(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨パッドの研磨面を均一にドレッシングすることができる研磨パッドのドレッシング方法および研磨装置を提供する。【解決手段】環状の研磨パッドを回転し、該環状の研磨パッドの研磨面にドレッシング砥石６２を接触させつつ該環状の研磨パッドの径方向に移動させて該研磨パッドの研磨面をドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、該ドレッシング砥石における該環状の研磨パッドの内周から外周または外周から内周までの移動速度を、該環状の研磨パッドの研磨面における該ドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になるように制御する。【選択図】図８
2009125814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の研磨パッドを回転し、該環状の研磨パッドの研磨面にドレッシング砥石を接触させつつ該環状の研磨パッドの径方向に移動させて該研磨パッドの研磨面をドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、
該ドレッシング砥石における該環状の研磨パッドの内周から外周または外周から内周までの移動速度を、該環状の研磨パッドの研磨面における該ドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になるように制御する、
ことを特徴とする研磨パッドのドレッシング方法。
【請求項２】
被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルを備えたチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨するため環状の研磨パッドを有する研磨工具および該研磨工具を回転せしめる回転駆動手段を備えた研磨手段と、該研磨手段を該チャックテーブルの該保持面に垂直な方向に移動せしめる研磨送り手段と、該チャックテーブル機構を該チャックテーブルの該保持面と平行な方向に移動せしめるチャックテーブル機構移動手段と、該チャックテーブルに隣接して配設され該研磨パッドの研磨面をドレッシングするためのドレッシング砥石を備えたドレッシング手段と、該回転駆動手段と該研磨送り手段および該チャックテーブル機構移動手段を制御する制御手段と、を具備する研磨装置において、
制御手段は、該回転駆動手段を作動し該研磨工具を回転しつつ該研磨送り手段を作動して該研磨パッドの研磨面を該ドレッシング砥石に接触せしめるとともに、該チャックテーブル機構移動手段を作動して該研磨パッドの研磨面をドレッシングする際に、該チャックテーブル機構移動手段による該チャックテーブル機構の移動速度を該研磨パッドの研磨面における該ドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になるように制御する、
ことを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
該制御手段は、該ドレッシング砥石を該環状の研磨パッドの内周側から外周側に移動してドレッシングする際に、該環状の研磨パッドの外径を(D)、内径を(d)とし、該ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの内周と対向する位置における移動速度を(V1)、該ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの外周と対向する位置における移動速度を(V2)とすると、V2＝V1×(d／D)の関係を有し、該環状の研磨パッドの内周と対向する位置から外周と対向する位置までの移動速度(V)を(V1)から(V2)に至る比例関係で制御する、請求項２記載の研削装置。
【請求項４】
該制御手段は、該ドレッシング砥石を該環状の研磨パッドの外周側から内周側に移動してドレッシングする際に、該環状の研磨パッドの外径を(D)、内径を(d)とし、該ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの外周と対向する位置における移動速度を(V2)、該ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの内周と対向する位置における移動速度を(V1)とすると、V1＝V2×(D／d)の関係を有し、該環状の研磨パッドの外周と対向する位置から内周と対向する位置までの移動速度(V)を(V2)から(V1)に至る比例関係で制御する、請求項２記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研磨パッドのドレッシング方法および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる切断ラインによって多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々に半導体回路を形成する。このように多数の半導体回路が形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分離することにより、個々の半導体チップを形成する。半導体チップの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々の矩形領域を分離するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削工具を、高速回転せしめながら半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に所謂加工歪が生成され、これによって個々に分割された半導体チップの抗折強度が相当低減される。この研削された半導体ウエーハの裏面に生成される加工歪を除去する対策として、研削された半導体ウエーハの裏面を硝酸および弗化水素酸を含むエンチング液を使用して化学的エッチングするウエットエッチング法やエッチングガスを用いるドライエッチング法が使用されている。また、研削された半導体ウエーハの裏面を遊離砥粒を使用してポリッシングするポリッシング法も実用化されている。
