平面研磨装置的制作方法

本发明涉及研磨半导体晶片或玻璃基板等的板状工件的平面研磨装置，该板状工件保持在至少一部分由具有透光性的材料形成的游星轮上，更具体地，涉及测定工件以及游星轮的厚度来进行研磨的平面研磨装置。

背景技术：

对于平面研磨装置，在对保持在游星轮上的工件的两面进行研磨的情况下，测定工件的厚度和游星轮的厚度，在该工件的厚度与游星轮的厚度之差(gap；间隔)成为规定值的时间点上结束研磨，由此能够得到平坦度高的工件。

在进行这样地管理工件的厚度与游星轮的厚度之差的所谓间隔管理方式的研磨的情况下，在以往，对于工件的厚度，在研磨加工中由激光来测定，对于游星轮的厚度，在不进行工件的研磨时，将该游星轮从平面研磨装置取出之后由千分尺等来测定。由此，对于游星轮的厚度测定费事，具有不仅效率不高而且担心发生测定误差或测定数据的输入误差等人为误差的问题。

在专利文献1中公开了如下的方案：在平面研磨装置的支承架上安装基于激光进行测定的厚度测定装置，使激光从该厚度测定装置穿过设在上定盘上的窗部对工件进行照射，并接收由该工件的表面以及背面反射的反射光来测定该工件的厚度。

但是，专利文献1所公开的方案中，由于使激光从固定地设置在支承架上的厚度测定装置穿过设在旋转的上定盘上的窗部而对工件进行照射，所以仅在窗部从测定位置通过时能够得到测定数据，由此具有测定数据数量少的问题。关于该工件厚度的测定数据数量越多而工件的研磨精度越得到提高，由此希望获得尽量多的测定数据。

另一方面，在专利文献2中公开了如下的方案：将包括光源的光学测量装置安装在上定盘上，使该光学测量装置一边与上定盘一体旋转一边测定工件的厚度。若这样做，虽然获得的测定数据的数量变多，但包括由激光振荡装置构成的光源的光学测量装置在整体上变大且重量也变大，由此不仅会导致包括上定盘的旋转部分的结构变得复杂化，而且非常难以保持该上定盘的旋转时的平衡，该上定盘易于振动。由此，测定数据容易受到因上定盘的振动所导致的干扰的影响。在该情况下，由于工件的透光性优异，所以几乎不存在如大幅受到上述干扰的影响而难以进行厚度测定这样的问题，但是在透光性比工件低的游星轮的情况下，照射激光时的反射强度比工件弱，由此认为会大幅受到上述干扰的影响而导致厚度测定变得困难。

在专利文献2中，虽然也能够考虑到如下方案：将光源从光学测量装置分离，在上定盘上仅安装光学测量装置，从光源经由光旋转接头向光学测量装置供给激光，但是经由光旋转接头的激光和反射光易于因该光旋转接头而衰减、或含有伴随旋转的干扰，由此认为对于透光性比工件低的游星轮的厚度测定存在障碍。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2008-227393号公报

专利文献2：日本特开2002-59364号公报

技术实现要素：

本发明的技术课题在于，在对保持在游星轮上的半导体晶片或玻璃基板等工件进行研磨的平面研磨装置中，为了进行基于工件与游星轮的厚度差的间隔管理方式的研磨，而能够通过激光可靠地测定工件的厚度与游星轮的厚度这双方，并且通过更多地获得关于工件厚度的测定数据数量来提高研磨精度。

为了解决上述课题，本发明的平面研磨装置具有：旋转自如地被支承的下定盘；升降自如且旋转自如地被支承的上定盘；和配置在上述上定盘与下定盘之间且保持由该上定盘和下定盘所研磨的工件的游星轮，由上述上定盘和下定盘来夹持保持在上述游星轮上的工件并对上述工件的两面进行研磨，上述平面研磨装置的特征在于，上述游星轮的至少一部分由具有透光性的材料形成，上述平面研磨装置具有：第1厚度测定器，其安装在上述上定盘上，对上述工件照射激光并接收来自该工件的表面以及背面的反射光，由此测定该工件的厚度；和第2厚度测定器，其安装在不受上述上定盘以及下定盘的旋转影响的位置上，对上述游星轮照射激光并接收来自该游星轮的表面以及背面的反射光，由此测定该游星轮的厚度。

