(57)【要約】【課題】ワークの厚みを目標仕上げ厚みに高精度に研磨すること。【解決手段】ワークの露出した被研磨面からワークの厚みを測定し（ステップＳ１）、ワークの被研磨面の全面に研磨パッドを押し当てて所定時間ワークの被研磨面を研磨し（ステップＳ２）、被研磨面の一部が露出した状態でワークの露出した被研磨面からワークの厚みを測定し（ステップＳ３）、ステップＳ１の処理によって得られたワークの厚みとステップＳ３の処理によって得られたワークの厚みとによって研磨量を算出すると共に、ステップＳ１の処理における研磨時間に基づいて研磨の経過時間に対するワークの厚み変化を求め（ステップＳ４）、ステップＳ４の処理で求めた研磨の経過時間に対するワークの厚み変化と目標仕上げ厚みとに基づいて研磨時間を設定してワークの被研磨面の全面にステップＳ１と同等の圧力で研磨パッドを押し当ててワークの被研磨面を研磨する（ステップＳ５）。【選択図】図６
2011224758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持面に保持されたワークの被研磨面の全面に研磨パッドを押し当てて目標仕上げ厚みになるまでワークの被研磨面を研磨する研磨方法であって、
少なくとも該被研磨面の一部が露出した状態で該保持面に保持されたワークの露出した該被研磨面からワークの厚みを測定手段で測定する第一の測定工程と、
該第一の測定工程の後に、ワークの該被研磨面の全面に該研磨パッドを押し当てて所定時間ワークの被研磨面を研磨する第一の研磨工程と、
該第一の研磨工程の後に、再び該被研磨面の一部が露出した状態で該保持面に保持されたワークの露出した該被研磨面からワークの厚みを測定手段で測定する第二の測定工程と、
該第一の測定工程で得られたワークの厚みと該第２の測定工程で得られたワークの厚みとによって研磨量を算出すると共に、該第一の研磨工程での研磨時間に基づいて研磨の経過時間に対するワークの厚み変化を求める算出工程と、
該算出工程で求めた研磨の経過時間に対するワークの厚み変化と目標仕上げ厚みとに基づいて研磨時間を設定してワークの該被研磨面の全面に該第一の研磨工程と同等の圧力で該研磨パッドを押し当ててワークの被研磨面を研磨する仕上げ研磨工程と、
を含む研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの被研磨面の全面に研磨パッドを押し当てて目標仕上げ厚みになるまでワークの被研磨面を研磨する研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体デバイスの厚みを目的の厚みに加工するために、多数の半導体デバイスが表面側に形成された半導体ウェーハの裏面側を研削する研削工程を行うことによって、半導体ウェーハは薄く加工される。また、昨今の半導体デバイスの薄型化に伴い、研削工程では、半導体ウェーハがより薄く加工されるようになっている。このため、研削工程では、半導体ウェーハの厚みを高精度で管理することが求められている。
【０００３】
一般に、研削工程は、半導体ウェーハの厚みを測定しながら行われる。研削工程中に半導体ウェーハの厚みを測定する方法としては、半導体ウェーハの裏面側に接触させた測定用プローブを利用する接触式の厚み測定方法がある（特許文献１参照）。この測定方法は、チャックに吸着された半導体ウェーハの裏面とチャックの吸着面とに２点式のインプロセスゲージの一対の接触子を当てて測定された高さの差を半導体ウェーハの厚みとして測定する。
【０００４】
ところが、この測定方法によれば、測定用プローブが接触することによって半導体ウェーハに傷がつき、その傷が半導体ウェーハの抗折強度を低下させる原因になる問題がある。この問題は、特に半導体ウェーハの厚みが比較的薄い場合、傷の深さの影響がより大きくなるために顕著になる。また、この測定方法によれば、半導体ウェーハの裏面とチャックの吸着面との高さの差が半導体ウェーハの厚みとして測定される。このため、半導体ウェーハの表面側に貼り付けられた保護テープの厚みを除いた半導体ウェーハ自体の厚みを直接的に測定することができない。
【０００５】
そこで、本願発明の特許出願人は、測定用プローブ等の測定用素子を半導体ウェーハに接触させることなく半導体ウェーハの厚みを測定する非接触式の厚さ測定方法を提案した（特許文献２参照）。この測定方法は、半導体ウェーハに向けてレーザ光を照射し、半導体ウェーハの裏面からの反射光と半導体ウェーハの表面からの反射光との干渉波の波形に基づいて半導体ウェーハの厚みを測定する。この測定方法によれば、非接触式で半導体ウェーハの厚みを測定するので、半導体ウェーハに傷がつくことがない。また、この測定方法によれば、半導体ウェーハの裏面及び表面からの反射光を利用して半導体ウェーハの厚みを測定するので、保護テープの厚みを除いた半導体ウェーハ自体の厚みを直接的に測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９７１６号公報
