(57)【要約】【課題】サファイアやＳｉＣ等の基板を精度良く、さらに高速に研磨する基板の研磨装置を提供する。【解決手段】  保持テーブル４１上に保持された基板Ｗの研磨装置において、基板Ｗ上に研磨シートＳを供給するシート研磨ユニット６を昇降自在に設け、前記シート研磨ユニット６は、基板Ｗ上に研磨シートＳを供給する研磨シート供給部７と、研磨シートＳを回収する研磨シート回収部８と、研磨シート供給部７と研磨シート回収部８との間で基板Ｗに研磨シートＳを押圧するシート押圧部材１００とからなり、研磨シートＳをシート押圧部材１００で保持テーブル４１上の基板Ｗに押圧するとともにシート押圧部材１００を研磨シートＳの供給方向に沿って研磨シートＳと一体に往復動させ、且つ保持テーブル４１を回転させるとともに研磨シートＳの供給方向と直交する方向に往復動させて研磨するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持テーブル上に保持された基板の研磨装置において、
前記基板上に研磨シートを供給するシート研磨ユニットを昇降自在に設け、
前記シート研磨ユニットは、
前記基板上に前記研磨シートを供給する研磨シート供給部と、
前記研磨シートを回収する研磨シート回収部と、
前記研磨シート供給部と研磨シート回収部との間で前記基板に前記研磨シートを押圧するシート押圧部材とからなり、
前記研磨シートを前記シート押圧部材で保持テーブル上の基板に押圧するとともに前記シート押圧部材を前記研磨シートの供給方向に沿って該研磨シートと一体に往復動させ、且つ前記保持テーブルを回転させるとともに前記研磨シートの供給方向と直交する方向に往復動させて研磨するように構成したことを特徴とする基板の研磨装置。
【請求項２】
前記シート研磨ユニットは、
前記研磨シート供給部から供給された研磨シートを固定する供給側チャックと、
前記研磨シート回収部の手前で研磨シートを固定する回収側チャックと、
前記研磨シートを巻き掛け支持する複数のガイドローラを有し、前記ガイドローラのそれぞれを軸支するとともに前記昇降枠に固定された固定ガイドローラ枠と、
前記固定ガイドローラ枠のガイドローラに巻き掛けられた研磨シートをその供給側と回収側とでそれぞれ折り返して巻き掛け支持する供給側及び回収側ガイドローラと、
前記供給側及び回収側ガイドローラが一体に軸支されるとともに研磨シートの供給方向に沿って往復動自在な移動ガイドローラ枠と、
前記供給側ガイドローラと回収側ガイドローラとの間に設けられ前記保持テーブル上に保持された基板に前記研磨シートを押圧するとともに研磨シートの供給方向に沿って往復動自在なシート押圧部材とをさらに備えて構成され、
前記移動ガイドローラ枠と前記シート押圧部材とを前記研磨シートの供給方向に沿って往復動させる際に該移動ガイドローラ移動枠と該シート押圧部材の往復動を同期させるとともに前記シート押圧部材が前記ガイドローラ移動枠の２倍の移動量で往復動するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨装置。
【請求項３】
前記基板を粗研削する粗研削ポジションと、
前記基板を仕上げ研削する仕上げ研削ポジションと、
前記基板をラッピングするラッピングポジションとが設けられた基板の研磨装置において、
前記ラッピングポジションには、前記シート研磨ユニットが配されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の基板の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ等の基板の研磨装置に関する。さらに詳しくは、ダイヤモンド等の砥石が基材シート上に固着された研磨シートで前記基板を研磨する基板の研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワイヤソーや内周刃等の切断手段でウエハ状に切り出されたサファイアやＳｉＣ、ＧａＮ等の基板（以後、単にウエハという）は、複数の研磨工程を経て、表面に回路等が形成され、裏面研磨で薄厚化された後、ダイシング工程を経てチップ化されている。
【０００３】
例えば、上記研磨工程においては、研削、端面の面取り加工、ラッピング、ポリッシング、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）工程があり、必要によりウエハの歪みを加熱処理によって除去するアニール工程が行われている。また、これらの各工程は、それぞれ単独の装置で行なわれており、それぞれの装置は、バッチ方式により、複数枚のウエハを一括で処理することが一般的に行われている。
【０００４】
上記ラッピング工程は、例えば円盤状のセラミックプレート（キャリアに相当）に複数枚のウエハを一体に保持しておき、これらウエハと対向するように設けた研削定盤を前記セラミックプレート上のウエハに回転させながら押し当てるとともに研磨液を前記ウエハ上に供給することで行なわれている（例えば特許文献１）。
【０００５】
また、上記ポリッシング工程は、例えば円盤状のキャリアに複数枚のウエハを一体に保持しておき、これらウエハと対向するように設けられた表面に研磨布が貼着されたポリッシングプレートをウエハに回転させながら押し当てるとともに研磨液を前記ウエハ上に供給することで行なわれる。
【０００６】
また、サファイアを研磨するにあたり、上記バッチ方式の一括処理に替え、１枚ずつのウエハをダイヤモンドホイールで粗研削し、ＣＭＰを行なって仕上げ研削を行なう枚葉方式の研磨装置も知られている（例えば特許文献２）。
【０００７】
また、一般に液晶ガラス基板のような矩形の基板を研磨シートを使用して研磨することで液晶ガラス基板を封止する際のカレット屑を除去することが行われているが、この研磨シートでの液晶ガラス基板の研磨は、研磨シートを押圧部材で押圧する際に押圧部材を研磨シートと一体に偏心回転させて行われている（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−４５２６２号公報