此时，优选为，上述平面研磨装置具有上述激光的光源，上述第1厚度测定器经由旋转接头与上述光源连接。

另外，优选为，在上述上定盘上，形成有使激光透过的工件用测定窗以及游星轮用测定窗，上述第1厚度测定器通过上述工件用测定窗来测定上述工件的厚度，上述第2厚度测定器通过上述游星轮用测定窗来测定上述游星轮的厚度。

而且，优选为，供上述第2厚度测定器安装的上述位置为支承上述上定盘以及上述下定盘的机体。

发明效果

根据本发明，通过对工件照射激光来测定工件厚度的第1厚度测定器安装在旋转自如地被支承的上定盘上，通过对至少一部分由具有透光性的材料形成的游星轮照射激光来测定游星轮厚度的第2厚度测定器安装在不受到上定盘以及下定盘的旋转影响的位置上。由此，能够通过激光可靠地测定工件厚度与游星轮厚度这双方，且能够更多地获得关于工件厚度的测定数据数量。另外，在测定游星轮厚度时，不需要每次都将该游星轮从研磨装置拆下，由此容易进行工件厚度与游星轮厚度的间隔管理，能够削减其作业工时。另外，能够防止基于游星轮的拆除、再装载所导致的游星轮的变形和破损，由此能够防止基于因该变形和破损而使上下定盘相对于研磨面的接触变得不均匀、研磨面的状态变得不稳定而产生工件的加工精度的偏差，能够实现稳定的研磨加工。

附图说明

图1是概略表示本发明的平面研磨装置的实施方式的剖视图。

图2是表示配设在下定盘上的游星轮与形成在上定盘上的测定孔之间的位置关系的概略俯视图。

附图标记说明

1平面研磨装置

2机体

3光源

6旋转接头

10下定盘

20上定盘

21a第1厚度测定器

21b第2厚度测定器

24a工件用测定窗

24b游星轮用测定窗

31定盘悬吊件

32升降杆(升降轴)

40游星轮

w工件

具体实施方式

本实施方式的平面研磨装置1用于对如硅晶片、蓝宝石(sapphire)晶片、陶瓷晶片、水晶晶片、玻璃基板等那样的具有透光性(光透过性)的板状的工件w的两面进行研磨，其具有：旋转自如地支承在机体2上的下定盘10；升降自如以及旋转自如地支承在机体2上的上定盘20；和保持由上定盘20和下定盘10研磨的工件w的游星轮40。在上定盘20的下表面以及下定盘10的上表面上，粘贴有研磨垫18a、18b，但是也可以代替研磨垫18a、18b而为粘贴磨粒的构造、或定盘面自身为研磨面的构造。

在下定盘10的中心配设有太阳齿轮11，在下定盘10的外周以将下定盘10包围的方式配设有内齿轮12。下定盘10、上定盘20、太阳齿轮11和内齿轮12以轴线l为中心配置在同轴上。另外，在下定盘10上，与太阳齿轮11和内齿轮12啮合地配设有多个游星轮40。在太阳齿轮11的中央下部连接有第1驱动轴13，在下定盘10的中央下部连接有第2驱动轴14，在内齿轮12的中央下部连接有第3驱动轴15。另外，在下定盘10的中心连接有第4驱动轴16，该第4驱动轴16收纳在第1驱动轴13内。第1驱动轴13收纳在第2驱动轴14内，第2驱动轴14收纳在第3驱动轴15内。这些第1～第4驱动轴13～16构成为，通过未图示的驱动装置来驱动以及旋转。