【特許文献２】特開２００９−５０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、半導体ウェーハの裏面の全面に研磨パッドを押し当てて半導体ウェーハの裏面を研磨する場合、研磨パッドによって半導体ウェーハの裏面が露出しないために、上述の接触式又は非接触式の厚み測定方法を利用して研磨加工中に半導体ウェーハの厚みを測定できない。このため、半導体ウェーハの裏面の全面に研磨パッドを押し当てて半導体ウェーハの裏面を研磨する場合には、研磨時間を精度高く設定することによって半導体ウェーハの厚みを目標仕上げ厚みに高精度に研磨することが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ワークの厚みを目標仕上げ厚みに高精度に研磨可能な研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研磨方法は、保持面に保持されたワークの被研磨面の全面に研磨パッドを押し当てて目標仕上げ厚みになるまでワークの被研磨面を研磨する研磨方法であって、少なくとも該被研磨面の一部が露出した状態で該保持面に保持されたワークの露出した該被研磨面からワークの厚みを測定手段で測定する第一の測定工程と、該第一の測定工程の後に、ワークの該被研磨面の全面に該研磨パッドを押し当てて所定時間ワークの被研磨面を研磨する第一の研磨工程と、該第一の研磨工程の後に、再び該被研磨面の一部が露出した状態で該保持面に保持されたワークの露出した該被研磨面からワークの厚みを測定手段で測定する第二の測定工程と、該第一の測定工程で得られたワークの厚みと該第２の測定工程で得られたワークの厚みとによって研磨量を算出すると共に、該第一の研磨工程での研磨時間に基づいて研磨の経過時間に対するワークの厚み変化を求める算出工程と、該算出工程で求めた研磨の経過時間に対するワークの厚み変化と目標仕上げ厚みとに基づいて研磨時間を設定してワークの該被研磨面の全面に該第一の研磨工程と同等の圧力で該研磨パッドを押し当ててワークの被研磨面を研磨する仕上げ研磨工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る研磨方法によれば、研磨の経過時間に対するワークの厚み変化と目標仕上げ厚みとに基づいて研磨時間を設定してワークの被研磨面の全面に第一の研磨工程と同等の圧力で研磨パッドを押し当ててワークの被研磨面を研磨するので、ワークの厚みを目標仕上げ厚みに高精度に研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である研磨方法の研磨対象となるワークの表面側の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である研磨方法において用いられる研磨装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す研磨装置を構成する研磨工具及びチャックテーブルの構成を示す側面図である。
【図４】図４は、図２に示す研磨装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【図５】図５は、図２に示す研磨装置を構成する厚さ測定器の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である研磨方法の流れを示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６に示す第一及び第二の測定工程を説明するための図である。
【図８】図８は、図６に示す第一の研磨工程及び仕上げ研磨工程を説明するための図である。
【図９】図９は、図６に示す算出工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である研磨方法について説明する。
【００１３】
〔ワークの構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である研磨方法の研磨対象となるワークの構成について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である研磨方法の研磨対象となるワークの表面側の構成を示す斜視図である。図１に示すように、ワーク１は略円板形状を有し、その表面には複数のデバイス２が格子状に形成されている。また、ワーク１には、結晶方位を示すノッチ３が形成されている。本発明の一実施形態である研磨方法では、このワーク１の表面側を被保持面として保持した状態で裏面側を被研磨面として研磨加工する。なお、図示しないが、被保持面となるワーク１の表面側には、ワーク１の表面を保護するための保護テープを貼着しておくことが望ましい。
【００１５】
