(57)【要約】【課題】  高精度に、研磨中のウェハー厚みを自動で測定し、所望の厚みまで自動研磨する自動研磨装置および研磨方法を提供する。【解決手段】  定盤と、その定盤と対向する位置に保持した被加工物を回転させながら定盤に押圧するように設けられるプレートと、その被加工物の位置情報を測る被加工物位置測定センサと、プレートの位置情報を測るプレート位置測定センサと、被加工物の位置情報とプレートの位置情報との差分情報を算出する演算手段と、演算手段により求められた差分情報を出力する出力手段を有することを特徴とする自動研磨装置。【選択図】  図１
2012028602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤と、
前記定盤と対向する位置に保持した被加工物を回転させながら前記定盤に押圧するように設けられるプレートと、
前記被加工物の位置情報を測る被加工物位置測定センサと、
前記プレートの位置情報を測るプレート位置測定センサと、
前記被加工物の位置情報と前記プレートの位置情報との差分情報を算出する演算手段と、
前記演算手段により求められた差分情報を出力する出力手段を有し、且つ、
前記被加工物位置測定センサと前記プレート位置測定センサの位置情報の取得位置間の距離が１０ｍｍ以下であることを特徴とする自動研磨装置。
【請求項２】
前記位置測定センサが、接触式センサであることを特徴とする請求項１記載の自動研磨装置。
【請求項３】
前記接触式センサの接触端子が、被加工物との接触面側に凸の曲率を有する曲面であることを特徴とする請求項２記載の自動測定装置。
【請求項４】
前記被加工物位置測定センサが、位置情報の測定時のみにおいて、前記被加工物に接触する移動機構を備えることを特徴とする請求項２または３記載の自動研磨装置。
【請求項５】
回転する定盤と前記定盤に回転しながら押圧される被加工物を研磨する研磨方法において、
前記被加工物の定盤との接触面の位置情報を測定すると共に、前記被加工物を保持したプレートの位置情報を測定し、前記被加工物の位置情報と前記プレートの位置情報の差分情報を算出して、前記差分情報により前記被加工物の厚みを求めることを特徴とする研磨方法。
【請求項６】
前記被加工物の前記定盤からの露出部分を形成して、前記露出部分における前記位置情報を測定することを特徴とする請求項５記載の研磨方法。
【請求項７】
前記位置情報の測定が、前記定盤の回転数を被加工物の研磨時より遅い回転にして、前記位置測定センサの接触端子を接触させることにより位置情報を取得することを特徴とする請求項５または６記載の研磨方法。
【請求項８】
前記位置情報を測定していないときには、前記位置測定センサが移動して被加工物および前記プレートから接触端子を退避させていることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項９】
前記位置情報が、ｎ回測定され、ｎ−１回とｎ回目の測定による位置情報の変動が１０％内に収束後、前記差分情報の算出を行うことを特徴とする請求項５記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体のウェハーを所定の厚みに研磨する装置および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や発光ダイオード等に用いられる半導体チップは、半導体単結晶をウェハーに加工し、前記ウェハーに集積回路を形成した後に、所定の回路毎に半導体チップとして分割されて使用される。
この半導体単結晶をウェハーに加工する方法は、半導体単結晶を円筒研削装置により円柱状に加工した後に、ワイヤーソーやバンドソー等の切断装置を用いて、半導体単結晶を複数枚のウェハーに加工後、研磨加工することで所望の厚みに調整されたウェハーを得ることができる。
【０００３】
従来の研磨方法は特許文献１に記載されるように、半導体ウェハーを貼り付けたプレートを定盤に加圧し、そのプレート及び定盤を互いに回転させることにより、所望の厚みのウェハーに調整している。
この特許文献１に記載の方法では、ウェハーを所望の厚みに調整するために、研磨装置のプレートを定盤に加圧するためのエアシリンダー横に定寸装置を配設し、その定寸装置によりウェハーの研磨量を測定することで、所望のウェハー厚みに調整している。
【０００４】
