JP2003311614A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 荷重センサーが経時変化によって出力値に狂
いが生じても、研磨工具によって被加工物を押圧する荷
重を正確に判断することができる研磨装置を提供する。 【解決手段】 チャックテーブル６２に作用する荷重を
検出する荷重センサー６５と、荷重センサー６５からの
荷重信号に基づいて研磨ユニット送り機構４を制御する
制御手段１０とを具備している。制御手段１０は、チャ
ックテーブル６２に荷重が作用しない状態において荷重
センサー６５の出力信号を複数サンプリングしその平均
値を演算して求められた補正値を格納するメモリを具備
しており、チャックテーブル６２に荷重が作用した状態
で荷重センサーから出力される荷重信号をメモリに格納
された補正値で補正し、補正された荷重信号に基づいて
研磨ユニット３送り機構を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チャックテーブル
に保持された半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研
磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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磨して所定の厚さ
に形成している。このような半導体ウエーハの裏面を研
磨する研磨装置は、被加工物を載置する載置面を備えた
チャックテーブルと、該チャックテーブルの載置面上に
載置されている被加工物を研磨するための研磨工具を備
えた研磨ユニットと、該研磨ユニットを該チャックテー
ブルの載置面と垂直な方向に移動せしめる研磨ユニット
送り機構とを具備している。このような研磨装置におい
ては、チャックテーブルを回転し、研磨工具を回転しつ
つ研磨ユニットを下降してチャックテーブル上に載置さ
れている被加工物に所定の荷重で押圧しながら、チャッ
クテーブルを水平面内で研磨送りすることにより被加工
物を研磨する。従って、研磨装置は研磨工具によって被
加工物を押圧する荷重を検出する荷重センサーと、この
荷重センサーからの検出信号に基づいて研磨ユニット送
り機構を制御する制御手段を具備している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記荷重センサーとし
はキスラー動力計のように高感度のセンサーが用いられ
ており、このような荷重センサーは経時変化によって生
ずる出力値の狂いが敏感に現れる。この荷重センサーの
経時変化に対処するために、研磨装置を操作するオペレ
ーターは被加工物の研磨が終了する都度、無荷重時の荷
重センサーの出力値が零（０）になるようにリセットを
実施している。しかしながら、研磨装置自体の振動とリ
セットのタイミングとが合わず荷重センサーの出力値を
零（０）にすることが困難であるという問題がある。

【０００４】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、チャックテーブル上に載
置されている被加工物に作用する研磨工具の押圧力を検
出する荷重センサーが経時変化によって出力値に狂いが
生じても、これを補正して研磨工具によって被加工物を
押圧する荷重を正確に判断することができる研磨装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するため、本発明によれば、被加工物を載置する載置
面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの
載置面上に載置されている被加工物を研磨するための研
磨工具を備えた研磨ユニットと、該研磨ユニットを該チ
ャックテーブルの該載置面と垂直な方向に進退せしめる
研磨ユニット送り機構と、を具備する研磨装置におい
て、該チャックテーブルに作用する荷重を検出する荷重
センサーと、該荷重センサーからの荷重信号に基づいて
該研磨ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備
し該制御手段は、該チャックテーブルに荷重が作用しな
い無荷重状態において該荷重センサーから出力される信
号を複数サンプリングしてその平均値を演算して求めら
れた補正値を格納するメモリを具備しており、該チャッ
クテーブルに荷重が作用した状態で該荷重センサーから
出力される荷重信号を該メモリに格納された該補正値で
補正し、該補正された荷重信号に基づいて該研磨ユニッ
ト送り機構を制御する、ことを特徴とする研磨装置が提
供される。

【０００６】上記荷重センサーは複数個備えており、上
記制御手段はそれぞれの荷重センサーから出力される信
号をそれぞれ複数サンプリングしてその平均値を演算
し、それぞれの平均値を加算して補正値を求める。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
研磨装置の好適な実施形態について、添付図面を参照し
て詳細に説明する。

【０００８】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、２２
１に研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されて
いる。

