JP2014144504A - 研削研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブストレートに貼り合わせ部材を介して貼着された板状ワークを、貼り合わせ部材の厚みに応じて均一な厚みで研磨仕上げすること。
【解決手段】本発明の研削研磨装置は、サブストレート（Ｗ２）に板状ワーク（Ｗ１）を貼り合わせ部材（９９）で貼り合せたワークセット（Ｗ）を加工するものであり、ワークセットを研削する研削手段（５１、６１）と、ワークセットを研磨する研磨手段（７１）と、加工前に貼り合わせ部材の上面形状を測定する測定部（２３）と、複数種類の研削パターン及び研磨パターンの中から、測定データに基づいて貼り合わせ部材の上面形状に対応した研削パターン及び研磨パターンを選択する選択部（９４）とを備え、研削時には研削パターンに基づいてワークセットに対する研削手段の相対的な傾きが調整され、研磨時には研磨パターンに基づいてワークセットに対する研磨手段の相対的な平行位置が調整される構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、サブストレートに板状ワークを貼り合わせたワークセットを研削及び研磨可能な研削研磨装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、研削加工によって板状ワークが所定厚みまで薄化された後に、研削歪の除去や板状ワークの平坦性を高めるために研磨加工が実施される（例えば、特許文献１参照）。この研磨加工では、板状ワークを保持した保持テーブルの上方に、研磨砥粒を含む研磨パッド（D-pad、E-pad）が研磨スピンドルに装着されている。そして、保持テーブルと共に研磨パッドも回転され、保持テーブル上の板状ワークに対して上方から研磨パッドが回転接触されることで板状ワークの上面が研磨されている。

このとき、保持テーブル上の板状ワークの回転中心と研磨パッドの回転中心とが一致（又は近接）すると、板状ワークの中心付近の摩擦が小さくなって適切に研磨されない。このため、上記研削研磨装置では、板状ワークよりも大径の研磨パッドを用いて、板状ワークの回転中心に対して研磨パッドの回転中心をずらして研磨することで、板状ワーク表面の研磨量を均一にしている。

特開２０１０−２５１５２４号公報

ところで、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、例えば、板状ワーク同士を接続するＴＳＶ（Through Silicon Via）プロセスのように、サブストレート（別の板状ワーク）上に板状ワークを貼着する場合がある。一般に板状ワークとサブストレートとの貼り合わせには樹脂等の貼り合わせ部材を用いるが、貼り合わせ部材を均一な厚みに塗布するのは難しいので、貼り合わせ部材の厚みばらつきに起因して板状ワークに僅かに起伏が生じる。起伏が生じた板状ワークの研削及び研磨によって、サブストレートから板状ワークが剥離されると平坦ではなくなるため、貼り合わせ部材の厚みに沿った研磨面を得る必要がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、サブストレートに貼り合わせ部材を介して貼着された板状ワークを、貼り合わせ部材の厚みに応じて均一な厚みで研磨仕上げすることができる研削研磨装置を提供することを目的とする。

本発明の研削研磨装置は、板状ワークを基台となるサブストレートに貼り合わせ部材で貼り合わされたワークセットを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルに保持される該ワークセットを研削する研削手段と、該研削手段に回転可能に装着する環状に研削砥石を配置した研削ホイールと、該研削ホイールに対応した研削位置に該保持テーブルを位置付けさせる位置付け手段と、該保持テーブルに保持された該ワークセットを研磨する研磨手段と、該研磨手段に回転可能に装着される研磨パッドと、該位置付け手段で位置付けられた該保持テーブルの該保持面に対して該研磨手段を平行移動させ所定の研磨位置に位置付けさせる研磨移動手段と、該保持テーブルと該研削手段とを相対的に傾き調整させる傾き調整手段と、研削動作及び研磨動作を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、該傾き調整手段を用いて傾きを調整させた後に該研削手段によって研削させ該ワークセットの径方向での厚みを変化させる研削パターンを生成させる研削パターン生成部と、該研磨移動手段を用いて該研磨手段を位置付けさせた後に研磨させ該ワークセットの径方向での厚みを変化させる研磨パターンを生成させる研磨パターン生成部と、該ワークセットの該サブストレートを下にして上方より該貼り合わせ部材の上面高さを測定した測定データを認識する認識部と、該認識部が認識する該貼り合わせ部材の測定データを基に、該研削パターン生成部で生成可能な研削パターンと該研磨パターン生成部で生成可能な研磨パターンとを選択する選択部とを有する。

この構成によれば、サブストレートと板状ワークとの間の貼り合わせ部材の上面高さを測定した測定データに基づいて、貼り合わせ部材の厚みのバラツキを考慮した研削パターンと研磨パターンとが選択される。この研削パターン及び研磨パターンにより、貼り合わせ部材の厚みのバラツキに起因した板状ワークの起伏に沿って研削加工及び研磨加工が実施される。よって、板状ワークに貼り合わせ部材の厚みに沿った研磨面を得ることができ、サブストレートから剥離された板状ワークを平坦に形成することができる。

本発明の上記研削研磨装置において、該制御手段の該研削パターン生成部によって該傾き調整手段を用いて傾き調整させ該ワークセットを径方向で均一な厚みに研削させる第１の研削方法と、該第１の研削方法で研削させた該ワークセットを該制御手段の該研磨パターン生成部によって該研磨移動手段を用いて該研磨パッドの外周を該保持テーブルで保持される該ワークセットの外周より内側に位置付けさせ該研磨手段で該ワークセットを研磨する第１の研磨方法と、を遂行させ該ワークセットの外周部分より中央部分を薄く形成させることを可能にする。