【特許文献２】特開平１０−１６６２５９号公報
【特許文献３】特開２００８−０１８５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来の研磨工程では、上記ウエハの研磨は、セラミックプレートでのラッピングあるいは研磨布を使用したポリッシングにて行われている。
【００１０】
上記特許文献１の装置では、１度に複数枚のウエハを処理できるもののＣＭＰを行なえるレベルの平坦度とするために相当時間を要するものであり、例えばサファイア基板では、数時間を要すものである。
【００１１】
また、上記特許文献１においては、ラッピングを行なうと研磨液の状態変化で研削条件が変化するため、ウエハと研削定盤との間隔の調整や平行度の調整が必要であり、また、研磨液の状態変化（粘度、粒径、濃度等の変化）により研磨が安定に精度良く行なえない問題や、装置の調整に時間がかかる問題がある。
【００１２】
また、ポリッシングにおいても、上記のラッピングと同様に研磨布や研磨剤の状態変化で研削条件が変化し、研磨が安定に行えない問題や、平行度の調整に時間がかかる問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献２の装置においては、粗研削、仕上げ研削を行なった後、ＣＭＰを行なうようになっているが、単に研削ホイールの研磨だけでは、ＣＭＰを行なったとしても研削ホイールで形成された深い傷を取るためには相当な時間を要す問題や場合によってはその傷が取り切れない問題がある。
【００１４】
また、上記特許文献３の装置においては、研磨シートを押圧部材で偏心回転させて研磨させているため、装置の駆動部分に無理な力がかかるばかりでなく、振動も大きくなり、平坦度が要求されるウエハ等の基板の研磨に使用すると研磨精度が悪くなる問題がある。さらには、偏心回転をさせているために大きな移動量で偏心させるためには大きな偏心機構が必要となり装置が大型化する問題や高速駆動するほど振動が大きくなる問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、１枚のウエハの少なくとも片面を連続的に研磨して、ＣＭＰ加工を可能とする平坦度にウエハを高速に精度良く研磨することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで請求項１の発明は、保持テーブル上に保持された基板の研磨装置において、前記基板上に研磨シートを供給するシート研磨ユニットを昇降自在に設け、前記シート研磨ユニットは、前記基板上に前記研磨シートを供給する研磨シート供給部と、前記研磨シートを回収する研磨シート回収部と、前記研磨シート供給部と研磨シート回収部との間で前記基板に前記研磨シートを押圧するシート押圧部材とからなり、前記研磨シートを前記シート押圧部材で保持テーブル上の基板に押圧するとともに前記シート押圧部材を前記研磨シートの供給方向に沿って該研磨シートと一体に往復動させ、且つ前記保持テーブルを回転させるとともに前記研磨シートの供給方向と直交する方向に往復動させて研磨するようにした構成を採用した基板の研磨装置である。
【００１７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板の研磨装置において、前記シート研磨ユニットは、前記研磨シート供給部から供給された研磨シートを固定する供給側チャックと、前記研磨シート回収部の手前で研磨シートを固定する回収側チャックと、前記研磨シートを巻き掛け支持する複数のガイドローラを有し、前記ガイドローラのそれぞれを軸支するとともに前記昇降枠に固定された固定ガイドローラ枠と、前記固定ガイドローラ枠のガイドローラに巻き掛けられた研磨シートをその供給側と回収側とでそれぞれ折り返して巻き掛け支持する供給側及び回収側ガイドローラと、前記供給側及び回収側ガイドローラが一体に軸支されるとともに研磨シートの供給方向に沿って往復動自在な移動ガイドローラ枠と、前記供給側ガイドローラと回収側ガイドローラとの間に設けられ前記保持テーブル上に保持された基板に前記研磨シートを押圧するとともに研磨シートの供給方向に沿って往復動自在なシート押圧部材とをさらに備えて構成され、前記移動ガイドローラ枠と前記シート押圧部材とを前記研磨シートの供給方向に沿って往復動させる際に該移動ガイドローラ枠と該シート押圧部材の往復動を同期させるとともに前記シート押圧部材が前記移動ガイドローラ枠の２倍の移動量で往復動するようにした構成を採用した基板の研磨装置である。
【００１８】
また、請求項３の発明は、前記基板を粗研削する粗研削ポジションと、前記基板を仕上げ研削する仕上げ研削ポジションと、前記基板をラッピングするラッピングポジションとが設けられた基板の研磨装置において、前記ラッピングポジションには、前記シート研磨ユニットが配されている構成を採用した請求項１または２のいずれか１項に記載の基板の研磨装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、シート押圧部材を研磨シートの供給方向に沿って該研磨シートと一体に往復動させるようにしたので、シート押圧部材で研磨シートを偏心回転させて研磨することに比べ、研磨シートに捻じれ方向の無理な負荷がかからないので、シート押圧部材を高速に駆動することができ、高速で基板を研磨できる。
【００２０】
また、本発明は、シート押圧部材を研磨シートの供給方向に沿って該研磨シートと一体に往復動させるようにしたので、装置の駆動機構部分に偏心運動による無理な力がかかることがないので、装置自体の耐久性が向上するとともに装置の振動も低減できる。
【００２１】
また、本発明は、研磨シートが目詰まりした場合に研磨シートを送って、新しい部分の研磨シートを使用するようにしたので、ドレッシングが必要なく、また砥石や研磨布の交換の手間も必要ないので効率の良い研磨作業が行なえる。