ワーク１を形成する材料としては、特に限定されないが、シリコンウェーハやＧａＡｓ等の半導体ウェーハ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）系の無機材料基板、板状金属や樹脂等の延性材料、さらには、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（ＴＴＶ：Total Thickness Variation：ワークの被研磨面を基準面として厚み方向に測定した高さの被研磨面全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料を例示することができる。
【００１６】
〔研磨装置の構成〕
次に、図２乃至図５を参照して、本発明の一実施形態である研磨方法において用いられる研磨装置の構成について説明する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態である研磨方法において用いられる研磨装置の構成を示す斜視図である。図３は、図２に示す研磨装置を構成する研磨工具及びチャックテーブルの構成を示す側面図である。図４は、図２に示す研磨装置の一部を拡大して示す斜視図である。図５は、図２に示す研磨装置を構成する厚さ測定器の構成を示す断面図である。なお、以下では、水平面内であって主部２１の延在方向をＸ方向、水平面内であってＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向、及びＸＹ平面（水平面）の法線方向（鉛直方向）をＺ軸方向と定義する。
【００１８】
図２に示すように、本発明の一実施形態である研磨方法において用いられる研磨装置１０は、研磨工具４３を用いてワーク１の被研磨面を研磨加工するものであり、装置ハウジング２０を備える。装置ハウジング２０は、Ｘ軸方向に細長く延在する直方体形状の主部２１と、主部２１の後端部に設けられ、実質上Ｚ軸方向に延びる直立壁２２とを有する。主部２１の上面には、チャックテーブル機構３０が配設されている。チャックテーブル機構３０は、支持基台３１と、支持基台３１上に配設された円板形状のチャックテーブル３２とを有する。
【００１９】
支持基台３１は、Ｘ軸方向に延在するテーブル水平移動機構２１１によって、チャックテーブル３２をＸ軸方向に水平移動自在に支持する。これにより、チャックテーブル３２は、図２中に一点鎖線で示すテーブル水平移動機構２１１上のワーク搬入出域Ｅ１と、図２中に二点鎖線で示すように研磨加工ユニット４０下方の研磨工具４３と対向するテーブル水平移動機構２１１上の位置であるワーク研磨加工域Ｅ２との間で移動される。
【００２０】
本実施形態では、テーブル水平移動機構２１１によってチャックテーブル３２を水平移動させる構成としたが、研磨工具４３の研磨面とチャックテーブル３２（詳細には、後述する吸引保持部３２１によって形成される保持面）とが互いに平行な面内で相対的に移動される構成であれば別の構成でもよい。例えば、チャックテーブル３２を移動させずに研磨工具４３側を水平移動させる構成としてもよいし、チャックテーブル３２及び研磨工具４３の双方を水平面内で逆方向に移動させて研磨工具４３の研磨面とチャックテーブル３２の保持面とを相対移動させることとしてもよい。
【００２１】
支持基台３１は、図示しないテーブル回転機構によって、支持基台３１に対して実質上Ｚ軸方向に延びる回転中心軸線を中心としてチャックテーブル３２を回転自在に支持する。図３に示すように、チャックテーブル３２は、上面が保持面を形成する吸引保持部３２１を備え、ワーク１は、被研磨面を上にして被研磨面が露出するように吸引保持部３２１上に載置される。吸引保持部３２１は、例えば多孔質セラミッックス等の多孔性材料から構成されており、図示しない吸引機構によって上面に載置されたワーク１（詳細には被保持面であるワーク１の表面）を吸引保持する。
【００２２】
図２に示すように、直立壁２２の前面にはＺ軸方向に延びる一対の案内レール２２１，２２１が設けられ、一対の案内レール２２１，２２１には研磨加工ユニット４０が昇降移動自在に装着されている。研磨加工ユニット４０は、移動基台４１と、移動基台４１に装着されたスピンドルユニット４２とを備える。移動基台４１の後面には、Ｚ軸方向に沿うように図示しない一対の係合部が設けられ、図示しない一対の係合部は一対の案内レール２２１，２２１と摺動自在に係合して研磨加工ユニット４０の昇降移動を可能にしている。研磨加工ユニット４０の昇降移動は加工ユニット送り機構５０によって実現される。
【００２３】
加工ユニット送り機構５０は、直立壁２２の前側に配設され実質上Ｚ軸方向に延びる雄ねじロッド５１を備え、雄ねじロッド５１はその上端部及び下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材５２，５３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材５２には雄ねじロッド５１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ５４が配設され、パルスモータ５４の出力軸は雄ねじロッド５１に伝動連結されている。移動基台４１の後面にはその幅方向中央部から後方に延びる図示しない貫通雌ねじ孔が形成されており、図示しない貫通雌ねじ孔に雄ねじロッド５１が螺合している。これにより、パルスモータ５４が正転すると、案内レール２２１，２２１に沿って移動基台４１、すなわち研磨加工ユニット４０は下降（前進）する。一方、パルスモータ５４が逆転すると、案内レール２２１，２２１に沿って移動基台４１、すなわち研磨加工ユニット４０は上昇（後退）する。
