JP2003311615A

JP2003311615A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2003311615A
Application number: JP2002124519A
Authority: JP
Inventors: Koutatsu Doi; 功達土井
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】研磨工具の磨耗量を正確に測定して、研磨工
具の交換時期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と研磨ユニット位置検出手段
５と表示手段１１０および制御手段１０とを具備してい
る。制御手段１０は、研磨工具３２５をチャックテーブ
ル６２に押圧し荷重信号が所定値のときの研磨ユニット
位置信号を初期位置として格納する第１の記憶領域と、
研磨工具３２５による研磨稼働後に研磨工具３２５をチ
ャックテーブル６２に押圧し荷重信号が所定値のときの
研磨ユニット位置信号を現在位置として格納する第２の
記憶領域とを備えたメモリを具備しており、第１の記憶
領域に格納された初期位置と第２の記憶領域に格納され
た現在位置との差によって該研磨工具３２５の磨耗量を
求め、該磨耗量を表示手段に出力する。

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、更に詳しくは研磨工具の交換時期を表示する機
能を備えた研磨装置に関する。

【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。上記研磨工
具は研磨作業によって磨耗するので、オペレータはこの
研磨工具の磨耗量を把握しつつ作業を遂行することが望
ましい。例えば、被加工物である半導体ウエーハを１枚
研磨したときの研磨工具の磨耗量を把握したり、研磨工
具の寿命即ち交換時期を判断するために研磨工具の磨耗
量を把握する必要がある。この研磨工具の磨耗量を検出
する手段として従来は触針式の接触センサーが用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】而して、接触センサー
を用いることはそれ自体コストアップの原因となるとと
もに、研磨工具として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を用いたものにおいて
は接触センサーの先端がフエルト砥石内に侵入してその
表面を正確に検出することが困難となる。このため、接
触センサーを用いた場合には、フエルト砥石を用いた研
磨工具の磨耗量を正確に把握することが困難である。

【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、研磨工具の磨耗量を正確
に把握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、該研磨ユニットの作動位置を検出するため
の研磨ユニット位置検出手段と、該研磨工具の磨耗量を
表示する表示手段と、該荷重センサーからの荷重信号お
よび該研磨ユニット位置検出手段からの研磨ユニット位
置信号に基づいて該研磨工具の磨耗量を該表示手段に出
力する制御手段と、を具備し、該制御手段は、該研磨工
具を該チャックテーブルに押圧し該荷重信号が所定値の
ときの該研磨ユニット位置信号を初期位置として格納す
る第１の記憶領域と、該研磨工具による研磨稼働後に該
研磨工具を該チャックテーブルに押圧し該荷重信号が所
定値のときの該研磨ユニット位置信号を現在位置として
格納する第２の記憶領域とを備えたメモリを具備してお
り、該第１の記憶領域に格納された初期位置と該第２の
記憶領域に格納された現在位置との差によって該研磨工
具の磨耗量を求め、該磨耗量を該表示手段に出力する、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。

【０００６】上記表示手段は、磨耗量が所定値に達した
ら表示手段に交換信号を出力することが望ましい。

【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、このパルス信号を研磨ユニット位
置信号として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（ＬＩＳ）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（図２参照）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６
２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。なお、図示のチャッ
クテーブル機構６は、チャックテーブル６２を挿通する
穴を有し上記支持基台６１等を覆い支持基台６１ととも
に移動可能に配設されたカバー部材６０（図１参照）を
備えている。

【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矢印２３ａおよび２３
ｂ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のカバー部材６０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のカバー部材６
０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
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１
７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、研磨工
具の磨耗量や交換時期に達したこと等を表示する表示手
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の初期速度（Ｖ５）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】上述した研磨作業を実施することにより研
磨工具３２５を構成する研磨部材３２７は磨耗するの
で、オペレータは研磨部材３２７の磨耗量を把握しつつ
作業することが望ましい。このため、研磨部材３２７の
磨耗量を正確に検出する必要がある。そこで、図示の実
施形態においては上記荷重センサー６５（ＬＯＳ）およ
び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（ＬＩＳ）からの検出信号に基づい
て制御手段１０が研磨部材３２７の磨耗量を求め、この
磨耗量を表示手段１１０に表示するようにした。以下、
本発明の制御の一例として、研磨工具３２５の研磨部材
３２７の磨耗量を求める手順および研磨工具３２５の交
換時期を判定する手順について図５および図６を参照し
て説明する。

