JP4209576B2 - 修正方法及び修正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は修正方法及び修正装置に関し、特に、ラッピング装置、ポリシング装置等の研磨装置の下定盤の表面又は上定盤の表面を修正するのに有効な修正方法及び修正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラッピング装置、ポリシング装置等の研磨装置には種々のタイプのものがあり、例えば、回転可能に設けられる下定盤と、下定盤の上方に回転可能かつ上下動可能に設けられる上定盤と、下定盤の中心部に回転可能に設けられるサンギアと、下定盤の外周側に回転可能に設けられるインターナルギアと、サンギアとインターナルギアとの間に噛み合わされるとともに、加工物を保持可能なキャリヤとを具えたものが知られている。
【０００３】
そして、このような構成の研磨装置のキャリヤに半導体ウエハ等の加工物を保持し、上定盤を下降させて上定盤と下定盤との間で加工物を挟持し、この状態で上定盤、下定盤、サンギア、及びインターナルギアを回転させてキャリヤを自転、公転させることにより、キャリヤに保持した加工物の表面を研磨することができるものである。
【０００４】
このような構成の研磨装置にあっては、上定盤の表面及び下定盤の表面の精度（平面度）が加工物の表面の研磨精度に影響を及ぼすため、上定盤の表面及び下定盤の表面を適宜の手段によって定期的に修正し、精度（平面度）を高めておく必要がある。
【０００５】
研磨装置の上定盤の表面及び下定盤の表面を修正する修正方法又は修正装置の例が実開昭６４−５００４８号公報、特公平２−２５７４６号公報、特開平６−２２６６１６号公報、特開平９−３２３２５４号公報等に記載されている。
【０００６】
実開昭６４−５００４８号公報に記載されている修正装置は、上ラップ盤と下ラップ盤との間に中定盤本体を位置し、中定盤本体に、太陽歯車と内歯歯車との間に遊星歯車状に噛み合う単一の偏心駆動歯車と、太陽歯車と同心状態を保ちつつ中定盤本体と一緒に回転し、かつ中定盤本体を揺動可能に支持する支持部材とを取り付けたものであって、偏心駆動歯車と支持部材との協働によって中定盤本体を偏心回転させることにより、上ラップ盤の表面及び下ラップ盤の表面を修正するように構成したものである。
【０００７】
また、特公平２−２５７４６号公報に記載されている修正装置は、上定盤と下定盤との間に修正用中定盤を位置し、修正用中定盤の凹部内に揺動用歯車を設け、揺動用歯車と修正用中定盤とを偏心軸等を介して回転可能に連結し、揺動用歯車を内歯歯車と太陽歯車とに噛み合わせたものであって、揺動用歯車の自転、公転に追従させて修正用中定盤を揺動回転させることにより、上定盤の表面及び下定盤の表面を修正するように構成したものである。
【０００８】
さらに、特開平６−２２６６１６号公報に記載されている修正方法及び修正装置は、本願出願人が先に出願したものであって、外径が定盤の外径より小さく且つ内径が定盤の内径より大きい円環状をなすとともに、内外周にそれぞれギアを備え、外周のギアで内歯歯車と噛合する大径修正キャリヤと、外周にギアを備えた円板形をなし、大径修正キャリヤの内穴内において太陽歯車と大径修正キャリヤの内周のギアとに噛合する小径修正キャリヤとからなるものであって、上下の定盤間において、小径修正キャリヤを遊星運動させるとともに大径修正キャリヤを偏心揺動回転させることにより、上下定盤の表面を修正するように構成したものである。
【０００９】
そして、特開平９−３２３２５４号公報に記載されている修正装置は、上定盤を一旦取り外してキャリヤ歯車を分離し、これに代えて修正研磨リングを内歯歯車と噛み合わせた状態で内歯歯車の内側で下定盤上に載せ、歯を持たない小輪を修正リングの内周及び太陽歯車にそれぞれ接した状態で修正リングと太陽歯車との間の最大間隔の箇所で下定盤上に載せ、この状態で上定盤を修正リング及び小輪上に載せ、その係止爪を回し金の係止溝に係止させたものであって、内歯歯車と太陽歯車との協働によって修正リングを自転、公転させることにより、上定盤の表面及び下定盤の表面を修正するように構成したものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような各種の修正方法又は修正装置にあっては、構成部品の数が多く、個々の部品の構造が複雑であるため、加工、組立てに手間がかかり、装置の価格が高くなってしまう。また、研磨装置への装着に手間がかかるため、作業効率が悪く、修正コストが高くなってしまう。
【００１１】
