(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッピング装置(10)のインターナルギヤ(21)及びサンギヤ(18)とにそれぞれ噛合する外歯(31a)が周囲に形成され前記装置(10)の下定盤(12)と上定盤(14)との間に挟まれて自転しつつ公転する回転板(31)と、
前記回転板(31)の外周近傍に取付けられ前記上定盤(14)との間隔に応じた信号を出力する渦電流センサ(32)と、
前記回転板(31)に内蔵され前記渦電流センサ(32)の出力信号を送信する送信機(33)と、
前記送信機(33)から送信された電波を受信して前記上定盤(14)と渦電流センサ(32)との間隔を求める演算装置(34)と
を備え、
前記渦電流センサ(32)が取付けられる外周近傍とは、前記回転板(31)の半径をＲとし、前記渦電流センサ(32)の前記回転板(31)の中心からの距離をｒとするとき、（Ｒ／５）＜ｒ＜Ｒの条件を満たす範囲である
ことを特徴とする定盤形状計測装置。
【請求項２】
回転板(31)が自転しつつ公転することにより下定盤(12)と上定盤(14)の面修正を行う修正キャリヤである請求項１記載の定盤形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、修正キャリヤを用いてラッピング装置の定盤を修正する際に用いられる計測装置に関する。更に詳しくは、修正キャリヤにより修正研磨される定盤の形状をその修正研磨の際に直接計測する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体用ウェーハの表面粗さ、ウェーハ両面の平行度、ウェーハ表面の平坦度等のウェーハ表面に関する特性の良否は、製品としてのウェーハの品質に直接影響を及ぼす重要な要素である。このため、インゴットからスライスしたウェーハに対し、その上下両面を微細な砥粒によりラッピング加工を施すことにより、上記ウェーハ表面に関する特性を向上するとともに、スライスにより生じた加工歪の除去を行っている。このようなラッピング加工を行うラッピング装置は、一般に、流体圧シリンダにより吊り下げられた上定盤と、この上定盤に対向して設けられた下定盤と、該上定盤と下定盤との間に設けられかつウェーハが嵌挿される通孔を備えたキャリヤと、このキャリヤを自転しつつ公転させるためのインターナルギヤ及びサンギヤとを備える。このラッピング装置では、キャリヤの通孔にウェーハを保持させた状態でキャリヤを回転させ、上定盤と下定盤により挟まれたウェーハの上下両面をラッピング加工する。
【０００３】
このラッピング装置により多数枚のウェーハを繰返しラッピング加工していると、上下両定盤自体も、その表面が研磨され、その平坦度等が損なわれる。このような事態になると、高い平坦度を有する半導体ウェーハを得ることはできないことから、上下両定盤を定期的に研磨し、常に定盤の表面が所定の平坦度を有するように形状修正している。定盤の形状修正は、ウェーハを保持するキャリヤと同様の形状を有する修正キャリヤを用いて行われる。この修正キャリヤは定盤と同一の材料（例えば鋳鉄）やセラミックによりリング状に形成され、その周囲にはインターナルギヤ及びサンギヤとに噛合する外歯車が形成される。定盤の形状修正時に、修正キャリヤを上定盤と下定盤との間に挟み、インターナルギヤ及びサンギヤにより自転しつつ公転させることにより、修正キャリヤはそれぞれの定盤の表面を修正研磨するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、修正キャリヤを用いた定盤表面の修正研磨では、上下両定盤の円周方向におけるうねりを改善することができても、内外周高差の改善能力が低いという未だ解決すべき課題が残存していた。この内外周高差を改善するために、従来上下両定盤の回転と修正キャリヤの自公転の速度の組合わせ条件を適宜変更することが行われている。しかし、修正研磨が行われている際の定盤形状を直接に計測することが困難であるため、この条件は従来経験的に決定されている。このため、経験の差により修正研磨の時間に差を生じさせるとともに、その修正度合いに差を生じさせるという問題点が生じていた。