【０００３】
しかしながら、上述したウエットエッチング法、ドライエッチング法およびポリッシング法は、生産性が悪いとともに、廃液が環境汚染の原因となる。このような問題を解決するために、フエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石からなる研磨パッドを備えた研磨工具を用いて、研削された半導体ウエーハの裏面を研磨し、研削歪みを取り除く技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００２−２８８２４３号公報
【０００４】
しかるに、特開２００２−２８８２４３号公報に開示されたフエルト砥石からなる研磨パッドを備えた研磨工具を用いる研磨法は、被加工物を乾式で研磨するため、研磨工具の研磨面には目詰まりが生じ易く、従って、研磨工具の研磨面を頻繁にドレッシングする必要がある。このため、オペレータは作業を中断してドレッサーボードをチャックテーブル上に手作業で載置し、該チャックテーブル上に載置されたドレッサーボードに研磨工具の研磨面を接触させつつ回転することによりドレッシング作業を行っており、その作業が面倒であるとともに、生産効率を低下させる原因にもなっている。
【０００５】
上記問題を解消するために、被加工物を保持するチャックテーブルを備えたチャックテーブル機構に研磨パッドの研磨面をドレッシングするためのドレッシング砥石が設けられたドレッサーボードと、該ドレッサーボードを支持するドレッサーボード支持機構を配設した研磨装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献２】特開２００３−３０５６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ドレッサーボード支持機構によって支持されたドレッサーボードに設けられたドレッシング砥石によって研磨パッドの研磨面をドレッシングするには、研磨パッドを回転しドレッシング砥石を研磨パッドの研磨面に接触させつつ研磨パッドの径方向に移動せしめる。しかるに、研磨パッドの研磨面における内周側と外周側では周速度が異なるため、研磨面が均一にドレッシングされないという問題がある。即ち、研磨工具の研磨面における外周側の周速度は内周側の周速度より速いため、外周側の単位時間当たりのドレッシング量が少なくなり、研磨パッドの研磨面が外周側から内周側に向けてすり鉢状に窪みが生ずる。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、研磨パッドの研磨面を均一にドレッシングすることができる研磨パッドのドレッシング方法および研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、環状の研磨パッドを回転し、該環状の研磨パッドの研磨面にドレッシング砥石を接触させつつ該環状の研磨パッドの径方向に移動させて該研磨パッドの研磨面をドレッシングする研磨パッドのドレッシング方法であって、
該ドレッシング砥石における該環状の研磨パッドの内周から外周または外周から内周までの移動速度を、該環状の研磨パッドの研磨面における該ドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になるように制御する、
ことを特徴とする研磨パッドのドレッシング方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルを備えたチャックテーブル機構と、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨するため環状の研磨パッドを有する研磨工具および該研磨工具を回転せしめる回転駆動手段を備えた研磨手段と、該研磨手段を該チャックテーブルの該保持面に垂直な方向に移動せしめる研磨送り手段と、該チャックテーブル機構を該チャックテーブルの該保持面と平行な方向に移動せしめるチャックテーブル機構移動手段と、該チャックテーブルに隣接して配設され該研磨パッドの研磨面をドレッシングするためのドレッシング砥石を備えたドレッシング手段と、該回転駆動手段と該研磨送り手段および該チャックテーブル機構移動手段を制御する制御手段と、を具備する研磨装置において、
制御手段は、該回転駆動手段を作動し該研磨工具を回転しつつ該研磨送り手段を作動して該研磨パッドの研磨面を該ドレッシング砥石に接触せしめるとともに、該チャックテーブル機構移動手段を作動して該研磨パッドの研磨面をドレッシングする際に、該チャックテーブル機構移動手段による該チャックテーブル機構の移動速度を該研磨パッドの研磨面における該ドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になるように制御する、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。