【００２５】図５は新品の研磨工具３２５の研磨部材３
２７の初期厚さ（ｔ１）を検出するためのルーチンであ
り、研磨工具３２５を取り付けた際に実行する。新品の
研磨工具３２５の研磨部材３２７の初期厚さ（ｔ１）を
検出する際しては、制御手段１０は先ずステップＲ１に
おいてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第１
の記憶領域（ＭＥＭ１）に格納されている研磨部材３２
７の初期厚さ（ｔ１）および第２の記憶領域（ＭＥＭ
２）に格納されている研磨部材３２７の現在の厚さ（ｔ
２）に関するデータをクリアする。そして、制御手段１
０はステップＲ２に進んで、チャックテーブル６２を研
磨域２５に移動した後、所定の高さ位置（ホームポジシ
ョン）に位置付けられている研磨ユニット３を下降即ち
前進せしめる。即ち、制御手段１０は、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。なお、研磨ユニ
ット３のホームポジションは研磨部材３２７の下面がチ
ャックテーブル６２の載置面６２１から２０ｍｍ程度上
方に設定されており、載置面６２１から５０μｍ程度上
方位置に達するまでは研磨ユニット３を例えば５０ｍｍ
／ｓｅｃの速度で下降せしめ、研磨部材３２７の下面が
チャックテーブル６２の載置面６２１から５０μｍ程度
上方位置に達したら研磨ユニット送り機構４のパルスモ
ータ４４（Ｍ２）を１ステップずつゆっくり作動して例
えば５μｍ／ｓｅｃの速度で下降せしめ、研磨部材３２
７をチャックテーブル６２の載置面６２１に接触させ
る。次に制御手段１０はステップＲ３に進んで、上記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研磨部材
３２７が載置面６２１を押圧することによって生成され
た荷重信号（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の合計値（Ｐ０＝Ｐ１
＋Ｐ２＋Ｐ３）を演算する。なお、荷重信号（Ｐ１、Ｐ
２、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、より正確な荷重を検出することができ
る。なお、上述した荷重検出時に研磨部材３２７をチャ
ックテーブル６２の載置面６２１に直接接触させない
で、所定の厚さのセラミックス等で形成されたプレート
を介在させて間接的に接触させてもよい。

【００２６】上記ステップＲ３において荷重信号の合計
値（Ｐ０）を算出したら制御手段１０はステップＲ４に
進んで、荷重信号の合計値（Ｐ０）が所定の設定値（Ｐ
Ｓ）と等しいか否かをチェックする。なお、設定値（Ｐ
Ｓ）は研磨時の荷重と等しい例えば１５ｋｇに設定され
ている。ステップＲ４において荷重信号の合計値（Ｐ
０）が所定の設定値（ＰＳ）に達していなければ、制御
手段１０は研磨工具３２５の研磨部材３２７がチャック
テーブル６２を所定の荷重で押圧していないと判断し、
上記ステップＲ２に戻ってステップＲ２乃至ステップＲ
４を繰り返し実行する。ステップＲ４において荷重信号
の合計値（Ｐ０）が所定の設定値（ＰＳ）と等しい場合
には、制御手段１０は研磨工具３２５の研磨部材３２７
がチャックテーブル６２を所定の荷重で押圧していると
判断し、ステップＲ５に進んで研磨ユニット送り機構４
のパルスモータ４４（Ｍ２）の駆動を停止するととも
に、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（ＬＩＳ）からの研磨ユニット位
置信号を初期位置（ｔ１）として読み込む。そして、制
御手段１０はステップＲ６に進んで読み込んだ検出器５
２（ＬＩＳ）からの初期位置（ｔ１）を研磨部材３２７
の初期厚さとしてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１
０３（図２参照）の第１の記憶領域（ＭＥＭ１）に一時
格納する。このようにして研磨部材３２７の初期厚さで
ある初期位置（ｔ１）をランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）１０３の第１の記憶領域（ＭＥＭ１）に格納したな
らば、制御手段１０はステップＱ０に進んで研磨ユニッ
ト送り機構４のパルスモータ４４（Ｍ２）のホームポジ
ション制御を実行する。即ち、パルスモータ４４（Ｍ
２）を逆転駆動して研磨ユニット３を例えば５０ｍｍ／
ｓｅｃの速度で上昇せしめ所定のホームポジションに位
置付ける。

【００２７】次に、図６のフローチャートに従って研磨
工具３２５の交換時期判定制御について説明する。な
お、この交換時期判定制御は定期的に例えば被加工物の
研磨作業終了毎に実行する。研磨工具３２５の交換時期
を判定する際しては、制御手段１０は先ずチャックテー
ブル６２を研磨域２５に移動した後、研磨ユニット送り
機構４のパルスモータ４４（Ｍ２）を正転駆動して所定
のホームポジションに位置付けられている研磨ユニット
３を下降即ち前進せしめる。このときも上記ステップＲ
２と同様に、ホームポジションから研磨部材３２７の下
面がチャックテーブル６２の載置面６２１から５０μｍ
程度上方位置までは研磨ユニット３を例えば５０ｍｍ／
ｓｅｃの速度で下降せしめ、研磨部材３２７の下面がチ
ャックテーブル６２の載置面６２１から５０μｍ程度上
方位置に達したら研磨ユニット送り機構４のパルスモー
タ４４（Ｍ２）を１ステップずつゆっくり作動して例え
ば５μｍ／ｓｅｃの速度で下降せしめる。次に制御手段
１０はステップＳ２に進んで、上記３個の荷重センサー
６５ａ（ＬＯＳａ）、６５ｂ（ＬＯＳｂ）、６５ｃ（Ｌ
ＯＳｃ）によって検出された荷重信号（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ
３）の合計値（Ｐ０＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）を演算する。