【００２４】
本実施形態では、加工ユニット送り機構５０によって研磨加工ユニット４０をＺ軸方向に昇降移動させる構成としたが、加工ユニット送り機構５０（詳細には、この加工ユニット送り機構５０において下端部に装着される研磨工具４３の研磨面）とチャックテーブル３２の保持面とがこのチャックテーブル３２の保持面の直交方向に相対的に移動される構成であれば別の構成でもよい。例えば、加工ユニット送り機構５０を移動させずにチャックテーブル３２側を昇降移動させる構成としてもよいし、加工ユニット送り機構５０及びチャックテーブル３２の双方をＺ軸方向に沿って逆方向に昇降移動させて研磨工具４３の研磨面とチャックテーブル３２の保持面とを相対移動させることとしてもよい。
【００２５】
移動基台４１の前面には、前方に突出した支持部４１３が設けられ、支持部４１３にはスピンドルユニット４２が取り付けられている。スピンドルユニット４２は、支持部４１３に装着されたスピンドルハウジング４２１と、スピンドルハウジング４２１に回転自在に配設されたスピンドルとしての回転スピンドル４２２と、回転スピンドル４２２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ４２３とを備える。回転スピンドル４２２の下端部はスピンドルハウジング４２１の下端を越えて下方に突出し、その下端には平面視円板形状の工具装着部材４２４が設けられている。工具装着部材４２４の下面には、研磨工具４３がその研磨面側を下に向けて装着される。これにより、サーボモータ４２３の回転によって研磨工具４３の研磨面がＸＹ平面内で回転する。
【００２６】
研磨工具４３は、円板形状のホイール基台４３１と、ホイール基台４３１に貼り付けられて研磨面を形成する研磨パッド４３２とを備える。図３に示すように、研磨パッド４３２の表面中央には、スラリー供給路６１を介してスラリー供給源６０と連通するスラリー供給口４３３が形成されている。研磨パッド４３２の表面には、その全域に広がるようにスラリー供給口４３３と連通する図示しない溝が格子状に形成されている。この構成によって、スラリー供給源６０から供給された遊離砥粒を含む研磨液（スラリー）がスラリー供給口４３３に導かれ、図示しない溝に沿って研磨面の全域に供給される。研磨パッド４３２によって形成される研磨面は研磨対象とするワーク１の直径以上となる大きさを有する。
【００２７】
図２に示すように、研磨装置１０は、装置内の適所に配設されたスラリー供給源６０を備え、スラリー供給路６１を介して研磨加工ユニット４０の上端部と連結されている。スラリー供給源６０は、スラリーを貯留する。スラリーは、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、アンモニア（ＮＨ3ＯＨ）等のアルカリ薬液水溶液に、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や酸化セリウム（ＣｅＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の砥粒を研磨剤として懸濁させたものである。
【００２８】
テーブル水平移動機構２１１のワーク研磨加工域Ｅ２の近傍位置には、厚さ測定器７０が隣接配置されている。図４に示すように、厚さ測定器７０は逆Ｌ字形状のフレーム７１を備える。フレーム７１は、中空円筒状であって、軸線がＺ軸方向に延びる円筒状のスタンド部７１１と、スタンド部７１１の上端からテーブル水平移動機構２１１のワーク研磨加工域Ｅ２の方向に延びるアーム部７１２とを備える。アーム部７１２の先端には、軸線がＺ軸方向に延びる円筒状のレーザヘッド部７２がフレーム７１と一体的に形成されている。レーザヘッド部７２は、中空円筒状であり、その内部はフレーム７１の内部と連通している。
【００２９】
フレーム７１は、薄板状のブラケット７３を介して主部２１に設けられたガイド２１２に沿って昇降自在に取り付けられている。ブラケット７３は、図示しない昇降駆動機構によってガイド２１２に沿って昇降駆動される。ブラケット７３上のスタンド部７１１とガイド２１２への取付部との間には、モータ７４が固定されている。スタンド部７１１は、軸受部材７５を介してブラケット７３の先端に軸回りに回転自在に支持されている。スタンド部７１１の外周には図示しないギヤが形成され、図示しないギヤとモータ７４の駆動軸とにベルト７６が巻回されている。モータ７４が駆動されると、その動力はベルト７６及び図示しないギヤを介してスタンド部７１１に伝達される。これにより、レーザヘッド部７２は、ＸＹ平面内で旋回する。レーザヘッド部７２は、テーブル水平移動機構２１１のワーク研磨加工域Ｅ２にあるワーク１の直上の測定位置とチャックテーブル３２の外方の退避位置との２位置を往復旋回するようになされている。レーザヘッド部７２は、ブラケット７３と一体に昇降する。