本発明の目的は、修正研磨が行われている際の定盤形状を直接計測し得るラッピング装置の定盤形状計測装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図４に示すように、ラッピング装置１０のインターナルギヤ２１及びサンギヤ１８とにそれぞれ噛合する外歯３１ａが周囲に形成され装置１０の下定盤１２と上定盤１４との間に挟まれて自転しつつ公転する回転板３１と、回転板３１の外周近傍に取付けられ上定盤１４との間隔に応じた信号を出力する渦電流センサ３２と、回転板３１に内蔵され渦電流センサ３２の出力信号を送信する送信機３３と、送信機３３から送信された電波を受信して上定盤１４と渦電流センサ３２との間隔を求める演算装置３４とを備え、渦電流センサ３２が取付けられる外周近傍とは、回転板３１の半径をＲとし、渦電流センサ３２の回転板３１の中心からの距離をｒとするとき、（Ｒ／５）＜ｒ＜Ｒの条件を満たす範囲であることを特徴とする定盤形状計測装置である。
【０００６】
この請求項１に係る定盤形状計測装置では、上下両定盤１２，１４を修正研磨する際に回転板３１を修正キャリヤとともに下定盤１２上に搭載し、回転板３１をサンギヤ１８と逆方向に自転させながらサンギヤ１８の回りをインターナルギヤ２１と同方向に公転させる。すると、渦電流センサ３２は、研磨される上定盤１４までの距離に対応した信号を出力する。このため、上定盤１４に内外周高差が生じていた場合には渦電流センサ３２から出力される信号は周期的な変動を有するカーブとして出力される。この信号は送信機３３により電波の形で出力され、演算装置３４はこの電波を受信して上定盤１４と渦電流センサ３２との間隔を求める。求められた値により研磨作業者は上定盤の内外周高差の有無及び箇所をその値により判断し、その内外周高差を是正すべく上下両定盤の回転と修正キャリヤの自公転の速度の組合わせ条件を適宜変更してその内外周高差を低減する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、回転板３１が自転しつつ公転することにより下定盤１２と上定盤１４の面修正を行う修正キャリヤである定盤形状計測装置である。
この請求項２に係る発明では、回転体３１自体が下定盤１２上に搭載される他の修正キャリヤとともに下定盤１２と上定盤１４の面修正を行うので、その面修正を行う時間を従来より短縮することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図５に一般的なラッピング装置１０を一部破断して示す。ラッピング装置１０は、下側の筺体１１内の上部に配置された下定盤１２と、アーム１３に吊り下げられた上定盤１４とを有している。下定盤１２は図示しないキャリヤを搭載して回転する円盤状体である。ラッピングを行うウェーハを図示しないキャリヤに保持させることにより、下定盤１２は回転してそのウェーハの下面をラッピングするように構成される。この下定盤１２は、上部にサンギヤ１８を有する駆動軸１８ａの外側に、上下一対のベアリング１９を介して回転自在に取り付けられる。そして、下定盤１２の外側には、インターナルギヤ２１が、上下一対のベアリング２２を介して回転自在に取り付けられている。
【０００９】
下定盤１２及びインターナルギヤ２１は、それらの下部にそれぞれ設けたギヤ１２ａ及び２１ａを介して、図示しないモータに接続される。駆動軸１８ａの上端には、上定盤１４を回転駆動するためのドライバ１８ｂが回転自在に設けられており、このドライバ１８ｂは、駆動軸１８ａの中空内部を同軸状に貫通して延び、かつ回転自在に支持された内側駆動軸（図示せず）の上端に連結される。この内側駆動軸と駆動軸１８ａとは、遊星歯車機構（図示せず）等により作動連結されており、ドライバ１８ｂは、駆動軸１８ａの回転に伴い、遊星歯車機構等を介してサンギヤ１８と逆方向に回転するようになっている。