【０００９】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。

【００１０】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
るための駆動源としてのサーボモータ３２３（Ｍ１）と
を具備しており、サーボモータ３２３（Ｍ１）の出力軸
が回転スピンドル３２２と伝動連結されている。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、回転スピ
ンドル３２２の下端には研磨工具３２５が装着されてい
る。詳述すると、回転スピンドル３２２の下端には円板
形状の装着部材３２４が固定されており、この装着部材
３２４には周方向に間隔をおいて複数個の貫通孔（図示
していない）が形成されている。研磨工具３２５は、図
３および図４に図示する如く、円板形状の支持部材３２
６と円板形状の研磨部材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
下方に延びる複数個の盲ねじ穴３２６ａが形成されてい
る。支持部材３２６の下面は円形支持面を構成してお
り、研磨部材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の円形支持面に接合さ
れている。研磨部材３２７は、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。このフエルト砥石から
なる研磨部材３２７自体の構成についての詳細な説明
は、本出願人が既に提案した特願２００１−９３３９７
の明細書および図面に詳細に説明されているのでかかる
記載に委ね、本明細書においては説明を省略する。上記
回転スピンドル３２２の下端に固定されている装着部材
３２４の下面に研磨工具３２５を位置付け、装着部材３
２４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を螺着することによって、装着部材３２
４に研磨工具３２５が装着される。

【００１１】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載置面と垂直な方向）に移動せ
しめる研磨ユニット送り機構４を備えている。この研磨
ユニット送り機構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（Ｍ２）が配設されており、このパル
スモータ４４（Ｍ２）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（Ｍ２）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
（Ｍ２）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。

【００１２】図示の実施形態における研磨装置は、図２
に示すように上記研磨ユニット３の移動位置を検出する
ための研磨ユニット位置検出手段５を具備している。研
磨ユニット位置検出手段５は、直立壁２２内に上記雄ね
じロッド４１と平行に配設されたリニヤスケール５１
と、上記移動基台３１に取り付けられリニヤスケール５
１の被検出線を検出する検出器５２（ＬＩＳ）とからな
っている。検出器５２（ＬＩＳ）は、それ自体周知の光
電式検出器でよく、上記リニヤスケール５１の被検出線
（例えば１μｍ間隔で形成されている）の検出に応じて
パルス信号を生成し、このパルス信号を後述する制御手
段に送る。なお、上記直立壁２２には、検出器５２（Ｌ
ＩＳ）の移動を許容する長穴が形成されている。

【００１３】図１および図２を参照して説明を続ける
と、ハウジング２の主部２１の後半部上には略矩形状の
没入部２１１が形成されており、この没入部２１１には
チャックテーブル機構６が配設されている。チャックテ
ーブル機構６は、支持基台６１とこの支持基台６１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６２とを含んで
いる。支持基台６１は、上記没入部２１１上に前後方向
（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
（図２においては一方の案内レールのみが示されてい
る）に摺動自在に装着されている。

【００１４】上記チャックテーブル６２は、上面に被加
工物を載置する載置面６２１を有し、上記支持基台６１
上に支持手段６３によって回転可能に支持されている。
チャックテーブル６２の下面には、その中心部に回転軸
６２２が装着されている。なお、チャックテーブル６２
は、多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料から
構成されており、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６２を図示しない吸引手
段に選択的に連通することにより、載置面６２１上に載
置された被加工物を吸引保持する。

【００１５】チャックテーブル機構６を構成する支持手
段６３は、支持基台６１上に配設された３本（図２にお
いては２本のみ示されている）の支持柱６３１と、該支
持柱６３１上に配設された円板形状の支持板６３２とか
らなっており、支持板６３２上にボールベアリング６３
３を介して上記チャックテーブル６２を回転自在に支持
している。なお、支持板６３２中心部には、上記回転軸
６２２が挿通する穴６３２ａが設けられている。支持板
６３２の下方における支持基台６１上にはチャックテー
ブル６２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモ
ータ６４（Ｍ３）が配設されている。このサーボモータ
６４（Ｍ３）の出力軸が上記チャックテーブル６２の回
転軸６２２に伝動連結されている。なお、図示の実施形
態においては、上記３本の支持柱６３１と支持板６３２
との間にチャックテーブル６２に作用する荷重を検出す
る荷重センサー６５（ＬＯＳ）がそれぞれ配設されてい
る。この３本の支持柱６３１と支持板６３２との間に３
個の荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳ
ｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）は、図示の実施形態において
はキスラー動力計が用いられており、チャックテーブル
６２に作用する荷重に対応した電圧信号を出力する。３
個の荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳ
ｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）から出力された電圧信号（Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３）は、それぞれ１０Ｈｚ以下の周波数を
通すローパスフィルタ８を通り、それぞれＡ／Ｄ変換器
９によってデジタル信号に変換されて後述する制御手段
に送られる。なお、荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、
６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）から出力され
た電圧信号はローパスフィルタ８によって１０Ｈｚより
高い周波数がカットされるため、上記モータ類の回転に
よる振動に基づく荷重変動分が除去され、ローパスフィ
ルタ８を通過した信号の変動幅は約１／８となる。ま
た、ローパスフィルタ８の仕様としては、通過させる周
波数が高いと振動による影響を受けやすく、通過させる
周波数が低いとチャックテーブル６２に荷重が作用した
ときの反応が低下するため、１０Ｈｚ程度が適当であ
る。