【００３０】
図５に示すように、レーザヘッド部７２の内部には、レーザ光照射端部７２１が支持板７２２に貫通した状態で支持板７２２によって支持されている。レーザ光照射端部７２１は、レーザ光ＬＢを下方に向けて照射する。支持板７２２の下方には、レーザヘッド部７２の先端開口を塞ぐガラス板７２３が液密的に装着されている。レーザ光照射端部７２１の下端面は、ガラス板７２３の内面に当接した状態で保持されている。レーザヘッド部７２の先端を構成するガラス板７２３の下方には、レーザヘッド部７２と一体で下方に延びる円筒状のカバー７２４によって内部空間７２５が形成されている。
【００３１】
主部２１の内部には、レーザ光源を備えたレーザユニット２１３が収容されている。レーザユニット２１３において発振されたレーザ光ＬＢは、光ファイバ２１４に導かれてレーザ光照射端部７２１から下方に向けて照射されるようになっている。レーザユニット２１３内には、レーザ光照射端部７２１から照射されたレーザ光ＬＢがワーク１に反射して、レーザ光照射端部７２１及び光ファイバ２１４を逆行する干渉波を受光するフォトダイオードも装備されている。レーザ光源としては、波長が０．８〜１．３μｍ程度のＳＬＤ（スーパー・ルミネッセント・ダイオード）等を用いることができる。
【００３２】
レーザヘッド部７２の内部には、水（液体）Ｗをカバー７２４の内部空間７２５に供給する給水管７２６が設けられている。給水管７２６は、支持板７２２とガラス板７２３を貫通しており、支持板７２２とガラス板７２３とによって支持されている。給水管７２６の上端には、フレーム７１内に通された給水ホース７２７が接続されている。給水ホース７２７は主部２１内に導かれて、給水ポンプ等の給水源２１５に接続されている。
【００３３】
このような構成を有する厚さ測定器７０は、以下のようにしてワーク１の厚さを測定する。始めに、レーザヘッド部７２がワーク１よりも高い位置になるようにブラケット７３の上下位置を調整してからモータ７４を駆動することによって、アーム部７１２を旋回させてレーザヘッド部７２をワーク１上に配置する。次に、ブラケット７３を下降させてレーザヘッド部７２の下端面をワーク１の上面に近接させ、排水のための隙間７２８を確保する。給水管７２６からの給水量を少なくすることができる観点から、隙間７２８はできるだけ小さい方が好ましい。
【００３４】
次に、給水源２１５から給水ホース７２７を経て給水管７２６より水Ｗを吐出し、カバー７２４の内部空間７２５を、水Ｗが充満して空気が混入せず水Ｗで密封された状態に保持する。内部空間７２５に供給された水Ｗは、レーザヘッド部７２とワーク１との間に空く隙間７２８から排出される。隙間７２８からの排水量を超える量の水を給水管７２６から吐出させることにより、内部空間７２５を水で満たすことができる。なお、給水管７２６から水Ｗを出すタイミングは上記に限定されず、適宜なタイミングを選定すればよい。
【００３５】
次に、レーザユニット２１３内のレーザ光源でレーザ光ＬＢを発振し、レーザ光照射端部７２１からレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢは、ガラス板７２３を透過し、さらに内部空間７２５を満たしている水Ｗを透過してワーク１に到達する。ワーク１の厚さ測定には、ワーク１の裏面１ｂで反射した第１反射光と、ワーク１の内部を透過して、ワーク１の表面１ａで反射した第２反射光との干渉波が利用される。これら反射光は、それぞれワーク１の裏面１ｂと表面１ａで反射してから相互に干渉し合い干渉波を発生させる。その干渉波は、レーザ光照射端部７２１及び光ファイバ２１４を通過し、レーザユニット２１３内のフォトダイオードで受光される。フォトダイオードで受光された第１反射光と第２反射光との干渉波は、検波回路等を備えた図示しない制御手段で波形が分析され、その波形に応じて電気信号等に数値化される。その数値はワーク１の厚さに応じたものであり、これによりウェーハ１の厚さが測定される。
【００３６】
本実施形態では、内部空間７２５は水Ｗが充満して空気が混入せず水Ｗで密封された状態に保持されていることとしたが、内部空間７２５は必ずしも水Ｗで密封されている必要はない。但し、ワーク１の厚みを測定する位置によっては、研磨加工の際に使われる水やコンタミネーション（例えばスラリーや研磨屑等）の影響によって測定誤差が生じる可能性がある。このため、測定環境を安定化させて測定誤差を小さくする上で、内部空間７２５は水Ｗで密封された状態とすることが望ましい。
【００３７】
図２に示すように、テーブル水平移動機構２１１のワーク研磨加工域Ｅ２の近傍位置には、研磨面洗浄機構８２と被研磨面洗浄機構８３とが隣接配置されている。図４に示すように、研磨面洗浄機構８２は、Ｚ軸方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う支軸８２１と、支軸８２１の上端に一端が連結された洗浄アーム８２２と、洗浄アーム８２２の他端側に噴射口が上を向くようにして設けられた例えば二流体洗浄ノズルで構成される研磨面洗浄ノズル８２３とを備え、この他に、洗浄液供給源やエアー供給源、洗浄液供給源からの洗浄液及びエアー供給源からのエアーを各々研磨面洗浄ノズル８２３に導くパイプ等を含む。