【００２８】上記ステップＳ２において荷重信号の合計
値（Ｐ０）を算出したら制御手段１０はステップＳ３に
進んで、荷重信号の合計値（Ｐ０）が所定の設定値（Ｐ
Ｓ）と等しいか否かをチェックする。なお、設定値（Ｐ
Ｓ）は上記初期厚さ（ｔ１）検出時と同一の例えば１５
ｋｇに設定されている。ステップＳ３において荷重信号
の合計値（Ｐ０）が所定の設定値（ＰＳ）に達していな
ければ、制御手段１０は研磨工具３２５の研磨部材３２
７がチャックテーブル６２を所定の荷重で押圧していな
いと判断し、上記ステップＳ１に戻ってステップＳ１乃
至ステップＳ３を繰り返し実行する。ステップＳ３にお
いて荷重信号の合計値（Ｐ０）が所定の設定値（ＰＳ）
と等しい場合には、制御手段１０は研磨工具３２５の研
磨部材３２７がチャックテーブル６２を所定の荷重で押
圧していると判断し、ステップＳ４に進んで研磨ユニッ
ト送り機構４のパルスモータ４４（Ｍ２）の駆動を停止
するとともに、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（ＬＩＳ）からの研磨
ユニット位置信号を現在位置（ｔ２）として読み込む。
そして、制御手段１０はステップＳ５に進んで読み込ん
だ検出器５２（ＬＩＳ）からの現在位置（ｔ２）を研磨
部材３２７の現在の厚さ（ｔ２）としてランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）１０３の第２の記憶領域（ＭＥＭ
２）に一時格納する。

【００２９】このようにして研磨ユニットの現在位置
（ｔ２）即ち研磨部材３２７の現在の厚さを検出したな
らば、制御手段１０はステップＳ６に進んで研磨部材３
２７の磨耗量（ｔ０＝ｔ１−ｔ２）を演算する。即ち、
研磨部材３２７の磨耗量（ｔ０）は、上記研磨部材３２
７の初期厚さである初期位置（ｔ１）から研磨部材３２
７の現在の厚さである現在位置（ｔ２）を減算して求め
る。そして、制御手段１０はステップＳ７に進んでステ
ップＳ６で求めた磨耗量（ｔ０）を表示手段１１０に表
示する。次に、制御手段１０はステップＳ８に進んで研
磨部材３２７の磨耗量（ｔ０）が所定値（ｔＳ）以上に
なったか否かをチェックする。なお、所定値（ｔＳ）は
研磨部材３２７の使用可能範囲で例えば５ｍｍに設定さ
れている。ステップＳ８において磨耗量（ｔ０）が所定
値（ｔＳ）以上ならば、制御手段１０は研磨部材３２７
の使用可能範囲を越えていると判断し、ステップＳ９に
進んで表示手段１１０に研磨工具３２５が交換時期であ
ることを表示する。そして、制御手段１０はステップＱ
０に進んで研磨ユニット送り機構４のパルスモータ４４
（Ｍ２）のホームポジション制御を実行する。一方、ス
テップＳ８において磨耗量（ｔ０）が所定値（ｔＳ）に
達していなければ、制御手段１０は研磨部材３２７の使
用可能範囲であると判断し、ステップＱ０に進んで研磨
ユニット送り機構４のパルスモータ４４（Ｍ２）のホー
ムポジション制御を実行する。

【００３０】

【発明の効果】本発明による研磨装置は以上のように構
成されており、研磨工具をチャックテーブルに押圧し荷
重センサーからの荷重信号が所定値のときの研磨ユニッ
ト位置検出手段位置信号に基づいて研磨工具の状態を検
出するようにしたので、研磨工具の下面位置を検出する
ための接触センサー等の検出手段が不要となるととも
に、研磨工具がフエルト砥石等の柔軟な砥石であっても
砥石の磨耗量を正確に検出することができる。

【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にお
ける研磨工具の初期厚さ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にお
ける研磨工具の交換時期を判定する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６０：カバー部材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：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

Claims

【特許請求の範囲】

【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、該研磨ユニットの作動位置を検出するための研磨ユニッ
ト位置検出手段と、該研磨工具の磨耗量を表示する表示手段と、該荷重センサーからの荷重信号および該研磨ユニット位
置検出手段からの研磨ユニット位置信号に基づいて該研
磨工具の磨耗量を該表示手段に出力する制御手段と、を
具備し、該制御手段は、該研磨工具を該チャックテーブルに押圧
し該荷重信号が所定値のときの該研磨ユニット位置信号
を初期位置として格納する第１の記憶領域と、該研磨工
具による研磨稼働後に該研磨工具を該チャックテーブル
に押圧し該荷重信号が所定値のときの該研磨ユニット位
置信号を現在位置として格納する第２の記憶領域とを備
えたメモリを具備しており、該第１の記憶領域に格納さ
れた初期位置と該第２の記憶領域に格納された現在位置
との差によって該研磨工具の磨耗量を求め、該磨耗量を
該表示手段に出力する、ことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】該表示手段は、該磨耗量が所定値に達し
たら該表示手段に交換信号を出力する、ことを特徴とする研磨装置。