如图2所示，在上定盘20与下定盘10之间，以等间隔配设有多个在外周具有齿部的游星轮40，该齿部与太阳齿轮11以及内齿轮12彼此啮合连结，游星轮40通过太阳齿轮11以及内齿轮12的旋转而绕太阳齿轮11自转以及公转。各游星轮40具有供工件w嵌合的工件保持孔41，工件保持孔41以使中心与该游星轮40不同的方式形成。游星轮40的一部分或者全部需要由用于测定的激光可透过的材料形成。作为该材料，能够单独使用环氧玻璃、聚氯乙烯树脂、丙烯酸类树脂、氨酯类树脂、芳族聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(pet)、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂等的合成树脂、玻璃等，或者也可以使两种以上组合来使用。

上定盘20经由定盘悬吊件31而安装在升降轴、即升降用致动器7的升降杆32上。该升降用致动器7支承在机体2上，升降杆32以与下定盘10、上定盘20、太阳齿轮11、内齿轮12相同的轴线l为中心。

若具体说明该结构，则在定盘悬吊件31的外周侧的下表面上，沿圆周方向设有向下方向延伸的多个支承螺柱33，该支承螺柱33安装于上定盘20的上表面。另外，在定盘悬吊件31的内周面与升降杆32的外周面之间夹设有轴承34，该轴承34将该定盘悬吊件31和升降杆32沿上下方向固定地结合，并在上定盘20的旋转方向上相对旋转自如地结合。

上定盘20在工件w的非研磨时，通过基于升降用致动器7的驱动所实现的升降杆32的收缩而上升至退避位置(未图示)，在工件w的研磨时，通过基于升降用致动器7的驱动所实现的升降杆32的伸长而下降至图1的研磨位置。当上定盘20下降时，安装在上定盘20上的钩22与第4驱动轴16的上端的驱动器17卡合，由此上定盘20和定盘悬吊件31通过第4驱动轴16且经由驱动器17而被驱动，从而一体地旋转。

在通过这样构成的平面研磨装置1来研磨工件w时，当在各游星轮40上设置工件w之后，上定盘20通过基于升降用致动器7的驱动所实现的升降杆32的伸长，从退避位置下降至图1的研磨位置，安装在上定盘20上的钩22与驱动器17卡合。在该状态下，第1～第4驱动轴13～16通过未图示的驱动装置而驱动以及旋转，由此各游星轮40绕太阳齿轮11自转以及公转，保持在各游星轮40上的工件w的上下两面由上定盘20和下定盘10研磨。

为了测定工件w的厚度和游星轮40的厚度，进行在这些厚度的差(间隔)成为规定值的时间点上结束研磨的所谓间隔管理方式的研磨，而在平面研磨装置1上设有用于通过激光来测定工件w的厚度和游星轮40的厚度的厚度测定装置。以下对其进行说明。

在机体2上设置有输出激光的光源3、和运算控制部4，在上定盘20上设有用于使用激光来测定工件w的厚度的第1厚度测定器21a，光源3和第1厚度测定器21a通过光缆51a并经由旋转接头6而连接。在不会受到上定盘20以及下定盘10的旋转影响的位置上，设置有用于测定游星轮40的厚度的第2厚度测定器21b。第2厚度测定器21b和光源3通过光缆51b而连接。另外，光源3与运算控制部4连接。另外，在本实施方式中，从光源3输出的激光为红外线激光，但是只要能够测定工件w和游星轮40双方的厚度，则可以为其他激光。