【００１０】
上記制御手段は、ドレッシング砥石を環状の研磨パッドの内周側から外周側に移動してドレッシングする際に、環状の研磨パッドの外径を(D)、内径を(d)とし、ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの内周と対向する位置における移動速度を(V1)、ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの外周と対向する位置における移動速度を(V2)とすると、V2＝V1×(d／D)の関係を有し、環状の研磨パッドの内周と対向する位置から外周と対向する位置までの移動速度(V)を(V1)から(V2)に至る比例関係で制御する。
また、上記制御手段は、ドレッシング砥石を環状の研磨パッドの外周側から内周側に移動してドレッシングする際に、環状の研磨パッドの外径を(D)、内径を(d)とし、ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの外周と対向する位置における移動速度を(V2)、ドレッシング砥石の環状の研磨パッドの内周と対向する位置における移動速度を(V1)とすると、V1＝V2×(D／d)の関係を有し、環状の研磨パッドの外周と対向する位置から内周と対向する位置までの移動速度(V)を(V2)から(V1)に至る比例関係で制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による研磨パッドのドレッシング方法および研磨装置においては、ドレッシング砥石における環状の研磨パッドの内周から外周または外周から内周までの移動速度を、環状の研磨パッドの研磨面におけるドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になるように制御するので、研磨パッドの研磨面の内周と外周における周速度が相違しても、研磨パッドの研磨面におけるドレッシング砥石との単位時間当たりの接触面積が均一になる。従って、研磨パッドの研磨面は、均一な平面にドレッシングされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による研磨パッドのドレッシング方法および研磨装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【００１３】
図１には本発明による研磨装置の斜視図が示されている。
研磨装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研磨手段としての研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１４】
研磨ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１５】
スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状の工具装着部材３２４が設けられている。なお、工具装着部材３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。この工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５が装着される。研磨工具３２５は、図２および図３に図示する如く、円環状の支持部材３２６と円環状の研磨パッド３２７とから構成されている。支持部材３２６には周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ねじ穴３２６ａが形成されている。支持部材３２６の下面は円環状の支持面を構成しており、研磨パッド３２７はエポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって支持部材３２６の円環状の支持面に接合されている。研磨パッド３２７は、外径(D)と内径(d)を有する円環状に形成され、図示の実施形態においてはフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石が用いられている。上記回転スピンドル３２２の下端に固定されている工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５を位置付け、工具装着部材３２４に形成されている貫通孔を通して研磨工具３２５の支持部材３２６に形成されている盲ねじ孔３２６ａに締結ボルト３２８（図１参照）を螺着することによって、工具装着部材３２４に研磨工具３２５が装着される。