【００１０】
上定盤１４は、その中央部分にドライバ１８ｂが挿通可能な中心孔１４ａが形成され、図示しないキャリヤにより保持されたウェーハを上から押圧しながら回転してそのウェーハの上面をラッピングする円盤状体である。この上定盤１４は上定盤吊り２３によって支持される。具体的には、上定盤１４を支持した上定盤吊り２３の上面に、ベアリング２４が固着され、このベアリング２４に、シリンダ２６のロッド２６ａが挿入される。そして、シリンダ２６が、筺体１１に立てられたポール２７のアーム１３によって支持される。このようにして、上定盤１４は上定盤吊り２３及びベアリング２４を介してシリンダ２６のロッド２６ａに回転自在に支持される。
【００１１】
このようなラッピング装置１０では、多数枚のウェーハをラッピング加工していると、上下両定盤１２，１４もその表面が研磨され、平坦度等が損なわれるため、その上下両定盤１２，１４を修正キャリヤ２８を用いて定期的に研磨して常に定盤の表面が所定の平坦度を有するように形状修正している。図１に示すように、本発明の定盤形状計測装置３０はこの修正キャリヤ２８を用いてその上下両定盤１２，１４を修正研磨する際に用いられる。この定盤形状計測装置３０は、回転板３１と、渦電流センサ３２と、その渦電流センサ３２の出力信号を送信する送信機３３と、送信機３３から送信された電波を受信する演算装置３４とを備える。
【００１２】
図１〜図３に示すように、回転板３１は、ラッピング装置１０のインターナルギヤ２１及びサンギヤ１８とにそれぞれ噛合する外歯３１ａが周囲に形成され、この実施の形態における回転板３１は、ラッピング装置１０の下定盤１２と上定盤１４との間に挟まれて自転しつつ公転することによりその下定盤１２と上定盤１４の面修正を行う修正キャリヤが用いられる。ただし、この回転板３１は上下両定盤１２，１４を修正研磨する際に用いられる修正キャリヤ２８と同一又はそれよりも薄いものに限定される。
【００１３】
図１及び図２に示すように、渦電流センサ３２及び送信機３３は回転板３１に内蔵され、この実施の形態では渦電流センサ３２の出力信号を増幅するためのアンプ３６が渦電流センサ３２と送信機３３の間に介装される。渦電流センサ３２、アンプ３６及び送信機３３の具体的な取付けは、図２に詳しく示すように、渦電流センサ３２、アンプ３６及び送信機３３を収容可能であって直径方向に長い凹溝３１ｂが回転板３１に設けられ、その凹溝３１ｂにそれぞれ収容されて取付けられる。渦電流センサ３２は検出部を上方に向けて回転板３１の外周近傍の凹溝３１ｂに取付けられる。ここで渦電流センサ３２が取付けられる外周近傍とは、回転板３１の半径をＲとし、渦電流センサ３２の回転板３１の中心からの距離をｒとするとき、（Ｒ／５）＜ｒ＜Ｒの条件を満たす範囲を意味するものとする。図２に示すように、このように取り付けられた渦電流センサ３２の上端は、回転板３１の上面よりも距離Ｌ１（例えば０〜１０ｍｍ）だけ下方に位置するように構成される。
【００１４】
本実施の形態における渦電流センサ３２は、上定盤１４側に向けた磁場を形成して上定盤１４の表面に渦電流を発生させ、その渦電流が渦電流センサ３２に近づくほど大きくなり、これに応じて渦電流センサ３２の図示しないコイルのインダクタンスも大きくなるものが使用される。即ち、渦電流センサ３２は発生した渦電流との距離が小さいほど、大きなアナログ電圧信号が出力され、その距離が大きくなると出力されるアナログ電圧信号も小さくなるように構成される。従って、下定盤１２に回転板３１を配置するとその渦電流センサ３２はその上側に対抗する上定盤１４の下面までの距離Ｌ２に対応したアナログ電圧信号を出力する。ここで、渦電流センサ３２の出力線３２ａは、アンプ３６を介して送信機３３に接続され、アンプ３６はそのアナログ電圧信号を増幅し、送信機３３はその増幅された信号を電波により送信するように構成される。