【００１６】図示の実施形態における研磨装置は、図２
に示すように上記チャックテーブル機構６を一対の案内
レール２３に沿って矢印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移動機構６６を具備し
ている。チャックテーブル移動機構６６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６６１を具備している。この雄ねじロッド
６６１は、その両端部が一対の案内レール２３を連結し
て取り付けられた軸受部材６６２および６６３によって
回転自在に支持されている。前側の軸受部材６６２には
雄ねじロッド６６１を回転駆動するための駆動源として
のサーボモータ６６４（Ｍ４）が配設されており、この
サーボモータ６６４（Ｍ４）の出力軸が雄ねじロッド６
６１に伝動連結されている。支持基台６１の前端（図２
において左端）には貫通雌ねじ穴を備えた雌ねじブロッ
ク６６５が取り付けられており、この雌ねじブロック６
６５の貫通雌ねじ穴に上記雄ねじロッド６６１が螺合せ
しめられている。従って、サーボモータ６６４（Ｍ４）
が正転すると支持基台６１即ちチャックテーブル機構６
が矢印２３ａで示す方向に移動し、サーボモータ６６４
（Ｍ４）が逆転すると支持基台６１即ちチャックテーブ
ル機構６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６は、矢印２３ａおよび２３ｂで
示す方向に間隔をおいて位置せしめられている被加工物
搬入・搬出域２４および研磨域２５に選択的に位置付け
られる。また、チャックテーブル機構６は、研磨域２５
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、即ち研削送りされる。

【００１７】上記チャックテーブル移動機構６６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、上記雄ねじロッド６６１等を覆って
いる蛇腹手段７１および７２が付設されている。蛇腹手
段７１および７２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７１の前端は没入部２
１１の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構
６の支持基台６１の前端面に固定されている。蛇腹手段
７２の前端はチャックテーブル機構６の支持基台６１の
後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２
２の前面に固定されている。チャックテーブル機構６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７１が伸張されて蛇腹手段７２が収縮され、チャック
テーブル機構６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７１が収縮されて蛇腹手段７２が伸
張せしめられる。

【００１８】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、研磨加工後の被加工物を収納する。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、研磨加工前の被加工物を仮載
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、研磨加工後の被加
工物を洗浄する。被加工物搬送手段１５は第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内に収納された被加工物を被加工物仮載置
手段１３に搬出するとともに洗浄手段１４で洗浄された
被加工物を第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被加工物を被加工物搬入・
搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル機構６の
チャックテーブル６２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６２上に載置されている研磨加工後
の被加工物を洗浄手段１４に搬送する。

【００１９】上記第１のカセット１１に収容される被加
工物は、環状のフレームに保護テープを介して表面側が
装着された半導体ウエーハ（従って、半導体ウエーハは
裏面が上側に位置する）、或いは支持基板（サブストレ
ート）上に表面側が装着された半導体ウエーハ（従っ
て、半導体ウエーハは裏面が上側に位置する）でよい。
このような被加工物である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。

【００２０】図示の実施形態における研磨装置は、図２
に示すように制御手段１０を具備している。制御手段１
０はマイクロコンピュータによって構成されており、制
御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオン
リメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読
み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３
と、タイマー（Ｔ）１０４と、入力インターフェース１
０５および出力インターフェース１０６とを備えてい
る。このように構成された制御手段１０の入力インター
フェース１０５には、上記研磨ユニット位置検出手段５
を構成するリニヤスケール５１の検出器５２（ＬＩ
Ｓ）、荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯ
Ｓｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）等からの信号が入力され
る。また、出力インターフェース１０６からは、上記サ
ーボモータ３２３（Ｍ１）、パルスモータ４４（Ｍ
２）、サーボモータ６４（Ｍ３）、サーボモータ６６４
（Ｍ４）および洗浄手段１４、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、表示手
段１１０等に制御信号を出力する。