【００１６】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記研磨ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向）に移動せしめる研磨送り手段４を備えている。この研磨送り手段４は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド４１を具備している。この雄ねじロッド４１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材４２および４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材４２には雄ねじロッド４１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４４が配設されており、このパルスモータ４４の出力軸が雄ねじロッド４１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド４１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ４４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ４４が逆転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００１７】
図１および図４を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１の後半部にはチャックテーブル機構５が配設されている。チャックテーブル機構５は、支持基台５１とこの支持基台５１に実質上鉛直に延びる回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円板形状のチャックテーブル５２とを含んでいる。支持基台５１は、主部２１の後半部に前後方向（直立壁２２の前面に垂直な方向）である矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に延在する一対の案内レール２３、２３上に摺動自在に載置された移動基台５３上に配設されており、後述するチャックテーブル機構移動手段５６によって図１に示す被加工物搬入・搬出域２４（図４において実線で示す位置）と上記スピンドルユニット３２を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７と対向する研磨域２５（図４において２点鎖線で示す位置）との間で移動せしめられる。
【００１８】
上記チャックテーブル５２は、上面に被加工物を載置する保持面を有し、上記支持基台５１に回転可能に支持されている。このチャックテーブル５２は、その下面に装着された回転軸（図示せず）に連結されたサーボモータ５４によって回転せしめられる。なお、チャックテーブル５２は、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル５２を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、保持面上に載置された被加工物を吸引保持する。
【００１９】
上述したチャックテーブル機構５は、図４に示すようにチャックテーブル５２の研磨域２５側に配設されたドレッシング手段６を具備している。このドレッシング手段６は、図５に示すようにドレッサーボード６０および該ドレッサーボード６０をチャックテーブル５２の上面より高い作用位置とチャックテーブル５２の上面より低い退避位置とに移動可能に支持するドレッサーボード支持機構７とからなっている。以下、ドレッサーボード６０およびドレッサーボード支持機構７について、図５を参照して更に説明する。
【００２０】
ドレッサーボード６０は、矩形状に形成された本体６１と、該本体６１の上面に設けられたドレッシング砥石６２とからなっている。本体６１にドレッシング砥石６２を設けるには、例えば周知の電鋳法によって形成することができる。即ち、ステンレス鋼板からなる本体６１を砥石形成部を残してマスキングし、硫酸ニッケル液にダイヤモンド砥粒を混入せしめたメッキ液中でニッケルメッキすることにより、本体６１の砥石形成部に複合メッキ層からなるドレッシング砥石６２を形成することができる。なお、ドレッシング砥石６２の形状は円形状或いは矩形状でよい。図示の実施形態においては、ドレッシング砥石６２は直径が１０ｍｍ程度の円形に形成されている。このようにしてドレッシング砥石６２が設けられた本体６１には、３個の取付け穴６１１が形成されている。この取付け穴６１１の上部は、後述する皿ネジの頭部が嵌合するためのテーパー面に形成されている。
【００２１】
上述したドレッサーボード６０を上記作用位置と退避位置に移動可能に支持するドレッサーボード支持機構７は、ドレッサーボード６を装着する支持板７１と、該支持板７１を支持する移動基板７２と、該移動基板７２の上下方向の移動を案内する４本の案内ロッド７３と、移動基板７２を案内ロッド７３に沿って移動せしめる昇降手段７４と、移動基板７２と支持板７１との間に配設された水平度調整手段７５とを具備している。支持板７１は矩形状に形成されており、その上面には上記ドレッサーボード６０の本体６１に設けられた３個の取付け穴６１１と対応する位置に３個のネジ穴７１１が形成されている。このネジ穴７１１に上記ドレッサーボード６０の本体６１に設けられた取付け穴６１１を挿通した皿ネジ７６を螺合することによって、支持板７１上にドレッサーボード６０が装着される。なお、支持板７１上にドレッサーボード６０を取り付けた状態において皿ネジ７６は、その頭部が取付け穴６１１の上部のテーパー面に嵌合してドレッサーボード６０の上面より低い位置に位置付けられる。
【００２２】