【００２２】
また、本発明は、研磨シートを送ることで絶えず同じ条件で研磨でき、装置の平行度の調整や基板との隙間の調整等の装置の調整に要する時間を大幅に削減できる。また、安定に同じ条件で研磨できるので、研磨精度が安定する。
【００２３】
また、本発明は、研磨シート押圧部を、平行運動させながら前記研磨シートを基板に押圧するようにすれば、研磨シートが無理に横方向に引っ張られることがなく、研磨シートが蛇行することがないので研磨シート押圧部を高速に駆動でき、研磨速度もＣＭＰを行なう直前までの平坦度にするのに例えばサファイアの研磨では従来１枚当たり１時間程度かかっていたものが５〜６ｍｉｎ程度の速度で行うことができる。
【００２４】
また、本発明は、シート研磨ユニットに、固定ガイドローラ枠と、移動ガイドローラ枠と、シート押圧部材とを備え、前記移動ガイドローラ枠と前記シート押圧部材とを前記研磨シートの供給方向に沿って前後動させる際に前記移動ガイドローラ枠と前記シート押圧部材の運動方向を同期させるとともに前記シート押圧部材が前記移動ガイドローラ枠の２倍の移動量で前後動するように構成されているので、研磨シートが研磨シートの供給方向に前後に引っ張られたり、押し戻されたりしても前記移動ガイドローラ枠の供給側ガイドローラ及び回収側ガイドローラでの研磨シート折り返し部で研磨シートの弛みや引っ張られが吸収され、研磨シートへの負荷が少なくなる。従って、研磨シートを高速に駆動でき、研磨時間が短縮できる。
【００２５】
さらに本発明は、基板を粗研削する粗研削ポジションと、前記基板を仕上げ研削する仕上げ研削ポジションと、前記基板をラッピングするラッピングポジションとが設けられた基板の研磨装置のラッピングポジションにシート研磨ユニットを配したのでラッピングが高速で行え、スラリを使う場合に比べて条件が安定した状態で精度よく研磨できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】は、本発明の基板の研磨装置の一実施形態を表す正面図である。
【図２】は、図１のＡ−Ａ方向矢視側面図である。
【図３】は、図１のＢ−Ｂ方向矢視断面図である。
【図４】は、図１のＣ−Ｃ方向矢視断面図である。
【図５】は、図１の要部拡大図である。
【図６】は、図１のＤ−Ｄ方向矢視平面図である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の基板の研磨装置のシート研磨ユニットの要部を上面から見た動作説明図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の基板の研磨装置のシート研磨ユニットを正面から見た動作説明図である。
【図９】は、本発明の基板の研磨装置を適用した一実施形態を表す全体概略平面図である。
【図１０】は、図９の粗研削装置と仕上げ研削装置の一実施形態を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の基板の研磨装置の実施形態について図１乃至図６に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態を表す基板の研磨装置の正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ方向矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ方向矢視断面図、図４は図１のＣ−Ｃ方向矢視断面図、図５は図１の要部拡大図、図６は図１のＤ−Ｄ方向矢視断面図である。
【００２９】
図１乃至図４のようにシート研磨装置４０ｂは、機枠４２と間隔を開けて平行に設けられた支持台４８上に立設されたコラム４９と、このコラム４９の前面に昇降可能に設けられたシート研磨ユニット６と、前記シート研磨ユニット６の下方に設けられた保持テーブル４１とから構成される。
【００３０】
前記コラム４９は、図４のように上面から見るとコの字状に形成されており、立設された背板４７に沿って支持台４８上に固定されている。また、前記コラム４９の突出した前面部分には、それぞれレール５０、５０が上下方向に敷設されている。また、前記コラム４９の凹部の窪み部分には、ボールネジ５７が上部枠５５と支持台４８との間に軸支されている（図３参照）。前記上部枠５５上には昇降モータ５６が固定され、この昇降モータ５６の軸とボールネジ５７が接続されている。
【００３１】
前記シート研磨ユニット６は、前記コラム４９の前面に平行に設けられた昇降枠５１と、この昇降枠５１に軸支された研磨シートＳの供給リール７及び回収リール８と、供給リール７から供給された研磨シートＳをその供給側及び回収側でそれぞれ挟持して固定する供給側チャック１１０及び回収側チャック１１６を備えている。
【００３２】
また、前記シート研磨ユニット６は、複数のガイドローラ８５、８６がそれぞれ軸支されるとともに前記昇降枠５１に固定された固定ガイドローラ枠８０と、複数のガイドローラ９２、９３が軸支されるとともに前記固定ガイドローラ枠８０に対して研磨シートＳの供給方向に沿って前記ガイドローラ９２、９３を往復動させる移動ガイドローラ枠９０と、前記研磨シートＳをウエハＷに押圧するとともに研磨シートＳの供給方向に沿って該研磨シートＳと一体に往復動するシート押圧部材１００とを備えている。
【００３３】
さらに前記シート研磨ユニット６は、前記移動ガイドローラ枠９０及びシート押圧部材１００を駆動する駆動機構５３を備えている。前記駆動機構５３は、図１乃至図４及び図６のようにモータ６０と、該モータ６０の駆動軸６２の回転を前記移動ガイドローラ枠９０及びシート押圧部材１００にそれぞれ伝達する駆動プーリ６３と、第１従動プーリ６４と、第２従動プーリ６５と、アイドルプーリ６６と、これらのプーリ群に回転力を伝導するタイミングベルト６７とを備えている。
【００３４】