【００２１】次に、上述した研磨装置の加工処理動作に
ついて、図１および図２を参照して簡単に説明する。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６のチャックテーブル６２上に載置される。チャッ
クテーブル６２上に載置された半導体ウエーハＷは、図
示しない吸引手段によってチャックテーブル６２上に吸
引保持される。

【００２２】チャックテーブル６２上に半導体ウエーハ
Ｗを吸引保持したならば、上記チャックテーブル移動機
構６６のサーボモータ６６４（Ｍ４）が正転駆動されチ
ャックテーブル機構６が矢印２３ａで示す方向に移動さ
れ研磨域２５の研磨開始位置に位置付けられる。研磨域
２５の研磨開始位置おいては、上記サーボモータ６４
（Ｍ３）を駆動して半導体ウエーハＷを保持したチャッ
クテーブル６２を回転し、上記サーボモータ３２３（Ｍ
１）を駆動して研磨工具３２５を回転するとともに、上
記研磨ユニット送り機構４のパルスモータ４４（Ｍ２）
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、研磨工具３２５の研磨部材３２７がチャッ
クテーブル６２上の半導体ウエーハの裏面を押圧し、上
記３個の荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（Ｌ
ＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）によって検出された荷重
の合計値が所定の上限値（例えば、１５ｋｇ）と所定の
下限値（例えば、１４ｋｇ）の範囲になるまで研磨ユニ
ット３を下降する。次に、上記チャックテーブル移動機
構６６のサーボモータ６６４（Ｍ４）を正転駆動してチ
ャックテーブル機構６を矢印２３ａで示す方向に研磨工
具３２５の研磨部材３２７がチャックテーブル６２に保
持された半導体ウエーハＷの中心位置を僅かに越えた研
磨終了位置迄移動する。このとき、チャックテーブル機
構６の移動速度は、例えば２００ｍｍ／分に設定されて
いる。そして、チャックテーブル６２が研磨終了位置迄
移動したら、サーボモータ６６４（Ｍ４）を逆転駆動し
てチャックテーブル機構６を矢印２３ｂで示す方向に移
動して研磨開始位置に戻し、上記研磨動作を繰り返し実
行する。この研磨動作を予め設定された時間、またはチ
ャックテーブル機構６の往復動を設定された回数実行す
ることにより、研磨部材３２７の作用によって半導体ウ
エーハの裏面が所定量乾式研磨される。

【００２３】研磨が終了すると、研磨工具３２５が半導
体ウエーハの裏面から上方に離隔され、チャックテーブ
ル機構６が矢印２３ｂで示す方向に被加工物搬入・搬出
域２４まで移動せしめられる。しかる後に、チャックテ
ーブル６２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．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。

【００２４】上述した研磨作業において被加工物である
半導体ウエーハを面焼けが発生することなく均一な厚さ
に研磨するために、上記３個の荷重センサー６５ａ（Ｌ
ＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）に
よって検出された検出信号に基づいて、上記チャックテ
ーブル移動機構６６を制御するが、荷重センサー６５ａ
（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳ
ｃ）は経時変化によって出力値に狂いが生ずる。そこ
で、図示の実施形態においては荷重センサー６５ａ（Ｌ
ＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）の
経時変化に基づく補正値を求め、この補正値で荷重セン
サー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ
（ＬＯＳｃ）によって検出された荷重を補正することに
より、被加工物に作用する研磨工具３２５の押圧力を正
確に判断するようにした。

