復運動させる運動機構を備える場合にも、好適に適用できる。
【００３３】
以上の実施例ではポリシング装置について説明したが、本発明はラッピング装置にも好適に適用できるのは勿論である。
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の両面研磨装置によれば、修正用部材を、ワークよりも大径で内部にワークを収容可能なリング状に形成し、キャリアの透孔を、修正用部材を収容可能な大きさの透孔に形成し、該キャリアの透孔内に修正用部材を収容し、該修正用部材内にワークを収容してワークの研磨を行うようにしたので、ワークの両面研磨工程と同時に上下の定盤の両研磨面を修正することができ、クロス等によって形成される研磨面の状態を一定に保つことができる。
このため、ワークの研磨精度を向上できると共に、修正工程の時間を省略することができ、研磨装置の稼働率を向上できるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  修正用部材の一参考例を示す説明図である。
【図２】  図１の実施例による作用を示す断面図である。
【図３】  本発明にかかる両面研磨装置全体の一実施例を示す斜視図である。
【図４】  図３の実施例を示す断面図である。
【図５】  キャリヤとキャリアホルダーの連繋手段の一実施例を示す説明図である。
【図６】  本発明にかかる修正用部材の実施例を示す説明図である。
【図７】  背景技術を説明する説明図である。
【図８】  背景技術の作用を説明する断面図である。
【図９】  他の背景技術を説明する説明図である。
【図１０】  他の背景技術の作用を説明する断面図である。
【図１１】  従来技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ
１２  キャリヤ
１２ａ  透孔
１２ｂ  穴
１３  修正用部材用透孔
１４  上定盤
１４ａ  研磨面
１５  修正用部材
１６  下定盤
１６ａ  研磨面
２０  キャリヤ円運動機構
２２  キャリヤホルダー
２３  ピン
２３ａ  フランジ部
２３ｂ  ネジ部
２４  偏心アーム
２４ａ  ホルダー側の軸
２４ｂ  基体側の軸
２８  タイミングチェーン
３０  基体
５０  連繋手段
５５  修正用部材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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