上述した支持板７１を支持する移動基板７２は矩形状に形成されており、その４隅部に上下方向に貫通する４個の被案内穴７２１が設けられている。この４個の被案内穴７２１を上記移動基台５３に立設された４本の案内ロッド７３にそれぞれ挿通することにより、移動基板７２は案内ロッド７３に沿って上下方向に移動可能に構成される。移動基板７２を案内ロッド７３に沿って移動せしめる昇降手段７４は、上記移動基台５３上に配設され正転・逆転可能なパルスモータ７４１および該パルスモータ７４１によって駆動されるスクリュー機構７４２を含んでおり、パルスモータ７４１を正転駆動すると移動基板７２を上昇せしめ、パルスモータ７４１を逆転駆動すると移動基板７２を下降せしめる。また、移動基板７２と支持板７１との間に配設された水平度調整手段７５は、支持板７１の長手方向に間隔をおいて配設された２個の昇降手段７５１、７５１からなっている。この昇降手段７５１は、パルスモータおよび該パルスモータによって駆動されるスクリュー機構を含んでおり、パルスモータを正転駆動すると支持板７１を上昇せしめ、パルスモータを逆転駆動すると支持板７１を下降せしめる。従って、２個の昇降手段７５１、７５１を移動調整することにより、支持板７１の上面に装着されたドレッサーボード６０の水平度を調整することができる。
【００２３】
以上のように構成されたドレッサーボード６０およびドレッサーボード支持機構７は、チャックテーブル５２の後側即ち研磨域２５側に配設される。そして、ドレッサーボード６０および支持板７１が支持基台５１の後端部に形成された矩形状の切欠部５１１に位置するように配置される。
【００２４】
図４に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記チャックテーブル機構５を一対の案内レール２３に沿ってチャックテーブル５２の上面である保持面と平行に矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめるチャックテーブル機構移動手段５６を具備している。チャックテーブル機構移動手段５６は、一対の案内レール２３間に配設され案内レール２３と平行に延びる雄ねじロッド５６１と、該雄ねじロッド５６１を回転駆動するサーボモータ５６２を具備している。雄ねじロッド５６１は、上記移動基台５３に設けられたねじ穴５３１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２３、２３を連結して取り付けられた軸受部材５６３によって回転自在に支持されている。サーボモータ５６２は、その駆動軸が雄ねじロッド５６１の基端と伝動連結されている。従って、サーボモータ５６２が正転すると移動基台５３即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動し、サーボモータ５６２が逆転すると移動基台５３即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる。矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル機構５は、図４において実線で示す被加工物搬入・搬出域と２点鎖線で示す研磨域に選択的に位置付けられる。また、チャックテーブル機構５は、研磨域においては所定範囲に渡って矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に往復動せしめられる。
【００２５】
図示の実施形態における研磨装置は、上記チャックテーブル機構移動手段５６によるチャックテーブル機構５の移動位置を検出するためのチャックテーブル機構移動位置検出手段５７を備えている。チャックテーブル機構移動位置検出手段５７は、案内レール２３に沿って配設されたリニアスケール５７１と、移動基台５３に配設され移動基台５３とともにリニアスケール５７１に沿って移動する読み取りヘッド５７２とからなっている。このチャックテーブル機構移動位置検出手段５７の読み取りヘッド５７２は、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００２６】
図１に戻って説明を続けると、上記チャックテーブル機構５を構成する支持基台５１の移動方向両側には、図１に示すように横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記一対の案内レール２３、２３や雄ねじロッド５６１およびサーボモータ５６２等を覆っている蛇腹手段８１および８２が付設されている。蛇腹手段８１および８２はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段８１の前端はハウジング２を構成する主部２１の後半部の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構５の支持基台５１の前端面に固定されている。蛇腹手段８２の前端はチャックテーブル機構５の支持基台５１の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８１が伸張されて蛇腹手段８２が収縮され、チャックテーブル機構５が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８１が収縮されて蛇腹手段８２が伸張せしめられる。
【００２７】