さらに、特開平６−２２６６１６号公報に記載されている修正装置は、大径修正キャリヤと小径修正キャリヤの２枚の修正キャリヤを使用しているため、両者をスムーズに運動させるためには大径修正キャリヤが偏心揺動回転するときに大径修正キャリヤの内歯が太陽歯車に当らないような構造にする必要がある。このため、大径修正キャリヤの内歯は定盤の内周部と太陽歯車との間に位置することになるので、定盤の内周部と外周部とでの修正面積に違いが生じてしまい、長期的な使用によって下定盤の表面又は上定盤の表面の平面度に狂いが生じてしまう。
【００１２】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、構成部品の数が少なく、個々の部品の構造が簡単であって、加工、組立てが簡単にできて、装置の価格を安く抑えることができるとともに、研磨装置への装着が簡単であって、作業効率が良く、修正コストを安く抑えることができる修正方法及び修正装置を提供することを目的とするものであり、また、長期的に使用しても、下定盤の表面又上定盤の表面の平面度に狂いが生じることのない修正方法及び修正装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面を修正する修正方法であって、前記サンギアを前記下定盤の表面よりも下方に下げるとともに、下定盤の上部に前記インターナルギアの内径よりも小さい外径の環状の修正部材を位置して、その外周面のギアをインターナルギアの内周面のギアに噛み合わせ、この状態で下定盤及びインターナルギアを回転させて、インターナルギアに追従させて修正部材を自転、公転させることにより、下定盤の表面を修正する手段を採用したものである。また、下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面及び前記上定盤の表面を修正する修正方法であって、前記サンギアを前記下定盤の表面よりも下方に下げるとともに、下定盤の上部に前記インターナルギアの内径よりも小さい外径の環状の修正部材を位置して、その外周面のギアをインターナルギアの内周面のギアに噛み合わせ、上定盤と下定盤との間で前記修正部材を挟持し、この状態で上定盤、下定盤、及びインターナルギアを回転させて、インターナルギアに追従させて修正部材を自転、公転させることにより、上定盤の表面及び下定盤の表面を修正する手段を採用したものである。さらに、前記修正部材を前記下定盤の上部に位置して前記インターナルギアに噛み合わせたときに、修正部材の下定盤の外周面から食み出る部分の面積と下定盤の内周面から食み出る部分の面積とが同じになるように、修正部材の大きさを設定した手段を採用したものである。さらに、下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面を修正する修正装置であって、前記下定盤の上部に位置する環状の修正部材を具え、該修正部材は、外径が前記インターナルギアの内径よりも小さく形成されるとともに、外周面に前記インターナルギアの内周面のギアと噛み合うギアが設けられ、かつ、前記サンギアを下定盤の表面よりも下方に下げた状態で下定盤及びインターナルギアを回転させたときに、インターナルギアに追従して自転、公転する手段を採用したものである。さらに、下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面及び上定盤の表面を修正する修正装置であって、前記下定盤の上部に位置する環状の修正部材を具え、該修正部材は、外径が前記インターナルギアの内径よりも小さく形成されるとともに、外周面に前記インターナルギアの内周面のギアと噛み合うギアが設けられ、かつ、上定盤と下定盤との間で挟持し、前記サンギアを下定盤の表面よりも下方に下げた状態で上定盤、下定盤及びインターナルギアを回転させたときに、インターナルギアに追従して自転、公転する手段を採用したものである。さらに、前記修正部材を前記下定盤の上部に位置して前記インターナルギアに噛み合わせたときに、修正部材の下定盤の外周面から食み出る部分の面積と下定盤の内周面から食み出る部分の面積とが同じになるように、修正部材の大きさを設定した手段を採用したものである。
【００１４】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、サンギアを下定盤の表面よりも下方に下げるとともに、修正部材を下定盤の上部に位置してその外周面のギアをインターナルギアの内周面のギアに噛み合わせ、この状態で下定盤及びインターナルギアを回転させると、インターナルギアに追従して修正部材が自転、公転し、下定盤の表面が修正されることになる。また、サンギアを下定盤の表面よりも下方に下げるとともに、修正部材を下定盤の上部に位置してその外周面のギアをインターナルギアの内周面のギアに噛み合わせ、上定盤と下定盤との間で修正部材を挟持し、この状態で上定盤、下定盤、及びインターナルギアを回転させると、インターナルギアに追従して修正部材が自転、公転し、下定盤の表面及び上定盤の表面が修正されることになる。