また、前記駆動機構５３は、図３及び図６のように前記駆動プーリ６３の駆動軸６２に適宜のスピンドルを介して接続された第１偏心錘６８ａと、前記第１偏心錘６８ａと対称に設けられ、第１従動プーリ６４の回転軸７０ｂに適宜のスピンドルを介して接続された第２偏心錘６８ｂと、前記第１偏心錘６８ａの偏心位置に接続された第１偏心軸７１ａと、前記第２偏心錘６８ｂの偏心位置（詳細は後述するが偏心量は第１偏心軸７１ａの１／２倍）に接続された第２偏心軸７１ｂと、前記第１偏心軸７１ａに一端が軸支され他端側に第１クランク軸７３ａが設けられた第１クランク７２ａと、前記第２偏心軸７１ｂに一端が接続され他端側に第２クランク軸７３ｂが設けられた第２クランク７２ｂとを備えている。
【００３５】
前記供給リール７は、図１及び図２のように昇降枠５１に軸支され、図示しない適宜のストッパ機構により、研磨シートＳの引っ張りに応じて適宜研磨シートＳが供給されるようになっている。前記回収側リール８も昇降枠５１に軸支され、図示しない適宜のモータにより、研磨シートＳを巻き取るようになっている。また、前記供給リール７には、例えばダイヤモンドの砥粒が基材シート表面に樹脂等で固定された研磨シートＳが巻回されている。例えばサファイア基板の研磨では、前記ダイヤモンドの砥粒の粒径は０．５〜２０μｍのものを好ましく用いることができ、２〜１５μｍのものが特に好ましく使用できる。なお、本発明は上記の範囲に限定されず、砥粒の材質は研磨する基板（ウエハＷ）の材質によって適宜選定でき、粒径も適宜なものを選定できる。
【００３６】
前記供給リール７から供給された研磨シートＳは、供給側チャック１１０を通って固定
ガイドローラ枠８０に軸支された上下２本のガイドローラ８５、８５の外側に掛け渡された後、固定ガイドローラ枠８０に軸支されたガイドローラ８７で折り返すように移動ガイドローラ枠９０に軸支されたガイドローラ９２に掛け渡される。前記研磨シートＳはこの後、シート押圧部材１００に軸支された供給側のガイドローラ１０３によって押圧板１０２の下方に導かれ、回収側のガイドローラ１０３を経由して移動ガイドローラ枠９０の回収側のガイドローラ９３で折り返された後、固定ガイドローラ枠８０に軸支されたガイドローラ８８、８６に掛け渡される。前記研磨シートＳは、前記ガイドローラ８６を経由した後、回収側チャック１１６を通って回収側リール８に巻取られるようになっている。
【００３７】
前記昇降枠５１は、その背面側に、前記２本のレール５０、５０とそれぞれ摺動可能に嵌合したガイド５２、５２が設けられている。また、前記昇降枠５１の背面側中央付近には前記ボールネジ５７と螺合したナット部材５８が設けられている。従って前記昇降枠５８は、前記昇降モータ５６を駆動することにより、前記レール５０、５０に沿って昇降動するようになっている。
【００３８】
前記昇降枠５１には、その前面側中央付近に該昇降枠５１の前方に向けて垂直にモータ固定枠５９が設けられ、該モータ固定枠５９上にモータ６０が下方に向けて設けられている。
【００３９】
また、前記昇降枠５１には、図３及び図４のように前記モータ固定枠５９と平行に固定板６１が設けられ、駆動機構５３の駆動プーリ６３、第１従動プーリ６４、第２従動プーリ６５、アイドルプーリ６６がそれぞれ適宜のスピンドルを介して回転可能に軸支されている。これらのプーリのそれぞれにはタイミングベルト６７が掛け渡され、前記駆動プーリ６３と第１従動プーリ６４とは互いに異なる方向に回転するようになっている。なお、この駆動プーリ６３と第１従動プーリ６４とは同期して同一回転数でそれぞれ異なる方向に回転するようになっている。
【００４０】
前記モータ６０を含む駆動機構５３は、図３、図４、図６のようにモータ６０に接続された駆動軸６２が駆動プーリ６３に軸止されており、この駆動軸６２は適宜なスピンドルを介して前記固定板６１に軸支されている。前記固定板６１の下面側には、第１偏心錘６８ａが前記スピンドルの回転軸７０ａに軸止されている。また、第１偏心錘６８ａの偏心位置には第１偏心軸７１ａが下方に向けて軸支されており、この第１偏心軸７１ａの下端には第１クランク７２ａがその一端に軸支されている。また、前記第１クランク７２ａの他端側には、第１クランク軸７３ａが下方に向けて該第１クランク７２ａに軸支され、この第１クランク軸７３ａは、固定ガイドローラ枠８０の開口部８０ａを貫通してその先端にシート押圧部材１００の天板部分が軸止されている。
【００４１】
また、第１従動プーリ６４は、固定板６１上に適宜のスピンドルを介して軸支され、前記固定板６１の下面側には、第２偏心錘６８ｂが前記スピンドルの回転軸７０ｂに軸止されている。また、第２偏心錘６８ｂの偏心位置には第２偏心軸７１ｂが下方に向けて軸支されており、この第２偏心軸７１ｂの下端には第２クランク７２ｂがその一端に軸支されている。
【００４２】
また、前記第２クランク７２ｂの他端側には、第２クランク軸７３ｂが下方に向けて軸支され、この第２クランク軸７３ｂは、固定ガイドローラ枠８０の切欠き部を介して移動ガイドローラ枠９０から前方に突出して設けられた連結板７４に軸止されている。なお、前記第２偏心軸７１ｂが第２偏心錘６８ｂに軸支される偏心位置は第１偏心錘６８ａに軸支される第１偏心軸７１ａの偏心量の１／２になっている。また、第１偏心錘６８ａと第２偏心錘６８ｂとは偏心位置が異なる以外は対称に設けられている。
【００４３】
なお、上記の第１クランク７２ａと第２クランク７２ｂは、それぞれ対称に平行運動するようになっているので両クランクの運動による荷重変化が打ち消されて振動が低減される。
【００４４】
また、前記第１偏心錘６８ａの荷重バランスは、第１偏心錘６８ａに接続された第１クランク７２ａの駆動に伴う遠心力を打ち消す方向に働くように設計することが好ましい。このように設計することで、シート押圧部材１００の駆動時の振動が低減される。
【００４５】
また、上記と同様に第２偏心錘６８ｂの荷重バランスも、第２クランク７２ｂの駆動に伴う遠心力を打ち消す方向に働くように設計することが好ましい。このように設計することで、移動ガイドローラ枠９０の駆動時の振動が低減される。