しかしながら、この方法では、ウェハーの厚み変化量をエアシリンダーの位置が移動する量を代替的に測定しているため、研磨装置の各種部品の取り付け誤差等により実際のウェハーの厚み変化量とは大きく隔たりがあり、最終的にはウェハーを一旦プレートから取り外した後に厚みを測定し、再度、プレートに貼り付け、研磨するという作業を所望の厚みになるまで、その測定・研磨作業を繰り返す必要があり、生産性を大きく改善するには至らなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８５９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高精度に、研磨中のウェハー厚みを自動で測定し、所望の厚みまで自動研磨できる自動研磨装置および研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するための本発明の第１の発明は、定盤と、その定盤と対向する位置に保持した被加工物を回転させながら前記定盤に押圧するように設けられるプレートと、被加工物の位置情報を測る被加工物位置測定センサと、プレートの位置情報を測るプレート位置測定センサと、被加工物の位置情報とプレートの位置情報の差分情報の演算手段と、その演算手段により求められた差分情報を出力する出力手段を有し、且つ、前記被加工物位置測定センサと前記プレート位置測定センサの位置情報の取得位置間の距離が１０ｍｍ以下であることを特徴とする自動研磨装置である。
【０００８】
本発明の第２の発明は、第１の発明における位置測定センサが接触式センサであることを特徴するもので、さらにこの接触式センサを構成する接触端子が被加工物との接触面側に凸の曲率を有する曲面であることを特徴とし、被加工物位置測定用センサが、位置情報の測定時においてのみ、被加工物に接触する移動機構を備えることを特徴とする自動研磨装置である。
【０００９】
本発明の第３の発明は、回転する定盤と、その定盤に回転しながら押圧される被加工物を研磨する研磨方法において、被加工物の定盤との接触面の位置情報を測定すると共に、被加工物を保持したプレートの位置情報を測定し、被加工物の位置情報とプレートの位置情報の差分情報を算出して、その差分情報により被加工物の厚みを求めることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第４の発明は、第３の発明において被加工物の定盤からの露出部分を形成して、その露出部分における位置情報を測定し、その位置情報の測定が定盤の回転数を被加工物の研磨時より遅い回転にして、位置測定センサの接触端子を接触させることにより位置情報を取得することを特徴とし、さらに位置情報を測定していないときには、位置測定センサが移動して被加工物およびプレートから接触端子を退避させていることを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の第５の発明は、第３の発明おける位置情報の測定が、ｎ回測定され、ｎ−１回とｎ回目の測定による位置情報の変動が１０％内に収束後、その差分情報の算出を行うことを特徴とする研磨方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被加工物を高精度で安定した研磨量の測定が容易に可能であり、よって研磨作業工数の軽減を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の自動研磨装置の構成を示す説明図である。
【図２】被加工物位置測定センサの接触端子の形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の自動研磨装置および自動研磨方法の実施形態を、図面を参照して説明する。
〔自動研磨装置〕
図１は、本発明の自動研磨装置を示す説明図である。図１において、１は定盤、２は定盤１に対向して設けられるシリンダー、３はプレート、４は被加工物、５は被加工物位置測定センサ、６はプレート位置測定センサである。
被加工物４は、プレート３に固定され、定盤１に押圧されている。
【００１５】
被加工物位置測定センサ５は、この被加工物４の定盤１に接触する面４ａ（すなわち研磨面にあたる）の位置を測定するように設けられ、プレート位置測定センサ６は、プレート３の被加工物固定側面３ａの位置を測定するように設けられている。さらに両者の位置情報の取得位置間の距離（図１、Ｌで表示している距離）が１０ｍｍ以下になるように設けられる。
【００１６】
これらの被加工物位置測定センサ５およびプレート位置測定センサ６は、非接触式センサまたは接触式センサのいずれか、または両者を組み合わせて用いても良い。
非接触式センサとしてはレーザー変位計、渦電流による変位計等、公知の変位計を用いることができる。
【００１７】
被加工物４の研磨精度を高精度に測定するには、被加工物４およびプレート３に直接接触し、位置を測定する接触式センサの方が望ましい。このセンサが接触式の場合には、図２に示すようにセンサ２０の接触子２１の形状はＲ面とすることにより、被加工物４との衝突角が低い角度にできるため、センサ２０への衝撃をやわらげ、衝撃による測定誤差を減少させことができる。
【００１８】
そして、被加工物位置測定センサ５とプレート位置測定センサ６のそれぞれ位置情報を演算装置７に入力し、その差分情報を求めて被加工物４の研磨量とする。そして出力装置８に、その差分情報（研磨量）を出力する構成としている。
【００１９】