【００３８】
研磨面洗浄機構８２は、研磨面の洗浄時において支軸８２１の回転によって洗浄アーム８２２が回動し、研磨面洗浄位置に位置した研磨工具４３の研磨面の下方に研磨面洗浄ノズル８２３が移動するようになっている。これにより、研磨面洗浄ノズル８２３からの洗浄液を研磨面洗浄位置の研磨工具４３の研磨面に向けて供給することができる。洗浄アーム８２２は、研磨面の洗浄時を除いてチャックテーブル３２の水平移動及び研磨加工ユニット４０の昇降移動と干渉しない位置に位置付けられる。
【００３９】
被研磨面洗浄機構８３も同様に、Ｚ軸方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う支軸８３１と、支軸８３１の上端に一端が連結された洗浄アーム８３２と、洗浄アーム８３２の他端側に噴射口が下を向くようにして設けられた例えば二流体洗浄ノズルで構成される被研磨面洗浄ノズル８３３とを備え、この他に、洗浄液供給源やエアー供給源、洗浄液供給源からの洗浄液及びエアー供給源からのエアーを各々被研磨面洗浄ノズル８３３に導くパイプ等を含む。
【００４０】
被研磨面洗浄機構８３は、被研磨面の洗浄時において支軸８３１の回転によって洗浄アーム８３２が回動し、ワーク搬入出域Ｅ１とワーク研磨加工域Ｅ２との間の被研磨面洗浄位置に位置したチャックテーブル３２の上方に被研磨面洗浄ノズル８３３が移動するようになっている。これにより、被研磨面洗浄ノズル８３３からの洗浄液は被研磨面洗浄位置のチャックテーブル３２上に供給される。洗浄アーム８３２は、被研磨面の洗浄時を除いてチャックテーブル３２の水平移動と干渉しない位置に位置付けられる。
【００４１】
図２に示すように、研磨装置１０は、搬入手段９１と、搬出手段９２と、カセット１０１，１０２と、搬出入手段１１０と、位置決め手段１２０と、洗浄手段１３０と、制御手段１４０とを備える。
【００４２】
搬入手段９１は、Ｚ軸方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う搬送アーム９１１を備え、搬送アーム９１１に、ワーク１を吸着保持する吸着パッド９１２が取り付けられて構成されている。搬入手段９１は、位置決め手段１２０で位置決めされた研磨加工前のワーク１の被研磨面を吸着保持してワーク搬入出域Ｅ１に位置するチャックテーブル３２上に搬入する。
【００４３】
搬出手段９２は、Ｚ軸方向への昇降及び自身の基端部を通過する鉛直線を中心軸とする回転を自在に行う搬送アーム９２１を備え、搬送アーム９２１に、ワーク１を吸着保持する吸着パッド９２２が取り付けられて構成されている。搬出手段９２は、搬入搬出位置に位置するチャックテーブル３２上の研磨加工後のワーク１を吸着保持し、洗浄手段１３０に搬出する。
【００４４】
カセット１０１，１０２は、複数のスロットを有するワーク１用の収容器である。カセット１０１は、研磨加工前のワーク１を収容し、カセット１０２は、研磨加工後のワーク１を収容する。搬出入手段１１０は、例えばＵ字型ハンドを備えるロボットアーム１１１を具備し、ロボットアーム１１１によってワーク１の被研磨面を吸着保持して搬送する。具体的には、搬出入手段１１０は、研磨加工前のワーク１をカセット１０１から位置決め手段１２０へ搬出すると共に、研磨加工後のワーク１を洗浄手段１３０からカセット１０２へ搬入する。
【００４５】
位置決め手段１２０は、カセット１０１から取り出されたワーク１を仮置きし、その中心位置の位置決めを行うためのテーブルである。洗浄手段１３０は、研磨加工後のワーク１を洗浄し、ワーク１の表面に付着している研磨屑等のコンタミネーションを除去する。制御手段１４０は、研磨装置１０の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等で構成され、研磨装置１０を構成する各部の動作を制御して研磨装置１０を統括的に制御する。
【００４６】
〔研磨方法〕
次に、図６を参照して、本発明の一実施形態である研磨方法について説明する。
【００４７】