【００４６】
前記固定ガイドローラ枠８０は、前記昇降枠５１に固定された固定板６１と平行に設けられた支持板８４と、前記支持板８４に立設されるとともに前記昇降枠５１に固定支持された固定板８１、８２と、前記支持板８４の研磨シート供給方向に沿って供給側及び回収側に一対ずつ研磨シートＳの幅方向両側に設けられた４枚の側板８３と、前記供給側の側板８３、８３の間に設けられた上下２本のガイドローラ８５、８５と、前記両ガイドローラ８５、８５の右側下方（図１参照）に設けられたガイドローラ８７と、前記回収側の側板８３、８３の間に設けられた上下２本のガイドローラ８６、８６と、前記両ガイドローラ８６、８６の左側下方（図１参照）に設けられたガイドローラ８８とから構成されている。
【００４７】
前記固定ガイドローラ枠８０は、前記固定板８１、８２の上方部分が固定板６１に固定されることで、この固定板６１に垂下するように固定支持されている。また、前記支持板８４の下面には開口部８０ａを挟むように研磨シートＳの供給方向に沿って、２本のレール８７、８７が設けられている（図２、３、６参照）。
【００４８】
前記移動ガイドローラ枠９０は、研磨シートＳの供給方向に沿って研磨シートＳよりも幅広い間隔で設けられた２枚の下向きコの字状の側板９５、９５と、これら２枚の側板９５、９５を間隔を保って支持する２本の支柱９１、９１と、前記側板９５の供給側の下端に設けられたガイドローラ９２と、同じく前記側板９５の回収側の下端に設けられたガイドローラ９３とから構成されている。また、前記両側板９５、９５の内側には支持枠を介して２対のガイド９４が設けられており、これらガイド９４は、それぞれ前記レール８７、８７に摺動可能に嵌合している。
【００４９】
また、前記移動ガイドローラ枠９０の手前側側板９５には該側板９５に対して垂直前方に向けて連結板７４が設けられており、この連結板７４には前記第２クランク軸７３ｂが軸止されている。従って、第２クランク７２ｂが駆動されると、第２クランク軸７３ｂの移動に伴って、移動ガイドローラ枠９０がレール８７に沿って図１の左右方向に移動するようになっている。
【００５０】
前記シート押圧部材１００は、略下向きコの字状の支持枠１０１と該支持枠１０１の両下端部分に軸支されたガイドローラ１０３、１０３と、前記両ガイドローラ１０３、１０３の中央に研磨シートＳの幅方向に沿って設けられた押圧板１０２とから構成されている。前記押圧板１０２は、研磨シートＳの幅と同一かあるいはやや幅広に形成されている。また、前記押圧板１０２の研磨シートＳ供給方向への長さは研磨するウエハＷの径に応じて適宜変更すればよいが、例えば４インチのサファイア基板の研磨では８〜１５ｍｍが好ましく用いられる。
【００５１】
前記ガイドローラ１０３、１０３間には研磨シートＳが掛け渡されており、前記押圧板１０２は、前記ガイドローラ１０３、１０３の間の研磨シートＳを研磨シートＳの背面側から押圧するようになっている。前記押圧板１０２は押圧面にゴムや樹脂等の部材が接着等で固定されている。また、押圧板１０２の前後は押圧板１０２の剛性を保つため適宜の支持ブロック等で挟持されている。
【００５２】
また、前記シート押圧部材１００の支持枠１０１の天板部分には、その上面端部に第１クランク軸７３ａが軸止されており、第１クランク７２ａが駆動されると、第１クランク軸７３ａの移動に伴って、シート押圧部材１００がレール８７に沿って図１、図５の左右方向に移動するようになっている。
【００５３】
また、前記固定ガイドローラ枠８０に立設された固定板８１、８２の上部には、それぞれ供給側チャック１１０と回収側チャック１１６が設けられている。
【００５４】
前記供給側チャック１１０は、前記固定板８１の上下方向に沿って設けられた昇降シリンダ１１５と、前記昇降シリンダ１１５のシリンダ軸上端に固定された支持枠１１４と、この支持枠１１４上に水平に設けられた開閉シリンダ１１３と、この開閉シリンダ１１３の先端に固定されたチャック１１２と、前記チャック１１２と対向して設けられ、前記支持枠１１４に軸支されたガイドローラ１１１とから構成されている。
【００５５】
前記供給側チャック１１０は、前記開閉シリンダ１１３を閉じる方向に作用させることで前記チャック１１２とガイドローラ１１１との間に通された研磨シートＳを前記チャック１１２とガイドローラ１１１とで挟持して固定するようになっている。また、前記供給側チャック１１０は、前記研磨シートＳを挟持して固定した状態で前記昇降シリンダ１１５を下降方向に作用させることで、前記研磨シートＳを使用に供する所定量引き出すようになっている。
【００５６】
前記回収側チャック１１６は、前記固定板６１上に水平に設けられた開閉シリンダ１１９と、この開閉シリンダ１１９の先端に固定されたチャック１１８と、このチャック１１８と対向し、前記固定板６１上に設けられた適宜の支持枠に軸支されたガイドローラ１１７とから構成されている。
【００５７】
前記回収側チャック１１６は、供給側と同様に前記チャック１１８とガイドローラ１１７との間で研磨シートＳを開閉シリンダ１１９の作用で挟持して固定するようになっている。
【００５８】
前記保持テーブル４１は、テーブル台４４上に立設された図示しないスピンドルに軸支されており、該保持テーブル４１は、テーブル台４４の下面に設けられたモータ４６により回転するようになっている。また、前記保持テーブル４１は、テーブル台４４の下面に設けられたガイド４５が機枠４２上に敷設されたレール４３と摺動可能に嵌合することによって、図示しない適宜の駆動源により、水平動が可能になっている。また、前記保持テーブル４１は例えばポーラス状のセラミック等で構成され、その表面でウエハＷを吸着保持するようになっている。また、前記保持テーブル４１の近傍には、図示しない水を噴射する噴射ノズルが設けられており、前記研磨シートＳでウエハＷを研磨する際に、水が少量研磨部に供給されることで前記研磨シートＳから脱落した砥粒も利用して研磨するようになっている（なお、水の供給量は、研磨シートＳから脱落した砥粒がウエハＷ上から流れない程度の僅かな量にするのが好ましい。）。