さらに、修正部材を下定盤の上部に位置してインターナルギアに噛み合わせたときに、修正部材の下定盤の外周面から食み出ている部分の面積と下定盤の内周面から食み出ている部分の面積とは同じであるので、修正部材の下定盤又は上定盤に対する修正面積を下定盤又は上定盤の全周において内周部と外周部とで同じにすることができることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本願発明者らは、従来の修正装置の問題点を確認するため、図３及び図４に示すような構成の修正装置１１を用い、それを研磨装置に装着して種々の実験を行った。
【００１６】
この修正装置１１は、本願出願人が先に出願した特開平６−２２６６１６号公報に記載されている修正装置に近似するものであって、内外周面にそれぞれギア１３、１４が設けられる環状の修正部材１２と、外周面にギア１６が設けられる円板状の小歯車１５とを具えている。
【００１７】
そして、上記のような構成の修正装置１１を用いて研磨装置の下定盤２１の表面を修正するには、まず、修正部材１２を下定盤２１の上部に位置し、その外周面のギア１３をインターナルギア１７の内周面のギア１８に噛み合わせるとともに、小歯車１５を修正部材１２とサンギア１９との間に位置し、その外周面のギア１６を修正部材１２の内周面のギア１４とサンギア１９の外周面のギア２０とに噛み合わせる。
【００１８】
そして、この状態で下定盤２１、サンギア１９及びインターナルギア１７を回転させると、インターナルギア１７に追従して修正部材１２が自転、公転し、下定盤２１の表面が修正されるものである。
【００１９】
この場合、修正部材１２とサンギア１９との間には小歯車１５が噛み合わされているので、修正部材１２は研磨装置のキャリヤと同じように、サンギア１９とインターナルギア１７との回転比によって決まる自転比によって動くことになる。また、インターナルギア１７の回転の方がサンギア１９の回転より速く、インターナルギア１７は反時計方向に回っているので、修正部材１２は反時計回りの自転、時計回りの公転をすることになる。なお、上定盤の表面を修正する場合には、上定盤を下降させて、上定盤と下定盤２１との間で修正部材１２を挟持し、この状態で上定盤、下定盤２１、サンギア１９及びインターナルギア１７を回転させて、修正部材１２を下定盤２１と上定盤との間で自転、公転させればよいものである。
【００２０】
上記のような構成の修正装置１１にあっては、修正部材１２とサンギア１９との間に小歯車１５を噛み合わせているので、構成部品の点数が多く、個々の部品の構造が複雑であって、加工、組立てに手間がかかり、装置全体としての価格が高くなってしまう。また、研磨装置への装着にも手間がかかり、作業効率が悪く、修正コストが高くなってしまう。
【００２１】
そこで、本願発明者らは、上記のような問題をなくすために上記の修正装置１１から小歯車１５を取り外し、実験を行った（図５、図６参照）。この実験では、小歯車１５を取り外しても修正部材１２が回転するか否か、修正部材１２はどのような力によって動くのか等の確認を行った。
【００２２】
実際には、２Ｂ−９Ｌ型の研磨装置を用い、その研磨装置で使用している修正装置１１から小歯車１５を取り外し、修正部材１２をインターナルギア１７に噛合わせただけの状態で修正部材１２の動作の確認を行った。修正部材１２には、２Ｂ−９Ｌ型の修正部材１２と外径、歯数が同じである３Ｂ型用の修正部材１２を用い、その内周部がサンギア１９に当らないようにサンギア１９を下定盤２１の表面よりも下方に下げて動作の確認を行った。
【００２３】
この結果、修正部材１２は、回転中にインターナルギア１７から外れることはなかった。これは、修正部材１２の外周面のギア１３がインターナルギア１７の内周面のギア１８に上方からでないと噛み合わない構造になっているからである。
【００２４】
次に、小歯車１５を取り外した状態での修正部材１２の動作の確認を行った。小歯車１５を取り外した状態での修正部材１２は、インターナルギア１７に追従することによってインターナルギア１７の動きと逆向きの動きをする。また、修正部材１２は、インターナルギア１７に噛み合った部分を支点として、サンギア１９を挟んだ反対側の部分が下定盤２１の動きにつられて動かされる。これらの力により、修正部材１２は、現在の回転比の場合、反時計回りに自転、時計回りに公転することになる。この場合の動きはスムーズであった。また、修正部材１２はサンギア１９に噛み合っていないので、自転比の多少に関わらず下定盤２１の回転速度に比例して回転することになる。このため、小歯車１５を介在させた場合よりも自転数がはるかに多く、修正能力が高いことが分かった。