図６は、本発明の一実施形態である研磨方法の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、本発明の一実施形態である研磨方法では、始めに、制御手段１４０が、レーザヘッド部７２をワーク１の被研磨面に近接させ、厚さ測定器７０を利用して被研磨面におけるワーク１の厚みＴＨ１を測定する（第一の測定工程、ステップＳ１）。詳しくは、始めに、搬入手段９１が、チャックテーブル３２上に被研磨面を上にしてワーク１を搬入する。次に、制御手段１４０が、チャックテーブル機構３０の吸引機構を駆動し、チャックテーブル３２上にワーク１の被保持面を吸引保持させる。次に、制御手段１４０は、テーブル水平移動機構２１１を駆動し、チャックテーブル３２をワーク搬入出域Ｅ１からワーク研磨加工域Ｅ２へと水平移動させる。詳細には、図７に示すように、制御手段１４０は、チャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面の一部が研磨パッド４３２とオーバーラップする位置まで、換言すれば、チャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面の少なくとも一部が露出している状態になるまで、チャックテーブル３２を移動させる。そして、制御手段１４０は、レーザヘッド部７２を露出している被研磨面に近接させ、厚さ測定器７０を利用して露出している被研磨面におけるワーク１の厚みＴＨ１を測定する。
【００４８】
次に、制御手段１４０は、ワーク１の被研磨面の全面に研磨パッド４３２を押し当てて所定時間ワーク１の被研磨面を研磨する（第一の研磨工程、ステップＳ２）。詳しくは、図８に示すように、始めに、制御手段１４０は、テーブル水平移動機構２１１を駆動することによって、チャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面の全面が研磨パッド４３２とオーバーラップする位置までチャックテーブル３２を移動させる。次に、制御手段１４０は、サーボモータ４２３を駆動し、回転スピンドル４２２を回転駆動させて研磨工具４３の研磨面を水平面内で回転させるとともに、加工ユニット送り機構５０のパルスモータ５４を駆動し、研磨加工ユニット４０を下降移動させる。この研磨加工ユニット４０の下降移動によって、ワーク１の被研磨面の全域が研磨パッド４３２と接触する。また、制御手段１４０は、図示しないテーブル回転機構を駆動し、チャックテーブル３２を回転駆動させてワーク１の被研磨面を水平面内で回転させる。また、制御手段１４０は、スラリー供給源６０を駆動し、スラリー供給口４３３からワーク１の被研磨面にスラリーを供給する。
【００４９】
次に、制御手段１４０は、第一の測定工程と同様にして、チャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面の一部が研磨パッド４３２とオーバーラップする位置までチャックテーブル３２を移動させ、厚さ測定器７０を利用して露出している被研磨面におけるワーク１の厚みＴＨ２を測定する（第二の測定工程、ステップＳ３）。次に、制御手段１４０は、第一の測定工程で得られたワーク１の厚みＴＨ１と第２の測定工程で得られたワーク１の厚みＴＨ２との差分値（ＴＨ１−ＴＨ２）を研磨量として算出すると共に、算出された研磨量を第一の研磨工程における研磨時間（所定時間）で除算することによって研磨時間に対するワーク１の厚み変化（研磨レート）を求める（算出工程、ステップＳ４）。詳しくは、図９に示すように、制御手段１４０は、第一の測定工程で得られたワーク１の厚みＴＨ１と第２の測定工程で得られたワーク１の厚みＴＨ２とを用いて、研磨時間Ｔとワーク１の厚みＴＨとの関係を示す直線Ｌを算出する。
【００５０】
次に、制御手段１４０は、算出工程で求めた研磨レートと目標仕上げ厚みとに基づいて研磨時間ΔＴを設定し、ワーク１の被研磨面の全面に第一の研磨工程と同等の圧力で研磨パッド４３２を押し当てて研磨時間ΔＴだけワーク１の被研磨面を研磨する（仕上げ研磨工程、ステップＳ５）。詳しくは、図９に示すように、制御手段１４０は、算出工程において算出された直線Ｌを用いてワーク１の厚みが厚みＴＨ２から目標仕上げ厚みＴＨ３になるまでに必要な研磨時間ΔＴを算出する。より具体的には、第一の測定工程において測定されたワーク１の厚みＴＨ１が１００μｍ、第一の測定工程における研磨時間が３０秒、第二の測定工程において算出されたワーク１の厚みＴＨ２が９７μｍ、目標仕上げ厚みＴＨ３が９０μｍである場合、制御手段１４０は、研磨時間ΔＴを７０秒（＝（９７−９０）／｛（１００−９７）／３０｝）とする。次に、図８に示すように、制御手段１４０は、テーブル水平移動機構２１１を駆動することによって、チャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面の全面が研磨パッド４３２とオーバーラップする位置までチャックテーブル３２を移動させる。そして、制御手段１４０が、ワーク１の被研磨面の全面に第一の研磨工程と同等の圧力で研磨パッド４３２を押し当て、ワーク１の被研磨面を研磨時間ΔＴだけ研磨する。
【００５１】
以後、研磨装置１０は、洗浄工程として、研磨面洗浄工程及び被研磨面洗浄工程を行う。なお、研磨面洗浄工程及び被研磨面洗浄工程は、図６に示す第１の研磨工程後に行うようにしてもよい。研磨面洗浄工程及び被研磨面洗浄工程を行う際、始めに、制御手段１４０は、加工ユニット送り機構５０のパルスモータ５４を駆動し、研磨加工ユニット４０を上昇移動させる。そして、研磨加工ユニット４０の上昇移動によって、研磨工具４３の研磨面を予め設定される研磨面洗浄位置に移動させる。その後、研磨面洗浄工程として、制御手段１４０は、回転スピンドル４２２の回転によって研磨工具４３の研磨面を水平面内で回転させた状態で研磨面洗浄機構８２を駆動する。そして、制御手段１４０は、支軸８２１を回転させることによって洗浄アーム８２２を回動させながら研磨面洗浄ノズル８２３から中央研磨面に向けて洗浄液を噴射する。この研磨面洗浄工程では、以上のように各部が動作することで、研磨面洗浄位置に位置して回転する研磨工具４３の研磨面に洗浄液を供給する。これによって、研磨面に付着したスラリーや研磨屑等のコンタミネーションが除去される。