【００５９】
以上が本発明の基板の研磨装置におけるシート研磨装置４０ｂの構成であり、次に前記シート研磨装置４０ｂの動作について図７及び図８に基づいて説明する。
【００６０】
図７（ａ）乃至（ｃ）は、前記シート研磨装置４０ｂの動作を表す説明図であり、固定ガイドローラ枠８０と、移動ガイドローラ枠９０と、シート押圧部材１００とを簡素化して描いたものである。
【００６１】
図７（ａ）は、前記シート研磨装置４０ｂの初期位置を表す。この時、まず、前記研磨シートＳを供給側チャック１１０を閉じることでガイドローラ１１１とチャック１１２の間で挟持し、昇降シリンダ１１５により供給側チャック１１０を下降させて研磨シートＳを所定量引き出しておく。この研磨シートＳの引き出し量は適宜変更可能であるが、概ね前記押圧板１０２で押圧される量だけ引き出すようにすれば、順次使用されていない部分を使用でき、研磨シートＳの無駄がない。研磨シートＳが引き出された後、供給側チャック１１０と回収側チャック１１６によって研磨シートＳを挟持して固定しておく。
【００６２】
また、保持テーブル４１上にはウエハＷ（例えばサファイア基板）を吸着保持し、前記シート研磨装置４０ｂの下方に移動させる。そして、前記昇降枠５１をモータ５６の駆動で下降させ、ウエハＷに押圧板１０２によって研磨シートＳを押圧させる（この時の押圧力は限定されるわけではないが例えば２５０Ｎである。）。また、保持テーブル４１は、研磨シートＳの供給方向と垂直に小刻みな往復運動をさせながら、保持テーブル４１を回転させる。前記保持テーブル４１の回転は研磨するウエハＷの材質等に応じて適宜選択できるが、例えば４〜６インチ径のサファイア基板であれば、１〜５ｒｐｍが好ましく用いられる。また研磨シートＳの小刻みな前後運動の周期も適宜選択できるが、上記の場合４００〜６００ｒｐｍのサイクルで往復動させることが好ましい。
【００６３】
続いて、図７（ｂ）のようにモータ６０を駆動することにより、第１偏心錘６８ａ及び第２偏心錘６８ｂをそれぞれ互いに反対方向に回転させる。図７（ｂ）では、第１偏心錘６８ａと第２偏心錘６８ｂがそれぞれ逆方向に９０°回転した状態を表している。この時、第１偏心錘６８ａ、第２偏心錘６８ｂの回転に伴い、第１偏心軸７１ａ、第２偏心軸７１ｂが回転軸７０ａ、７０ｂを中心として回転する。前記第１偏心軸７１ａの回転に伴い、第１クランク７２ａはクランク運動し、図示左右方向（研磨シートＳの供給方向）の第１クランク７２ａの移動分だけ、第１クランク軸７３ａが移動する。従って第１クランク軸７３ａに軸支されたシート押圧部材１００が、図示２点鎖線位置から実線位置へと移動する。
【００６４】
また、第２クランク軸７３ｂも第１クランク軸７３ａと同様に移動し、移動ガイドローラ枠９０も図示２点鎖線位置から実線位置へと移動する。なお、前記第２偏心軸７１ｂの偏心量が第１偏心軸７１ａの１／２であるので、前記移動ガイドローラ枠９０の移動量は、前記シート押圧部材１００の移動量の１／２となる。
【００６５】
図７（ｃ）のように第１偏心錘６８ａ及び第２偏心錘６８ｂをさらに９０°回転させて、移動ガイドローラ枠９０及びシート押圧部材１００を２点鎖線位置から実線位置へと移動させる。このように、第１偏心錘６８ａ及び第２偏心錘６８ｂを連続して回転させていくことで、移動ガイドローラ枠９０及びシート押圧部材１００が、互いに同一方向に同期して往復動することになる。
【００６６】
図８（ａ）及び（ｂ）は、上記図７（ａ）乃至（ｃ）で移動ガイドローラ枠９０とシート押圧部材１００が左右方向に往復運動する様子を正面方向から表したものである。
【００６７】
図８（ａ）は、シート研磨装置４０ｂが初期位置にある状態を表している。前記保持テーブル４１上にはウエハＷが吸着保持され、研磨シートＳが押圧板１０２によりウエハＷに押圧されている状態を表す。前記保持テーブル４１は図示矢印のように回転しながら、図示前後方向に往復動を行う。このように前記保持テーブル４１を往復動させるのは、保持テーブル４１の回転による周速差によりウエハＷの外周と内周で研磨ムラが発生するのを防止するためである。
【００６８】
図８（ｂ）は、移動ガイドローラ枠９０が研磨シートＳの供給方向にＬだけ移動し、シート押圧部材１００が研磨シートＳの供給方向に２Ｌだけ移動した状態を表す。この時、移動ガイドローラ枠９０とシート押圧部材１００は、研磨シートＳの供給方向に沿って移動するようになっているので、研磨シートＳを単に偏心運動させて基板を研磨させる場合に比べて、研磨シートＳが無理やり幅方向に引っ張られることがなくなり、研磨シートＳに無理な力がかかることがない。また、移動ガイドローラ枠９０の移動とシート押圧部材１００は共に同一方向へ同期して移動する。
【００６９】
また、シート押圧部材１００の移動量を移動ガイドローラ枠９０の移動量の２倍としているのは、固定ガイドローラ枠８０のガイドローラ８７と移動ガイドローラ枠９０のガイドローラ９２の間及びガイドローラ８８とガイドローラ９３との間で研磨シートＳが折り返して巻回されているからである。これは、固定ガイドローラ枠８０と移動ガイドローラ枠９０との間に位置する研磨シートＳは、移動ガイドローラ枠９０とシート押圧部材１００との間に位置する研磨シートＳの２倍の長さであるからである。すなわち、シート押圧部材１００によって研磨シートＳが２Ｌだけ引き出された場合、移動ガイドローラ枠９０をＬだけ移動させれば研磨シートＳの引き出し量２Ｌを吸収することができる。
【００７０】