図１に基づいて説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１における前半部上には、第１のカセット１１と、第２のカセット１２と、被加工物仮載置手段１３と、洗浄手段１４と、被加工物搬送手段１５と、被加工物搬入手段１６および被加工物搬出手段１７が配設されている。第１のカセット１１は研磨加工前の被加工物を収納し、装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬入域に載置される。第１のカセット１１に収容される被加工物は、例えば半導体ウエーハであり表面に保護テープを貼着した状態で裏面を上にして収容される。第２のカセット１２は装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬出域に載置され、研磨加工後の半導体ウエーハを収納する。被加工物仮載置手段１３は第１のカセット１１と被加工物搬入・搬出域２４との間に配設され、研磨加工前の半導体ウエーハを仮載置する。洗浄手段１４は被加工物搬入・搬出域２４と第２のカセット１２との間に配設され、研磨加工後の半導体ウエーハを洗浄する。被加工物搬送手段１５第１のカセット１１と第２のカセット１２との間に配設され、第１のカセット１１内に収納された半導体ウエーハを被加工物仮載置手段１３に搬出するとともに洗浄手段１４で洗浄された半導体ウエーハを第２のカセット１２に搬送する。被加工物搬入手段１６は被加工物仮載置手段１３と被加工物搬入・搬出域２４との間に配設され、被加工物仮載置手段１３上に載置された研磨加工前の半導体ウエーハを被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル機構５のチャックテーブル５２上に搬送する。被加工物搬出手段１７は被加工物搬入・搬出域２４と洗浄手段１４との間に配設され、被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル５２上に載置されている研磨加工後の半導体ウエーハを洗浄手段１４に搬送する。また、図示の実施形態における研磨装置は、装置ハウジング２の主部２１における中央部に上記チャックテーブル５２を洗浄する洗浄水噴射ノズル１８を備えている。この洗浄水噴射ノズル１８は、チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられた状態において、チャックテーブル５２に向けて洗浄水を噴出する。
【００２８】
被加工物としての半導体ウエーハを収容した第１のカセット１１は、装置ハウジング２の主部２１における所定のカセット搬入域に載置される。そして、カセット搬入域に載置された第１のカセット１１に収容されていた研磨加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のカセット１１に代えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しいカセット１１が手動でカセット搬入域に載置される。一方、装置ハウジング２の主部２１における所定のカセット搬出域に載置された第２のカセット１２に所定数の研磨加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のカセット１２が手動で搬出され、新しい空の第２のカセット１２が載置される。
【００２９】
図示の実施形態における研削装置は、図６に示す制御手段１０を具備している。この制御手段１０は、上記チャックテーブル機構移動位置検出手段５７の読み取りヘッド５７２から検出信号を入力し、上記スピンドルユニット３２の回転スピンドル３２２を回転駆動するサーボモータ３２３、研磨送り手段４のパルスモータ４４、チャックテーブル５２を回転駆動するサーボモータ５４、ドレッサーボード支持機構７のパルスモータ７４１、被加工物搬送手段１５、被加工物搬入手段１６、被加工物搬出手段１７、洗浄水噴射ノズル１８等に制御信号を出力する。
【００３０】
次に、上述した研磨装置の研磨処理およびドレッシング処理動作について、主に図１と図７乃至図９を参照して説明する。
第１のカセット１１に収容された研磨加工前の被加工物としての半導体ウエーハは被加工物搬送手段１５の上下動作および進退動作により搬送され、被加工物仮載置手段１３に載置される。被加工物仮載置手段１３に載置された半導体ウエーハは、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段１６の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域２４に位置せしめられているチャックテーブル機構５のチャックテーブル５２上に載置される。チャックテーブル５２上に載置された被加工物としての半導体ウエーハは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル５２上に吸引保持される。
【００３１】
チャックテーブル５２上に半導体ウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル機構５を矢印２３ａで示す方向に移動し、図７において実線で示す研磨域の研磨開始位置に位置付ける。なお、このときドレッサーボード６０はチャックテーブルの５２上面よりより低い退避位置に位置付けられている。研磨域の研磨開始位置おいては、半導体ウエーハＷを保持したチャックテーブル５２を例えば３００ｒｐｍ程度で回転し、上記サーボモータ３２３を駆動して研磨工具３２５を４０００〜７０００ｒｐｍで回転するとともに、上記研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨ユニット３を下降即ち前進せしめる。そして、図７において２点鎖線で示すように研磨工具３２５の研磨パッド３２７をチャックテーブル５２上の半導体ウエーハＷの裏面（上面）に所定の荷重で押圧する。次に、チャックテーブル機構移動手段５６を作動しチャックテーブル機構５を矢印２３ａで示す方向に図７において２点鎖線で示す折り返し位置まで移動する。このとき、チャックテーブル機構５の移動速度は、例えば１００〜２００ｍｍ／分に設定されている。そして、チャックテーブル５２が折り返し位置まで移動したら、チャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル機構５を矢印２３ｂで示す方向に移動し図７において実線で示す研磨開始位置に戻し、研磨作業が終了する。このようにして研磨作業を実行することにより、研磨パッド３２７の作用によって半導体ウエーハＷの裏面が所定量乾式研磨され、残留加工歪が除去される。