【００２５】
さらに、上定盤（図示せず）を下降させて上定盤と下定盤２１との間で修正部材１２を挟持した場合には、修正部材１２に下定盤２１と逆向きの回転を加えると、抵抗がかかることによって修正部材１２の回転速度は変化したが、回転比の差等により、上定盤側よりも下定盤２１側の方が修正部材１２の駆動能力が高いため、修正部材１２の回転にそれほど大きな変化はなく、スムーズな回転運動が得られた。
【００２６】
以上のことから、小歯車１５を取り除いても修正部材１２の動作に影響はなく、修正部材１２による下定盤２１の表面又は上定盤の表面の修正に問題はないことが分かった。
【００２７】
次に、上記の修正部材１２の形状について考察したところ、修正面積が下定盤２１又は上定盤の内周部と外周部とで異なることが分かった（図７参照）。これは、修正部材１２と小歯車１５とを使用しているため、両者をスムーズに運動させるためには、修正部材１２の内周面のギア１４がサンギア１９に当らないような構造にする必要があるからである。そして、このような構造にした場合、下定盤２１又は上定盤の外周部の修正速度の方が内周部よりも速くなるので、長期的な使用によって下定盤２１の表面又は上定盤の表面の平面度に狂いが生じてしまう。また、下定盤２１又は上定盤の中心部に修正部材１２が常に当っている部分Ｃがあるので、これによっても下定盤２１の表面又は上定盤の表面の平面度に狂いが生じてしまう。
【００２８】
そこで、本願発明者らは、小歯車を取り除いても下定盤の表面又は上定盤の表面の修正に影響を及ぼすことがなく、また、修正面積が下定盤又は上定盤の全周において内周部と外周部とで同じであって、長期使用によっても下定盤の表面又は上定盤の表面の平面度に狂いが生じることのない修正装置を考えた。
【００２９】
その修正装置を図１及び図２に示す。この修正装置１は、外周面に全周に亘ってギア３が設けられる環状の修正部材２を具えたものであって、修正部材２を研磨装置の下定盤７の上部に位置し、その外周面のギア３をインターナルギア４の内周面のギア５に噛み合わせることで、研磨装置に装着することができるものである。
【００３０】
この場合、修正部材２は、外径がインターナルギア４の内径よりも小さく形成されるとともに、下定盤７の上部に位置してインターナルギア４に噛み合わせたときに、下定盤７の外周面から食み出る部分の面積Ａと下定盤７の内周面から食み出る部分の面積Ｂとが同じになるような大きさに形成されている。
【００３１】
そして、上記のような構成の修正装置１の修正部材２を研磨装置の下定盤７の上部に位置し、その外周面のギア３をインターナルギア４の内周面のギア５に噛み合わせ、この状態でインターナルギア４を回転させることにより、インターナルギア４に追従して修正部材２が自転、公転し、これにより、下定盤７の表面が修正されるものである。
【００３２】
この場合、修正部材２は、インターナルギア４と逆方向に回転するとともに、インターナルギア４に噛み合っている部分を支点として、サンギア６を挟んだ反対側の部分が下定盤７の回転につられて揺動し、下定盤７の表面を修正することになる。
【００３３】
また、上定盤（図示せず）を下降させて上定盤と下定盤７との間で修正部材２を挟持した場合には、修正部材２に下定盤７と逆向きの回転が加えられると、抵抗がかかることによって修正部材２の回転速度は変化するが、回転比の差等により、上定盤より下定盤７側の方が修正部材２の駆動能力が高いため、回転にそれほど大きな変化はなく、スムーズな回転が得られ、上定盤の表面及び下定盤７の表面を修正することができる。
【００３４】
上記のように構成した修正装置１にあっては、小歯車が不要であるので、構成部品の点数を少なくすることができるとともに、個々の部品の構造を簡単にすることができ、加工、組立てに要する手間が少なくて済み、装置の価格を安く抑えることができる。また、研磨装置への装着が簡単であるので、作業効率が良く、修正コストを安く抑えることができる。
【００３５】
さらに、修正部材２の下定盤７の外周面から食み出ている部分の面積Ａと下定盤７の内周面から食み出ている部分の面積Ｂとは同じであるので、修正部材２の下定盤７又は上定盤に対する修正面積を下定盤７又は上定盤の全周において内周部と外周部とで同じにすることができることになる。したがって、長期的に使用しても、下定盤７の表面又は上定盤の表面の平面度に狂いが生じるようなことはないものである。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、小歯車が不要となるので、構成部品の点数を少なくするこができるとともに、個々の部品の構造を簡単にすることができることになる。したがって、加工、組立てに要する手間が少なくて済み、装置全体としての価格を安く抑えることができることになる。