更具体地说明用于工件w以及游星轮40的厚度测定的机构。

在支承螺柱33上固定有保持支架36，在该保持支架36上保持第1厚度测定器21a，由此第1厚度测定器(探头)21a安装在上定盘20的上侧。即，第1厚度测定器21a以与上定盘20共同旋转的方式设置。此外，第1厚度测定器21a只要以与上定盘20共同旋转的方式安装即可，也可以固定在支承螺柱33以外的部位上。在该第1厚度测定器21a的正下方，形成有将上定盘20沿上下贯穿的第1厚度测定孔23a。在第1厚度测定孔23a内安装有工件用测定窗24a。该工件用测定窗24a为合成树脂制或玻璃制等的筒状体，具有与第1厚度测定孔23a的口径大致相等的外径，在该工件用测定窗24a的上端，设有与第1厚度测定孔23a的直径相比为大径的凸缘部25a，使该凸缘部25a与上定盘20的表面卡合，由此进行安装。另外，在该工件用测定窗24a的下端设有具有透光性的窗板26a。这样，第1厚度测定器21a始终位于第1厚度测定孔23a的正上方，能够更多地获得关于工件w的厚度的测定数据数量。

另外，如图2所示，第1厚度测定孔23a形成于在研磨加工中从工件w中心附近的正上方通过的范围e。由此，能够以使第1厚度测定孔23a从工件w的中心或者中心附近通过的方式测定工件w的厚度，该结果为，能够进一步更多地获得关于工件w的厚度的测定数据。

第2厚度测定器(探头)21b设置在不受上定盘20以及下定盘10的旋转影响的位置上，在本实施方式中，设置在机体2上。由此，能够防止在所测定的关于游星轮40的厚度的测定数据中，混入基于研磨加工中所产生的振动所导致的干扰。在上定盘20中的第2厚度测定器21b的正下方位置上，形成有将上定盘20沿上下贯穿的第2厚度测定孔23b。在第2厚度测定孔23b中，使凸缘部25b与上定盘20的表面卡合而安装有与第1厚度测定孔23a同样地具有凸缘部25b和窗板26b的游星轮用测定窗24b。

而且，第1厚度测定孔23a和第2厚度测定孔23b以使第1厚度测定孔23a的中心与轴线l之间的距离相等于第2厚度测定孔23b的中心与轴线l之间的距离的方式形成在上定盘20上。即，第1厚度测定孔23a、第2厚度测定孔23b、第1厚度测定器21a、第2厚度测定器21b设在以轴线l为中心的同一圆周上。

对于窗板26a的材料，可使用能够使从第1厚度测定器21a照射的激光和从工件w反射的激光透过的材料，具体地，可使用石英玻璃、bk-7等的玻璃类材料、蓝宝石、树脂等的具有透光性(光透过性)的材料，优选使用透明的材料。另外，对于窗板26b的材料，可使用能够使从第2厚度测定器21b照射的激光和从游星轮40反射的激光透过的物质，具体地可使用石英玻璃、bk-7等的玻璃类材料、蓝宝石、树脂等的具有透光性(光透过性)的材料，优选使用透明的材料。

在升降杆32上，在与升降杆32的轴线l相同的轴线上配设有旋转接头6。在本实施方式中，在升降杆32的下端部与定盘悬吊件31之间配设有旋转接头6，经由该旋转接头6，光源3和第1厚度测定器21a通过光缆51a而连接。

当使用以上的厚度测定装置来进行对工件厚度与游星轮厚度之差进行管理的间隔管理方式的研磨时，在工件w的非研磨时进行游星轮40的厚度的测定，在研磨中进行工件的厚度的测定。

即，在最初的研磨工件之前、或在工件的研磨结束后除去了研磨浆料和清洁水等之后研磨下一个工件w之前等，进行游星轮40的厚度测定。

具体地，在安装于第2厚度测定孔23b内的游星轮用测定窗24b位于第2厚度测定器21b的正下方的状态下，使上定盘20的旋转停止，并且成为上升后的状态，在该状态下，一边使游星轮40慢慢地自转以及公转，一边进行游星轮40的厚度测定。此时，从第2厚度测定器21b照射的激光从游星轮用测定窗24b的窗板26b通过而到达至游星轮40的表面以及背面，来自该表面以及背面的反射光从窗板26b通过而由第2厚度测定器21b接收。并且，所接收的反射光经由光缆51b向运算控制部4传送，基于该反射光由运算控制部4来运算游星轮40的厚度。