【００５２】
また、被研磨面洗浄工程として、制御手段１４０は、テーブル水平移動機構２１１を駆動し、チャックテーブル３２をワーク研磨加工域Ｅ２からワーク搬入出域Ｅ１側へと水平移動させ、ワーク搬入出域Ｅ１とワーク研磨加工域Ｅ２との間の位置として予め設定される被研磨面洗浄位置にチャックテーブル３２を移動させる。ここで、被研磨面洗浄位置は、チャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面の全域が研磨工具４３の研磨面の全域とオーバーラップしない位置として設定される。そして、制御手段１４０は、これと並行して不図示のテーブル回転機構を駆動し、チャックテーブル３２を回転駆動させてワーク１の被研磨面を水平面内で回転させるとともに、被研磨面洗浄機構８３を駆動し、図８に示すように、支軸８３１を回転させることによって洗浄アーム８３２を回動させながらワーク１の被研磨面洗浄ノズル８３３から被研磨面に洗浄液を噴射する。この被研磨面洗浄工程では、以上のように各部が動作することで、ワーク研磨加工域Ｅ２から被研磨面洗浄位置へと移動してくるチャックテーブル３２上のワーク１の被研磨面に向けて洗浄液を供給する。これによって、ワーク１の被研磨面に付着したスラリーや研磨屑等のコンタミネーションが除去される。
【００５３】
そして、研磨面洗浄工程及び被研磨面洗浄工程を終えたならば、制御手段１４０の制御のもと、チャックテーブル３２がワーク搬入出域Ｅ１に移動し、搬出手段９２の吸着パッド９２２によって吸着保持されて洗浄手段１３０に搬出される。洗浄手段１３０に搬出されたワーク１は、洗浄手段１３０にて被研磨面が洗浄された後、搬出入手段１１０のロボットアーム１１１によって把持されてカセット１０２に搬出され、カセット１０２内に収容される。また、研磨加工後のワーク１の搬出の後、チャックテーブル３２上には、搬入手段９１によって次のワーク１が搬入保持される。
【００５４】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である研磨方法では、始めに、制御手段１４０が、被研磨面の一部が露出した状態で保持されたワーク１の露出した被研磨面からワーク１の厚みを測定する（第一の測定工程）。次に、制御手段１４０は、ワーク１の被研磨面の全面に研磨パッド４３２を押し当てて所定時間ワーク１を研磨する（第一の研磨工程）。次に、制御手段１４０は、被研磨面の一部が露出した状態でワーク１の露出した被研磨面からワーク１の厚みを測定する（第二の測定工程）。次に、制御手段１４０は、第一の測定工程で得られたワーク１の厚みと第２の測定工程で得られたワーク１の厚みとによって研磨量を算出すると共に、第一の研磨工程での研磨時間に基づいて研磨の経過時間に対するワーク１の厚み変化を求める（算出工程）。そして、制御手段１４０は、算出工程で求めた研磨の経過時間に対するワーク１の厚み変化と目標仕上げ厚みとに基づいて研磨時間を設定してワーク１の被研磨面の全面に第一の研磨工程と同等の圧力で研磨パッド４３２を押し当てて研磨する（仕上げ研磨工程）。これにより、ワーク１の裏面の全面に研磨パッド４３２を押し当ててワーク１を研磨する場合であっても、研磨時間を精度高く設定することによってワーク１の厚みを目標仕上げ厚みに高精度に研磨することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、第一及び第二の測定工程と第一の研磨工程とに基づいて算出された研磨の経過時間に対するワーク１の厚み変化（研磨レート）に基づいて研磨時間ΔＴを設定したが、第一及び第二の測定工程と第一の研磨工程とを１つのセットとして複数セットを行い、各セットにおいて算出された研磨レートの平均値を用いて研磨時間ΔＴを設定するようにしてもよい。これにより、研磨レートの信頼性が高くなるので、研磨時間をより精度高く設定することによってワーク１の厚みを目標仕上げ厚みにより高精度に研磨することができる。
【００５６】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ワーク
１ａ  表面
１ｂ  裏面（研磨面）
１０  研磨装置
３２  チャックテーブル
７０  厚さ測定器（測定手段）
７２  レーザヘッド部
３２１  吸引保持部
４３２  研磨パッド
【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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