【００３２】
上記のようにして、研磨作業が終了したら、研磨送り手段４のパルスモータ４４を逆転駆動してスピンドルユニット３２を所定位置まで上昇させるとともに、研磨工具３２５の回転を停止し、更に、チャックテーブル５２の回転を停止する。
【００３３】
次に、研磨工具３２５のドレッシング作業を実施する。ドレッシング作業の第１に実施形態について図８を参照して説明する。
ドレッシング作業第１に実施形態は、先ず上述した研磨作業終了時に研磨域の研磨開始位置に位置付けられているチャックテーブル機構５を矢印２３ａで示す方向に移動し、図８に示すドレッシング開始位置に位置付ける。このドレッシング開始位置は、図８に示すようにドレッサーボード６０のドレッシング砥石６２が研磨工具３２５を構成する研磨パッド３２７の内径(d)内に位置するように設定されている。チャックテーブル機構５がドレッシング開始位置に位置付けられたならば、ドレッサーボード支持機構７を構成する昇降手段７４のパルスモータ７４１を所定量正転駆動してドレッサーボード６０のドレッシング砥石６２を図８に示すようにチャックテーブル５２の上面より高い作用位置に位置付けることにより、ドレッシング準備が終了する。
【００３４】
上述したようにドレッシング準備が終了したならば、スピンドルユニット３２のサーボモータ３２３を駆動して研磨工具３２５を３５００ｒｐｍで回転するとともに、上記研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨ユニット３を下降即ち前進せしめ、図８に示すように研磨工具３２５を構成する研磨パッド３２７の研磨面(下面)がドレッサーボード６０のドレッシング砥石６２と接触する高さ位置に位置付ける。そして、チャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル機構５を矢印２３ｂで示す方向に移動する。従って、ドレッシング砥石６２は研磨パッドの径方向に移動せしめられる。このとき、制御手段１０は、チャックテーブル機構移動位置検出手段５７の読み取りヘッド５７２からの位置検出信号に基づいてチャックテーブル機構移動手段５６によるチャックテーブル機構５の移動速度(V)を制御する。即ち、制御手段１０は、ドレッサーボード６のドレッシング砥石６２が研磨パッド３２７の内周と対向する位置における移動速度を(V1)とし、ドレッシング砥石６２が研磨パッド３２７の外周と対向する位置における移動速度を(V2)とすると、V2＝V1×(d／D)の関係を有し、研磨パッド３２７の内周と対向する位置から外周と対向する位置までの移動速度(V)を(V1)から(V2)に至る比例関係で制御する。例えば、研磨パッドの外径(D)が２５０mm、内径(d)が５０mmである場合、ドレッシング砥石６２が研磨パッド３２７の内周と対向する位置における移動速度(V1)を２００ｍｍ／分に設定すると、砥石部６１が研磨パッド３２７の外周と対向する位置における移動速度(V2)は、(V2)＝２００×(５０／２５０)＝４０ｍｍ／分となる。従って、ドレッシング砥石６２が研磨パッド３２７の内周と対向する位置から外周と対向する位置までの移動速度(V)を、２００ｍｍ／分から４０ｍｍ／分に至る比例関係で制御する。このようにチャックテーブル機構５の移動速度(V)を制御することにより、研磨パッド３２７の研磨面の内周と外周における周速度が相違しても、研磨パッド３２７の研磨面におけるドレッサーボード６０のドレッシング砥石６２との単位時間当たりの接触面積が均一になる。従って、研磨パッド３２７の研磨面は、均一な平面にドレッシングされる。
【００３５】
次に、ドレッシング作業の第２に実施形態について図９を参照して説明する。
ドレッシング作業第２に実施形態は、先ず上述した研磨作業終了時に研磨域の研磨開始位置に位置付けられているチャックテーブル機構５を矢印２３ａで示す方向に移動し、図９に示すドレッシング開始位置に位置付ける。このドレッシング開始位置は、図９に示すようにドレッサーボード６０のドレッシング砥石６２が研磨工具３２５を構成する研磨パッド３２７の外周より僅かに右側に位置するように設定されている。チャックテーブル機構５がドレッシング開始位置に位置付けられたならば、上記第１に実施形態と同様にドレッサーボード支持機構７を構成する昇降手段７４のパルスモータ７４１を所定量正転駆動してドレッサーボード６０を図９に示すようにチャックテーブル５２の上面より高い作用位置に位置付けることにより、ドレッシング準備が終了する。
【００３６】