此时，第2厚度测定器21b从光源3不经由旋转接头6地由光缆51b连接，由此不会如经由旋转接头6而连接的情况那样地对游星轮40照射的激光和其反射光受到基于衰减或干扰等所导致的影响，能够可靠地测定其厚度。

另一方面，在一边对上定盘20与下定盘10之间供给研磨浆料一边研磨工件w时，进行工件w的厚度测定。

具体地，从第1厚度测定器21a照射的激光为从光源3输出的激光，通过经由旋转接头6的光缆51a而传送。从第1厚度测定器21a照射的激光在工件w位于形成在第1厚度测定器21a的正下方的第1厚度测定孔23a内所安装的工件用测定窗24a的窗板26a的正下方时(工件w从窗板26a的正下方通过时)，从窗板26a通过而到达至工件w的表面以及背面，来自工件w的表面以及背面的反射光从窗板26a通过而由第1厚度测定器21a接收。所接收的反射光经由光缆51a、旋转接头6向运算控制部4传送，基于该反射光由运算控制部4来运算工件w的厚度。

所测定的工件w的厚度和游星轮40的厚度通过运算控制部4来进行比较，在它们的差成为规定值的时点结束研磨。由此，能够得到平坦度高的所希望的工件w。

此外，在本实施方式中，第1厚度测定器21a和第2厚度测定器21b、以及第1厚度测定孔23a和第2厚度测定孔23b，以从轴线l成为等距离的方式形成在上定盘20上。但是，考虑装置构造，第1厚度测定器21a和第1厚度测定孔23a、或者第2厚度测定器21b和第2厚度测定孔23b也可以形成在使离轴线l的距离不同的位置上。

另外，游星轮40的厚度测定也可以在工件w的研磨时进行。当通过上定盘20的旋转、游星轮40的自转以及公转而游星轮40位于第2厚度测定器21b以及第2厚度测定孔23b的正下方时，测定该工件w的研磨时的游星轮40的厚度。此时，由于对上定盘20与下定盘10之间供给研磨浆料，所以由第2厚度测定器21b接收到的反射光包括因研磨浆料或清洁水等引起的干扰，但是通过适当选择来自游星轮40的反射强度比干扰的值大的游星轮40的材料，而能够进行干扰的影响小的测定。

另外，在工件w的研磨时进行游星轮40的厚度测定的情况下，希望在上定盘20上形成多个第2厚度测定孔23b。在该情况下，各第2厚度测定孔23b以彼此成为等距离的方式形成在以轴线l为中心点的同一圆周上，且以使各第2厚度测定孔23b与轴线l之间的距离相等于第2厚度测定器21b与轴线l之间的距离的方式形成。

而且，由第1厚度测定器21a以及第2厚度测定器21b测定的与工件w以及游星轮40的厚度有关的测定数据，在反射光的状态下由运算控制部4来运算，但是也可以为，将来自工件w以及游星轮40的反射光通过第1厚度测定器21a以及第2厚度测定器21b转换为电信号，通过将该第1厚度测定器21a和运算控制部4经由旋转接头6连结的电缆(未图示)向运算控制部4输送，通过将该第2厚度测定器21b和运算控制部4不经由旋转接头6而连结的电缆(未图示)向运算控制部4输送，或者从第1厚度测定器21a以及第2厚度测定器21b通过无线方式向运算控制部4输送，由此也能够得到与本发明相同的作用效果。

而且，光源3、运算控制部4、第2厚度测定器21b的设置位置只要设置在伴随着上定盘20和下定盘10等的旋转或升降而变化的结构之外的部位，则也能够通过与机体2另外设置的保持机构等设置在机体2以外的部位上，这样设置也能够得到本发明的作用效果。