また、上記のように固定ガイドローラ枠８０と移動ガイドローラ枠９０との間で研磨シートＳを折り返すようにガイドローラ８７、９２及びガイドローラ８８、９３との間に巻回しているのは、単にシート押圧部材１００での研磨シートＳの押圧及び往復運動だけでは、シート押圧部材１００の往復運動に伴い、研磨シートＳが無理やり引っ張られたり、弛んだりを繰り返すことになるからである。すなわち、研磨シートＳが供給方向に引っ張られたり、弛んだりすることを防止するために研磨シートＳを折り返してガイドローラ８７、９２及びガイドローラ８８、９３との間で研磨シートＳを保持するようにしている。
【００７１】
次に本発明の基板の研磨装置を適用した基板の研磨装置の一実施形態を図９に基づいて説明する。
【００７２】
図９は、本発明の基板の研磨装置の一実施形態を表す全体概略平面図であり、基板研磨装置１１には、図示手前側からウエハ供給部１、粗研削ポジション２、仕上げ研削ポジション３、ラッピングポジション４、ウエハ収納部５が順に配置されている。
【００７３】
前記ウエハ供給部１には複数枚のウエハＷが多段に収納された収納カセット１０が載置され、この収納カセット１０は、ウエハＷの取り出し位置まで図示しない適宜な昇降機構で昇降するようになっている。
【００７４】
前記ウエハ供給部１のウエハＷは図示しない適宜なロボットハンドで１枚ずつ取り出され、粗研削ポジション２の搬入部２０ａに位置した保持テーブル２１上に保持された後、粗研削装置２０ｂへ前記保持テーブル２１の移動により送り込まれて粗研削される。前記粗研削装置２０ｂで一面が研削されたウエハＷは図示しない適宜な反転機構で反転され、他方の面が研削される。なお、前記粗研削装置２０ｂ、次に説明する仕上げ研削装置３０ｂの詳細については後述する。
【００７５】
前記粗研削ポジション２で粗研削されたウエハＷは、図示しない適宜なロボットハンドで仕上げ研削ポジション３の保持テーブル３１に保持される。保持されたウエハＷは、仕上げ研削装置３０ｂに保持テーブル３１の移動により送り込まれ、前記粗研削ポジション３と同様にウエハＷの両面が仕上げ研削される。
【００７６】
続いて、ウエハＷは図示しないロボットハンドでラッピングポジション４へと搬送され、ラッピングポジション４の保持テーブル４１上に保持される。前記ラッピングポジション４には、前述のシート研磨装置４０ｂが配置されており、前記保持テーブル４１がシート研磨装置４０ｂの研磨位置へと移動することで前述のようにウエハＷがシート研磨装置４０ｂによって研磨される。なお、一面が研磨されたウエハＷは、図示しない適宜な反転機構で反転され、他方の面が研磨される。
【００７７】
前記ラッピングポジション４で研磨されたウエハＷは、図示しないロボットハンドでウエハ収納部５の収納カセット１０に収納される。前記ウエハ収納部５もウエハ供給部１と同様に適宜な昇降機構で収納カセット１０が昇降しながら１枚ずつ多段に収納されていくようになっている。
【００７８】
以上が、本発明の基板研磨装置でウエハＷを研磨していく工程の説明であり、次に前記各ポジションの詳細な説明を図１０に基づいて説明する。
【００７９】
図１０は、本発明の基板研磨装置に配置される粗研削装置２００の側面図である。
【００８０】
前記粗研削装置２００は、水平に設けられた機枠２０２の背面に立設されたコラム２０１と、このコラム２０１の前面に沿って昇降動可能な本体枠２０９と、この本体枠２０９の下面に回転可能に設けられた研削ホイール２１５と、この研削ホイール２１５と対向するように機枠２０２上に水平動可能に設けられた保持テーブル２０４とから構成されている。
【００８１】
前記コラム２０１は、図４におけるコラム４９と同様に上面から見るとコの字状に形成され、その前面の突出部分のそれぞれにレール２８、２８が上下方向に沿って設けられている（図示では手前側のみ描かれている。）。また、コラム２０１の凹部の窪み部分にはボールネジ２１１が上下方向に沿って、上部枠２１８と支持台２１７の間に軸支され、前記ボールネジ２１１の上部には前記上部枠２１８を介して昇降モータ２１３が接続されている。
【００８２】
前記本体枠２０９のコラム２０１と対向する裏面には左右にそれぞれ１対のガイド２１０、２１０が設けられ、前記レール２０８、２０８とそれぞれ摺動可能に嵌合している。また、前記本体枠２０９の裏面にはナット部材２１２が設けられ、このナット部材２１２は、前記ボールネジ２１１に螺合している。従って、前記本体枠２０９は、前記昇降モータ２１３を駆動することでレール２０８に沿って昇降動するようになっている。
【００８３】
前記研削ホイール２１５は、円形に形成されており、その外周部分には、ダイヤモンドで形成された砥石２１６が円形に適宜の間隔を開けて固定されている。なお、粗研削用の砥石２１６は、例えばサファイア基板の研磨では＃３５０〜＃５００程度のものが好ましく用いられる。
【００８４】
また、前記研削ホイール２１５の回転軸は、前記本体枠２０９に設けられた図示しないスピンドルとスプライン軸受を介してモータ２１４に接続されており、前記モータ２１４を駆動することで前記研削ホイール２１５は回転するようになっている。また、前記本体枠２０９は、前記スプライン軸受を介してモータ２１４に接続されているので、前記研削ホイール２１５は、本体枠２０９との一体の昇降動と回転が可能になっている。
【００８５】
また、前記研削ホイール２１５の内周部分と保持テーブル２０４の近傍には図示しない冷却水が噴出するように加工液の噴射部が設けられ、研磨時の研削ホイール２１５と砥石２１６の冷却と目詰まりを防止するようになっている。
【００８６】
前記保持テーブル２０４は、機枠２０２上に敷設されたレール２０３に沿っての前後方向の移動と、モータ２０７による保持テーブル２０４の回転が可能になっている。なお、前記保持テーブル２０４は、基本構成として前述の保持テーブル４１と同様であり詳細な説明は省略する。
【００８７】
前記粗研削装置２００は、以上のような構成であり、次に該粗研削装置２００での研磨動作を説明する。
【００８８】
ウエハ搬入部２０ａにある保持テーブル２０４上にウエハＷを搬送して吸着保持し、ウエハ粗研削装置２０ｂの研削ホイール２１５下方に前記保持テーブル２０４を移動させる。
【００８９】