上述したようにドレッシング準備が終了したならば、スピンドルユニット３２のサーボモータ３２３を駆動して研磨工具３２５を３５００ｒｐｍで回転するとともに、上記研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨ユニット３を下降即ち前進せしめ、図９に示すように研磨工具３２５を構成する研磨パッド３２７の研磨面(下面)がドレッサーボード６のドレッシング砥石６２と接触する高さ位置に位置付ける。そして、チャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル機構５を矢印２３ｂで示す方向に移動する。従って、ドレッシング砥石６２は研磨パッドの径方向に移動せしめられる。このとき、制御手段１０は、チャックテーブル機構移動位置検出手段５７の読み取りヘッド５７２からの位置検出信号に基づいてチャックテーブル機構移動手段５６によるチャックテーブル機構５の移動速度(V)を制御する。即ち、制御手段１０は、ドレッサーボード６の砥石部６１が研磨パッド３２７の外周と対向する位置における移動速度を(V2)とし、砥石部６１が研磨パッド３２７の内周と対向する位置における移動速度を(V1)とすると、V1＝V2×(D／d)の関係を有し、研磨パッド３２７の外周と対向する位置から内周と対向する位置までの移動速度(V)を(V2)から(V1)に至る比例関係で制御する。例えば、研磨パッドの外径(D)が２５０mm、内径(d)が５０mmである場合、ドレッシング砥石６２が研磨パッド３２７の外周と対向する位置における移動速度(V2)を４０ｍｍ／分に設定すると、砥石部６１が研磨パッド３２７の外周と対向する位置における移動速度(V1)は、(V1)＝４０×(２５０／５０)＝２００ｍｍ／分となる。従って、ドレッシング砥石６２が研磨パッド３２７の外周と対向する位置から内周と対向する位置までの移動速度(V)を、４０ｍｍ／分から２００ｍｍ／分に至る比例関係で制御する。このようにチャックテーブル機構５の移動速度(V)を制御することにより、上記第１に実施形態と同様に研磨パッド３２７の研磨面の内周と外周における周速度が相違しても、研磨パッド３２７の研磨面におけるドレッサーボード６０の砥石部６１との単位時間当たりの接触面積が均一になる。従って、研磨パッド３２７の研磨面は、均一な平面にドレッシングされる。
【００３７】
以上のようにしてドレッシング作業が終了したら、スピンドルユニット３２を所定位置まで上昇させるとともに、研磨工具３２５の回転を停止する。一方、チャックテーブル機構５は、更に矢印２３ｂで示す方向に移動されて被加工物搬入・搬出域２４（図１参照）に位置付けられる。チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたならば、ドレッサーボード支持機構７を構成する昇降手段７４のパルスモータ７４１を所定量逆転駆動してドレッサーボード６０をチャックテーブル５２の上面より低い退避位置に位置付ける。なお、上述したドレッシング処理は、被加工物の研磨作業を実行する毎に行ってもよいが、研磨作業を数回実行する毎に行ってもよい。
【００３８】
上述したようにチャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたならば、チャックテーブル５２上の研磨加工された半導体ウエーハの吸引保持が解除され、吸引保持が解除された半導体ウエーハは被加工物搬出手段１７により搬出されて洗浄手段１４に搬送される。洗浄手段１４に搬送された半導体ウエーハは、ここで洗浄された後に被加工物搬送手段１５よって第２のカセット１２の所定位置に収納される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によって構成された研磨装置の一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成する研磨工具を示す斜視図。
【図３】図２に示す研磨工具その下面側から見た状態を示す斜視図。
【図４】図１に示す研磨装置に装備されるチャックテーブル機構およびチャックテーブル移動機構を示す斜視図。
【図５】図４に示すチャックテーブル機構を構成するドレッサーボードおよびドレッサーボード移動機構を示す斜視図。
【図６】図１に示す研磨装置に装備される制御手段のブロック図。
【図７】図１に示す研磨装置によって実施される研磨処理の説明図。
【図８】図１に示す研磨装置によって実施されるドレッシング処理の第１の実施形態を示す説明図。
【図９】図１に示す研磨装置によって実施されるドレッシング処理の第２の実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
【００４０】
２：装置ハウジング
３：研磨ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：サーボモータ
３２４：工具装着部材
３２５：研磨工具
３２６：支持部材
３２７：研磨パッド
４：研磨ユニット送り機構
４４：パルスモータ
５：チャックテーブル機構
５１：支持基台
５２：チャックテーブル
５３：移動基台
５６：チャックテーブル移動機構
６：ドレッシング手段
６０：ドレッサーボード
６２：ドレッシング砥石
７：ドレッサーボード支持機構
７１：支持板
７２：移動基板
７３：案内ロッド
７４：昇降手段
７５：水平度調整手段
８１、８２：蛇腹手段
９：防塵カバー
１１：第１のカセット
１２：第２のカセット
１３：被加工物仮載置手段
１４：洗浄手段
１５：被加工物搬送手段
１６：被加工物搬入手段
１７：被加工物搬出手段
１８：洗浄水噴射ノズル
【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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