また、研磨装置への装着が簡単になるので、作業効率が良く、修正コストを安く抑えることができることになる。さらに、修正部材の下定盤の外周面から食み出ている部分の面積と下定盤の内周面から食み出ている部分の面積とが同じであるので、修正部材の下定盤又は上定盤に対する修正面積を下定盤又は上定盤の全周において内周部と外周部とで同じにすることができることになる。したがって、長期的に使用しても、下定盤の表面又は上定盤の表面の平面度に狂いが生じるようなことはなく、加工物を高精度で加工することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による修正装置の一実施の形態を示した概略平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿って見た概略断面図である。
【図３】従来の修正装置の一例を示した概略平面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線に沿って見た概略断面図である。
【図５】図３に示す修正装置から小歯車を取り除いた状態を示した概略平面図である。
【図６】図５のＺ−Ｚ線に沿って見た概略断面図である。
【図７】図５に示す修正部材の定盤側に常時接触している部分を示した概略平面図である。
【符号の説明】
１、１１……修正装置
２、１２……修正部材
３、５、１３、１４、１６、１８、２０……ギア
４、１７……インターナルギア
６、１９……サンギア
７、２１……下定盤
１５……小歯車

Claims (6)

1. 下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面を修正する修正方法であって、
   前記サンギアを前記下定盤の表面よりも下方に下げるとともに、下定盤の上部に前記インターナルギアの内径よりも小さい外径の環状の修正部材を位置して、その外周面のギアをインターナルギアの内周面のギアに噛み合わせ、この状態で下定盤及びインターナルギアを回転させて、インターナルギアに追従させて修正部材を自転、公転させることにより、下定盤の表面を修正することを特徴とする修正方法。
2. 下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面及び前記上定盤の表面を修正する修正方法であって、
   前記サンギアを前記下定盤の表面よりも下方に下げるとともに、下定盤の上部に前記インターナルギアの内径よりも小さい外径の環状の修正部材を位置して、その外周面のギアをインターナルギアの内周面のギアに噛み合わせ、上定盤と下定盤との間で前記修正部材を挟持し、この状態で上定盤、下定盤、及びインターナルギアを回転させて、インターナルギアに追従させて修正部材を自転、公転させることにより、上定盤の表面及び下定盤の表面を修正することを特徴とする修正方法。
3. 前記修正部材を前記下定盤の上部に位置して前記インターナルギアに噛み合わせたときに、修正部材の下定盤の外周面から食み出る部分の面積と下定盤の内周面から食み出る部分の面積とが同じになるように、修正部材の大きさを設定した請求項１又は２記載の修正方法。
4. 下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面を修正する修正装置であって、
   前記下定盤の上部に位置する環状の修正部材を具え、該修正部材は、外径が前記インターナルギアの内径よりも小さく形成されるとともに、外周面に前記インターナルギアの内周面のギアと噛み合うギアが設けられ、かつ、前記サンギアを下定盤の表面よりも下方に下げた状態で下定盤及びインターナルギアを回転させたときに、インターナルギアに追従して自転、公転することを特徴とする修正装置。
5. 下定盤、上定盤、サンギア、インターナルギア等からなる研磨装置の前記下定盤の表面及び上定盤の表面を修正する修正装置であって、
   前記下定盤の上部に位置する環状の修正部材を具え、該修正部材は、外径が前記インターナルギアの内径よりも小さく形成されるとともに、外周面に前記インターナルギアの内周面のギアと噛み合うギアが設けられ、かつ、上定盤と下定盤との間で挟持し、前記サンギアを下定盤の表面よりも下方に下げた状態で上定盤、下定盤及びインターナルギアを回転させたときに、インターナルギアに追従して自転、公転することを特徴とする修正装置。
6. 前記修正部材を前記下定盤の上部に位置して前記インターナルギアに噛み合わせたときに、修正部材の下定盤の外周面から食み出る部分の面積と下定盤の内周面から食み出る部分の面積とが同じになるように、修正部材の大きさを設定した請求項４又は５記載の修正装置。

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