続いて、保持テーブル２０４を回転させながら、前記研削ホイール２１５を保持テーブル２０４と反対方向に回転させて下降させ、前記研削ホイール２１５を保持テーブル２０４上のウエハＷに押圧する（この時の押圧力は例えばサファイア基板では２５０Ｎである。）。このとき、保持テーブル２０４を前後動させて、研削ホイール２１５の回転による周速差を打ち消すようにする。上記は例えば研削ホイール２１５を２０００ｒｐｍ、保持テーブルを１００ｒｐｍで回転させているが、基板の材質や径、研削ホイール２１５の砥石２１６の材質や粒径等に応じて適宜選択できる。また、冷却水等の加工液を研磨するウエハＷの近傍に供給する。
【００９０】
続いて、図示しない適宜な機構でウエハＷを反転させて上記と同様に裏面研削を行なった後、仕上げ研削ポジション３にウエハＷが搬送される。
【００９１】
なお、粗研削装置２０ｂと仕上げ研削装置３０ｂは基本的に構成が同じであるので詳細な説明は省略する。
【００９２】
粗研削装置２０ｂと仕上げ研削装置３０ｂとは、研削ホイール２１５に用いられる砥石２１６の粗さが異なっており、仕上げ研削装置３０ｂに用いられる砥石２１６は例えば、サファイアの研磨では＃８００〜＃１５００程度のものが好ましく用いられる。
【００９３】
上記仕上げ研削装置３０ｂで両面が研削されたウエハＷは、ラッピングポジション４の保持テーブル４１に図示しない適宜なロボットハンドで搬送される。
【００９４】
以上が、本発明の基板の研磨装置の一実施形態であるが、適宜発明の範囲内で変更ができる。例えば、本実施形態では移動ガイドローラ枠９０とシート押圧部材１００とは、１つのモータ６０で駆動するようにしたが、別々のモータで駆動するようにすることもできる。この場合は、モータ同士の同期を取る必要がある。
【００９５】
また、適宜粗研削装置、仕上げ研削装置、シート研磨ユニットをインデックステーブル上に配置すれば、装置を小型化することも可能である。
【００９６】
また、研削ホイールに使用する砥石の番手や研磨シートの砥粒の粒径は、適宜研磨するウエハの材質等に応じて変更できる。また、必要に応じて粗研削装置、仕上げ研削装置、シート研磨装置の台数を変更することもできる。また、ラッピングポジション４での研磨時間や回数を変更することも適宜行える。
【符号の説明】
【００９７】
Ｗ    ウエハ（基板）
Ｓ    研磨シート
１    ウエハ供給部
２    粗研削ポジション
３    仕上げ研削ポジション
４    ラッピングポジション
５    ウエハ収納部
６    シート研磨ユニット
７    供給リール（研磨シート供給部）
８    回収リール（研磨シート回収部）
１０    収納カセット
１１    基板研磨装置
２０ａ  ウエハ搬入部
２０ｂ  粗研削装置
２１    保持テーブル
３０ａ  ウエハ搬入部
３０ｂ  仕上げ研削装置
３１    保持テーブル
４０ａ  ウエハ搬入部
４０ｂ  シート研磨装置
４１    保持テーブル
４２    機枠
４２ａ  開口部
４３    レール
４４    テーブル台
４５    ガイド
４６    モータ
４７    背板
４８    支持台
４９    コラム
５０    レール
５１    昇降枠
５２    ガイド
５３    駆動機構
５５    上部枠
５６    昇降モータ
５７    ボールネジ
５８    ナット部材
５９    モータ固定枠
６０    モータ
６１    固定板
６２    駆動軸
６３    駆動プーリ
６４    第１従動プーリ
６５    第２従動プーリ
６６    アイドルプーリ
６７    タイミングベルト
６８ａ  第１偏心錘
６８ｂ  第２偏心錘
７０ａ  回転軸
７０ｂ  回転軸
７１ａ  第１偏心軸
７１ｂ  第２偏心軸
７２ａ  第１クランク
７２ｂ  第２クランク
７３ａ  第１クランク軸
７３ｂ  第２クランク軸
７４    連結板
８０    固定ガイドローラ枠
８０ａ  開口部
８１    固定板
８２    固定板
８３    側板
８４    支持板
８５    ガイドローラ
８６    ガイドローラ
８７    ガイドローラ
８８    ガイドローラ
９０    移動ガイドローラ枠
９１    支柱
９２    供給側ガイドローラ
９３    回収側ガイドローラ
９４    ガイド
９５    側板
１００    シート押圧部材
１０１    支持枠
１０２    押圧板
１０３    ガイドローラ
１０４    ガイド
１１０    供給側チャック
１１１    ガイドローラ
１１２    チャック
１１３    開閉シリンダ
１１４    支持枠
１１５    昇降シリンダ
１１６    回収側チャック
１１７    ガイドローラ
１１８    チャック
１１９    開閉シリンダ
２００    研削ユニット
２０１    コラム
２０２    機枠
２０３    レール
２０４    保持テーブル
２０５    テーブル台
２０６    ガイド
２０７    モータ
２０８    レール
２０９    本体枠
２１０    ガイド
２１１    ボールネジ
２１２    ナット部材
２１３    昇降モータ
２１４    モータ
２１５    研削ホイール
２１６    砥石
２１７    支持台
２１８    上部枠
【図１】
2013255961.tif 000003
【図２】
2013255961.tif 000004
【図３】
2013255961.tif 000005
【図４】
2013255961.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013255961.tif 000008
【図７】
2013255961.tif 000009
【図８】
2013255961.tif 000010
【図９】
2013255961.tif 000011
【図１０】
2013255961.tif 000012