【００２５】図５は荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、
６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）の経時変化に
基づく補正値を求めるためのフローチャートで、この制
御プログラムは制御手段１０のリードオンリメモリ（Ｒ
ＯＭ）１０２に予め格納されており、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）１０１で例えば被加工物の研磨作業終了毎に或い
は研磨作業の開始時等に実行される。以下、図５のフロ
ーチャートに従って荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、
６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）の経時変化に
基づく補正値の演算制御について説明する。制御手段１
０はステップＲ１において、上記３個の荷重センサー６
５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯ
Ｓｃ）の無荷重状態、即ちチャックテーブル６２上に被
加工物が載置されていない状態での出力信号を所定時間
（例えば、０．１秒）毎に所定数（ｎ）サンプリング
し、それぞれその平均値（Ｃａ）、（Ｃｂ）、（Ｃｃ）
を求める。なお、荷重信号（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）は３個
の荷重センサー６５から出力される電圧信号がそれぞれ
ローパスフィルタ８によって１０Ｈｚより高い周波数が
カットされ、機械的振動に基づく荷重変動分が除去され
ているため、その変動が極めて小さくなっているので、
より正確な平均値を求めることができる。次に、制御手
段１０はステップＲ２に進んで、上記平均値（Ｃａ）、
（Ｃｂ）、（Ｃｃ）を加算して補正値（Ｃ０）を求め
る。この補正値（Ｃ０）をランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）１０３の補正値領域（Ｃ）に一時格納する（ステ
ップＲ３）。この補正値（Ｃ０）を用いて研磨作業にお
ける上記チャックテーブル移動機構６６を制御する。な
お、上記補正値（Ｃ０）は、図示の実施形態においては
上記平均値（Ｃａ）、（Ｃｂ）、（Ｃｃ）を加算した値
としたが、荷重センサーが１個の場合には荷重センサー
の出力信号を所定数（ｎ）サンプリングした平均値が補
正値となる。

【００２６】次に、図６のフローチャートに従って研磨
作業時における研磨ユニット送り機構４の制御について
説明する。なお、図６のフローチャートは、チャックテ
ーブル６２が上述した研磨開始位置から研磨終了位置迄
移動する間における研磨ユニット送り機構４の制御であ
る。制御手段１０は、先ずステップＳ１において研磨工
具３２５の研磨部材３２７がチャックテーブル６２上の
半導体ウエーハの裏面を押圧したときの上記３個の荷重
センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６
５ｃ（ＬＯＳｃ）によって検出された荷重信号（Ｐ１、
Ｐ２、Ｐ３）の合計値（Ｐ０＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）を演
算する。なお、研磨荷重が作用したときの荷重信号（Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３）も３個の荷重センサー６５から出力さ
れる電圧信号がそれぞれローパスフィルタ８によって１
０Ｈｚより高い周波数がカットされ、機械的振動に基づ
く荷重変動分が除去されているため、その変動が極めて
小さくなっている。従って、チャックテーブル６２上の
半導体ウエーハに作用する研磨工具３２５の押圧力を正
確に判断することができる。ステップＳ１において３個
の荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳ
ｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）によって検出された荷重信号
の合計値（Ｐ０）を求めたならば、制御手段１０はステ
ップＳ２に進んで荷重信号の合計値（Ｐ０）から上記補
正値（Ｃ０）を減算して補正された荷重信号の合計値
（Ｐ０Ｃ）を求める。このように荷重信号の合計値（Ｐ
０Ｃ）は、上記３個の荷重センサー６５ａ（ＬＯＳ
ａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）によっ
て検出された荷重信号（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の合計値
（Ｐ０）から３個の荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、
６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）の無荷重状態
での検出信号に基づいて求めた補正値（Ｃ０）を減算し
た値であるので、荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６
５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）の計時変化が加
味された正確な値となる。ステップＳ２において補正さ
れた荷重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）を求めたならば、制御
手段１０はステップＳ３に進んで補正された荷重信号の
合計値（Ｐ０Ｃ）が所定の上限値（ＰＳ２：例えば、１
５ｋｇ）以下か否かをチェックする。上記補正された荷
重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）が上限値（ＰＳ２）以下の場
合は、制御手段１０はステップＳ４に進んで補正された
荷重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）が所定の下限値（ＰＳ１：
例えば、１４ｋｇ）以上か否かをチェックする。上記補
正された荷重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）が下限値（Ｐ１）
以上ならば、制御手段１０は研磨負荷が所定の範囲内
（１４〜１５ｋｇ）であると判断し、ステップＳ５に進
んで研磨ユニット送り機構４のパルスモータ４４（Ｍ
２）の作動を停止して研磨動作を継続する。

【００２７】上記ステップＳ３において上記補正された
荷重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）が所定の上限値（ＰＳ２）
より高い場合には、制御手段１０はこの状態で研磨作業
を続けると面焼けが生ずる虞があると判断し、ステップ
Ｓ６に進んで研磨ユニット送り機構４のパルスモータ４
４（Ｍ２）を所定パルス数逆転駆動する。この結果、研
磨ユニット３が所定量上昇即ち後退せしめられ、研磨工
具３２５の被加工物である半導体ウエーハへの押圧力が
低減されるので、面焼けを起こすことなく研磨すること
ができる。