【００１５】
図１に示すように、演算装置３４は回転板３１とは別に設けられ、本実施の形態ではラッピング装置１０の操作装置にとともに設けられる。この演算装置３４は、送信機３３から送信された電波を受信して上定盤１４と渦電流センサ３２との間隔を求めるものであり、この実施の形態における演算装置３４は、送信機３３から発せられた電波を受信して渦電流センサ３２が出力したアナログ信号に相応するデジタル信号を出力する受信回路３４ａと、演算部としての演算回路３４ｂと、モニタ３４ｃとを具備している。受信回路３４ａから出力されたデジタル電圧信号は演算回路３４ｂに入力される。演算回路３４ｂは、受信回路３４ａから入力されたデジタル電圧信号に基づいて、渦電流センサ３２から上定盤１４の上面までの距離Ｌ２と回転板３１の上面までの距離Ｌ１との差ｄ＝Ｌ２−Ｌ１を演算する回路であり、この演算回路３４ｂにより演算された上定盤１４と渦電流センサ３２との間隔をモニタ３４ｃへ出力するように構成され、モニタ３４ｃはその出力信号に基づいて上定盤１４と渦電流センサ３２との間隔を数値表示するように構成される。
【００１６】
次に、定盤形状計測装置３０の動作について説明する。
まず、図４に示すように、上下両定盤１２，１４を修正キャリヤ２８を用いて研磨する際に回転板３１をその修正キャリヤ２８とともに下定盤１２上に搭載する。この実施の形態では３枚の修正キャリヤ２８を用いて修正研磨する場合を示し、回転板３１を下定盤１２上に搭載する際にその搭載位置及び渦電流センサ３２の位置を記憶しておく。そして図５に示すシリンダ２６のロッド２６ａを突出させて上定盤１４を下降させ、修正キャリヤ２８及び回転板３１を下定盤１２と上定盤１４で挟持させる。それとともに、上定盤１４の中心孔１４ａをドライバ１８ｂに嵌入させて係合させる。この状態で、インターナルギヤ２１とサンギヤ１８とを回転させると、サンギヤ１８とインターナルギヤ２１とに噛み合った修正キャリヤ２８及び回転板３１がサンギヤ１８と逆方向にそれぞれ自転しながらサンギヤ１８の回りをインターナルギヤ２１と同方向にそれぞれ公転する。このようにして、３枚の修正キャリヤ２８は自転しながらサンギヤ１８の周囲を公転することによりし、上下両定盤１２，１４の表面を修正研磨する。
【００１７】
修正キャリヤ２８の修正研磨の際に回転板３１もサンギヤ１８と逆方向に自転しながらサンギヤ１８の回りをインターナルギヤ２１と同方向に公転する。その回転板３１に設けられた渦電流センサ３２は、研磨される上定盤１４の上面までの距離Ｌ２に対応したアナログ電圧信号を出力する。この際、渦電流センサ３２を回転板３１の外周近傍に設けたので、回転板３１が自転することにより渦電流センサ３２の位置は上定盤１４の内周から外周に、更にその外周から内周に移動し、回転板３１が公転することにより渦電流センサ３２は上定盤１４上の円周方向に移動する。このように移動する渦電流センサ３２は上定盤１４の内周上面及び外周上面までの距離Ｌ２に対応したアナログ電圧信号を円周方向に移動しながら連続的に出力する。従って、上定盤１４に内外周高差が生じていた場合や上定盤１４に円周方向に内外周高差が生じていた場合には渦電流センサ３２から出力されるアナログ電圧信号は周期的な変動を有するカーブとして出力される。このアナログ電圧信号は、アンプ３６で増幅された後、送信機３３により電波の形で出力される。
【００１８】
一方、回転板３１とは別に設けられた演算装置３４の受信回路３４ａは、送信機３３から発せられた電波を受信して渦電流センサ３２が出力したアナログ信号に相応するデジタル信号を演算回路３４ｂに出力する。この演算回路３４ｂにより演算された上定盤と渦電流センサ３２との間隔をモニタ３４ｃへ出力し、モニタ３４ｃはその信号に基づいてその距離ｄを数値表示する。