〔自動研磨方法〕
本発明の自動研磨装置を用いた研磨方法を図１を参照して説明する。
プレート３にワックス等により被加工物４を固定し、シリンダー２により圧力を付与し、定盤１に被加工物４を押圧する。
押圧された被加工物４の研磨を開始する前に、被加工物位置測定センサ５、およびプレート位置測定センサ６により、研磨前の被加工物４の位置とプレート３の位置を測定し、基準位置（ゼロリセット）とする。
次に、定盤１とプレート３を共に回転させ、被加工物４を研磨する。
【００２０】
被加工物位置測定センサ５およびプレート位置測定センサ６に、接触式センサを用いる場合、そのセンサは研磨量の測定時以外は、被加工物４およびプレート３との測定位置から移動し、非接触状態とすることが、センサの保護のために望ましい。
また、位置情報の測定時には、定盤１の回転数を被加工物４を研磨する際の定盤１の回転数よりも遅くした状態で測定を行うことが、測定値のバラツキを抑えるには望ましい。望ましくは５ｒｐｍ以下の回転数とすることが望ましい。
【００２１】
さらに、被加工物測定センサ５とプレート位置測定センサ６との間の距離Ｌは、１０ｍｍ以下とすることが定盤１及びプレート３の回転による上下変動や、プレート３の傾きによる影響を受けにくくし、差分情報をより正確なものに近づけるために望ましい。
【００２２】
そして、その差分情報の取得は、位置情報を複数回測定し、ｎ−１回（ｎは測定回数、１＜ｎ）とｎ回の位置情報の変動が１０％内に収束後、その差分情報を取得することで、接触式センサが被加工物４およびプレート３に接触する際の衝撃による測定誤差を減少させ、精度の高い被加工物研磨量を測定することができる。
以上の研磨方法により研磨中に被加工物の研磨量を測定し、所望の研磨量に達したときに研磨を完了する。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細する。
実施例では、図１に示す自動研磨装置を用いて、直径３インチのサファイアウェハーを供試材に用い、研磨時の定盤１の回転数を４５ｒｐｍの条件で研磨試験を行い、その結果を表１に示した。なお位置測定センサは両者共に接触式センサを使用した。
表１の「ΔＤ」（設定研磨量に対する実測値との差の割合）は、下記数１を用いて算出し、実測値は研磨されたウェハーを厚み計（キーエンス製）で測定して研磨前のウェハーの厚みから引いた値とした。
【００２４】
【数１】
2012028602.tif 000003
【実施例１】
【００２５】
位置情報の取得間距離Ｌを９．５ｍｍとし、測定時の定盤１の回転数を４５ｒｐｍとして２０分間研磨後、定盤１の回転数を２ｒｐｍとさせて測定して、差分情報を求めるための位置情報の変動幅が１０％になった時に、設定研磨量に対する実測値との差の割合（ΔＤ）を求めた。尚、差分情報を求めるための位置情報は、位置情報の変動幅が１０％になった後、１秒間隔で１０回測定した平均値を位置情報とした。
表１に本実施例に係る研磨条件と、その結果を併せて示す。
【実施例２】
【００２６】
位置情報の変動幅が１０％を超える範囲で測定を行った場合の設定研磨量に対する実測値との差の割合（ΔＤ）を求めた。その他の条件は実施例１と同条件にて研磨を行った。表１に、その条件と測定結果を示す。
【実施例３】
【００２７】
位置測定センサにうず電流センサ（キーエンス製）を用いた以外は実施例１と同条件で研磨を行った。表１にその条件と測定結果を示す。
【００２８】
（比較例１）
センサの位置情報の取得間距離Ｌを、１５ｍｍとした以外は実施例１と同条件で研磨を行った。表１に、その条件と研磨結果を示す。
【００２９】
（比較例２）
センサの位置情報の取得間距離Ｌを、１５ｍｍとし、位置情報の測定時に定盤１の回転数を、研磨時と同じ回転数で行った以外は実施例１と同条件で研磨を行った。表１に、その条件と研磨結果を示す。
【００３０】
【表１】
2012028602.tif 000004
【００３１】
表１から明らかなように、位置情報の取得間距離Ｌが１０ｍｍを超える比較例１、位置情報の取得間距離Ｌが１０ｍｍを超え、測定時に定盤の回転を遅くせずに測定した比較例２では、設定研磨量と実測値の間に大きな差が見られ、研磨精度が悪いことがわかる。一方、本発明の条件内で研磨している実施例１乃至実施例３では、設定研磨量と実測値の差が少なく研磨精度が良いことがわかる。特に、差分情報を出力する際に位置情報の変動を１０％以下として行った実施例１では設定研磨量に一致した実測値が得られた。
【符号の説明】
【００３２】
１    定盤
２    シリンダー
３    プレート
４    被加工物
５    被加工物位置測定センサ
６    プレート位置測定センサ
７    演算処理装置
８    出力装置
１０    自動研磨機
２０    センサ
２１    接触子
Ｌ    位置情報の取得間距離
【図１】
2012028602.tif 000005
【図２】
2012028602.tif 000006