【００２８】次に、上記ステップＳ３において上記補正
された荷重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）が所定の下限値（Ｐ
Ｓ１）より低い場合には、制御手段１０はステップＳ７
に進んで、研磨ユニット送り機構４のパルスモータ４４
（Ｍ２）を所定パルス数正転駆動する。この結果、研磨
ユニット３が所定量下降即ち前進せしめられ、研磨工具
３２５の被加工物である半導体ウエーハへの押圧力が増
加されるので、研磨効率が向上する。

【００２９】なお、上記補正された荷重信号の合計値
（Ｐ０Ｃ）を表示手段１１０に表示することにより、オ
ペレーターは研磨工具３２５が被加工物に作用する実際
の押圧力を目視にて確認しつつ作業することができる。
即ち、補正された荷重信号の合計値（Ｐ０Ｃ）は、上述
したように荷重センサー６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ
（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（ＬＯＳｃ）の経時変化に基づく
補正値（Ｃ０）が加味された値であるので、実際の研磨
荷重が表示される。

【００３０】

【発明の効果】本発明による研磨装置においては、チャ
ックテーブルに荷重が作用しない無荷重状態において該
荷重センサーから出力される信号を複数サンプリングし
てその平均値を演算して求められた補正値をメモリに格
納しておき、チャックテーブルに荷重が作用した状態で
荷重センサーから出力される荷重信号をメモリに格納さ
れた補正値で補正し、補正された荷重信号に基づいて該
研磨ユニット送り機構を制御するので、荷重センサーが
経時変化し出力値に狂いが生じてもチャックテーブル上
に載置されている被加工物に作用する研磨工具の押圧力
を正確に判断することができる。従って、荷重センサー
の経時変化に対処するためにオペレーターがその都度リ
セットする必要がないとともに、リセットしても発生す
る上記問題も解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【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に示す研磨装置の要部を示す概略構成図。

【図３】図１に示す研磨装置に使用される研磨工具を示
す斜視図。

【図４】図３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５】図１に示す研磨装置に装備される制御手段の補
正値を演算するフローチャート。

【図６】図１に示す研磨装置に装備される制御手段の動
作手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

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（Ｍ１） ３２５：研磨工具 ４：研磨ユニット送り機構 ４４：パルスモータ（Ｍ２） ５：研磨ユニット位置検出手段 ５１：リニヤスケール ５２：検出器（ＬＩＳ） ６：チャックテーブル機構 ６１：支持基台 ６２：チャックテーブル ６４：サーボモータ（Ｍ３） ６５：荷重検出手段（ＬＯＳ） ６６：チャックテーブル移動機構 ６６４：サーボモータ（Ｍ４） ７１、７２：蛇腹手段 ８：ローパスフィルタ ９：Ａ／Ｄ変換器 １０：制御手段 １１０：リセットスイッチ １２０：表示手段 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

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C034 AA19 BB91 CB01 DD10 3C058 AA04 AA12 AC02 BA01 BA05 BA13 BB02 BB06 BC02 CB03 CB04 DA17

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を載置する載置面を備えたチャ
   ックテーブルと、該チャックテーブルの載置面上に載置
   されている被加工物を研磨するための研磨工具を備えた
   研磨ユニットと、該研磨ユニットを該チャックテーブル
   の該載置面と垂直な方向に進退せしめる研磨ユニット送
   り機構と、を具備する研磨装置において、 該チャックテーブルに作用する荷重を検出する荷重セン
   サーと、 該荷重センサーからの荷重信号に基づいて該研磨ユニッ
   ト送り機構を制御する制御手段と、を具備し 該制御手段は、該チャックテーブルに荷重が作用しない
   無荷重状態において該荷重センサーから出力される信号
   を複数サンプリングしてその平均値を演算して求められ
   た補正値を格納するメモリを具備しており、該チャック
   テーブルに荷重が作用した状態で該荷重センサーから出
   力される荷重信号を該メモリに格納された該補正値で補
   正し、該補正された荷重信号に基づいて該研磨ユニット
   送り機構を制御する、 ことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 該荷重センサーを複数個備えており、該
   制御手段はそれぞれの該荷重センサーから出力される信
   号をそれぞれ複数サンプリングしてその平均値を演算
   し、それぞれの該平均値を加算して該補正値を求める、
   請求項１記載の研磨装置。