【００１９】
モニタ３４ｃに表示された数値により研磨作業者は上定盤１４の内外周高差の有無を判断し、その内外周高差を是正すべく上下両定盤１２，１４の回転と修正キャリヤ２８の自公転の速度の組合わせ条件を適宜変更する。具体的に、上定盤１４の内周部が外周部に比較して厚い場合にはインターナルギヤ２１の回転と上定盤１４の回転方向及びその速度を略同一にして上定盤１４の外周部における修正キャリヤ２８の摺動速度を遅くするとともに、上定盤の内周部における修正キャリヤ２８の摺動速度を速めて上定盤の内周部における研磨を促進させる。逆に上定盤１４の外周部が内周部に比較して厚い場合にはサンギヤ１８の回転と上定盤の回転方向及びその速度を略同一にして上定盤の内周部における修正キャリヤ２８の摺動速度を遅くするとともに、上定盤１４の外周部における修正キャリヤ２８の摺動速度を速めてその外周部における研磨を促進させる。このような操作を繰り返すことにより上定盤１４の内外周高差が改善されると渦電流センサ３２から出力されるアナログ電圧信号における周期的なカーブはなくなり、モニタ３４ｃに表示される数値の変動が減少するので、所望の数値に至ったときに、ラッピング装置１０を停止させれば、上定盤１４は内外周高差が改善された状態で修正研磨される。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、インターナルギヤ及びサンギヤにそれぞれ噛合する外歯が周囲に形成され下定盤と上定盤との間に挟まれて自転しつつ公転する回転板と、回転板に設けられ上定盤との間隔に応じた信号を出力する渦電流センサと、回転板に設けられ渦電流センサの出力信号を送信する送信機と、送信機から送信された電波を受信して上定盤と渦電流センサとの間隔を求める演算装置とを備えたので、回転板を下定盤上に搭載して自転させながら公転させると、渦電流センサは、研磨される上定盤までの距離に対応した信号を出力する。このため、上定盤に内外周高差が生じていた場合には渦電流センサから出力される信号は周期的な変動を有するカーブとして出力される。この信号は送信機により電波の形で出力され、演算装置はこの電波を受信して上定盤と渦電流センサとの間隔を求める。この結果、求められた値により研磨作業者は上定盤の内外周高差の有無及び箇所をその値により判断し、その内外周高差を是正すべく上下両定盤の回転と修正キャリヤの自公転の速度の組合わせ条件を適宜変更してその内外周高差を改善することができる。
なお、回転板が自転しつつ公転することにより下定盤と上定盤の面修正を行う修正キャリヤであれば、回転体自体が下定盤上に搭載される他の修正キャリヤとともに下定盤と上定盤の面修正を行うので、その面修正を行う時間を従来より短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定盤形状計測装置を示す構成図。
【図２】その装置の回転板の構成を示す拡大断面図。
【図３】その回転板が修正キャリヤとともに下定盤上に配置された状態を示す平面図。
【図４】その回転板が下定盤と上定盤との間に挟まれた状態を示す縦断面図。
【図５】ラッピング装置の構成を示す正面図。
【符号の説明】
１０  ラッピング装置
１２  下定盤
１４  上定盤
１８  サンギヤ
２１  インターナルギヤ
３０  定盤形状計測装置
３１  回転板
３１ａ  外歯
３２  渦電流センサ
３３  送信機
３４  演算装置
【図１】
0003820895.tif 000002
【図２】
0003820895.tif 000003
【図３】
0003820895.tif 000004
【図４】
0003820895.tif 000005
【図５】
0003820895.tif 000006