本発明の上記研削研磨装置において、該研磨パッドは、回転中心部分に該保持テーブルを覆う面積で円形に形成される中央研磨部と、該中央研磨部を囲繞すると共に該中央研磨部より突出したリング状の外周研磨部とで構成される。

本発明の上記研削研磨装置において、該制御手段の該研削パターン生成部によって該傾き調整手段を用いて傾き調整させ該ワークセットを径方向で均一な厚みに研削させる第１の研削方法と、該第１の研削方法で研削させた該ワークセットを該制御手段の該研磨パターン生成部によって該研磨移動手段を用いて該研磨パッドの外周研磨部を該ワークセットの外周部分に位置付けさせ該研磨手段で研磨する第２の研磨方法と、該第２の研磨方法で研磨された該ワークセットを該研磨パッドの該中央研磨部の外周を該ワークセットの外周より内側に該研磨移動手段を用いて位置付けさせ該研磨手段で研磨する第３の研磨方法と、を遂行させ該ワークセットの半径範囲内に凸部を形成させる。

本発明の上記研削研磨装置において、該制御手段の該研削パターン生成部によって該傾き調整手段を用いて傾き調整させ該ワークセットを径方向で均一な厚みに研削させる第１の研削方法と、該第１の研削方法で研削させた該ワークセットを該制御手段の該研磨パターン生成部によって該研磨移動手段を用いて該研磨パッドの外周研磨部を該ワークセットの半径範囲内に位置付けさせ該研磨手段で研磨する第４の研磨方法と、該第４の研磨方法で研磨された該ワークセットを該研磨パッドの該中央研磨部の外周を該ワークセットの外周より内側に該研磨移動手段を用いて位置付けさせ該研磨手段で研磨する第３の研磨方法と、を遂行させ該ワークセットの半径範囲内に凹部を形成させることを可能にする。

本発明の上記研削研磨装置において、該サブストレートを下にして該ワークセットを保持する測定テーブルと、該測定テーブルに保持される該ワークセットを半径方向において該貼り合わせ部材の高さを測定する測定部と、該測定テーブルを回転させる回転機構とを備え、該測定部は該認識部に測定データを出力する。

本発明の上記研削研磨装置において、該選択部は、該傾き調整手段を用いて傾き調整させた後、該保持テーブルが保持する該ワークセットを該研削手段で研削させ生成可能とする複数種類の該研削パターンと、該研磨移動手段を用いて該保持テーブルに対して該研磨手段を位置付けさせ該研磨手段で該保持テーブルが保持する該ワークセットを研磨させ生成可能とする複数種類の該研磨パターンと、によってそれぞれ１パターンずつ選択して可能となる複数種類の研削研磨の組み合わせから選択する。

本発明によれば、貼り合わせ部材の厚みのバラツキを考慮した研削パターンと研磨パターンに基づいて研削加工及び研磨加工が実施されるため、サブストレートに貼り合わせ部材を介して貼着された板状ワークを、貼り合わせ部材の厚みに応じて均一な厚みで研磨仕上げすることができる。

本実施の形態に係る研削研磨装置の一例を示す斜視図である。 本実施の形態に係る研磨パッドの説明図である。 本実施の形態に係る他の研磨パッドの説明図である。 本実施の形態に係る研削パターンの説明図である。 本実施の形態に係る研磨パターンの説明図である。 本実施の形態に係る複数の研磨パターンを組み合わせる場合の説明図である。 本実施の形態に係る研削加工及び研磨加工のフローチャートである。 本実施の形態に係る研削加工及び研磨加工の実施例の説明図である。 本実施の形態に係る研削動作及び研磨動作の他の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削研磨装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削研磨装置の一例を示す斜視図である。なお、本実施の形態に係る研削研磨装置は、図１に示す構成に限定されない。研削研磨装置は、基台となるサブストレートに対する板状ワークの貼り合せ状態に応じて板状ワークを均一な厚みで研削及び研磨可能な構成であれば、どのような構成でもよい。

図１に示すように、研削研磨装置１は、フルオートタイプの加工装置であり、板状ワークＷ１に対する粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工、洗浄動作からなる一連の加工を全自動で実施するように構成されている。板状ワークＷ１は、基台となるサブストレートＷ２に積層されて、ワークセットＷとして研削研磨装置１に搬入される。板状ワークＷ１は、樹脂等の貼り合わせ部材９９を介してサブストレートＷ２の表面に貼り合わされている。サブストレートＷ２の裏面、すなわちワークセットＷの裏面には、保護テープ（不図示）が貼着されている。

なお、本実施の形態においては、板状ワークＷ１及びサブストレートＷ２として、シリコンウェーハ（Ｓｉ）、ガリウムヒソ（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体基板、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（TTV: total thickness variation）が要求される各種加工材料を用いてもよい。なお、ここでいう平坦度とは、ウエーハＷの被研削面を基準面として厚み方向を測定した高さのうち、最大値と最小値との差を示している。

研削研磨装置１は、略直方体状の基台１１を有している。基台１１の前面１２には、一対のカセット台１３、１４が設けられている。カセット台１３には、加工前のワークセットＷが収容された搬入用カセット１５が載置される。カセット台１４には、加工済みのワークセットＷが収容される搬出用カセット１６が載置される。このように、カセット台１３は研削研磨装置１の搬入口として機能し、カセット台１４は研削研磨装置１の搬出口として機能する。一対のカセット台１３、１４上の搬入用カセット１５及び搬出用カセット１６は、ワークセットＷを出し入れ可能なように前面が開放されている。

基台１１の上面には、カセット台１３、１４の後方に、搬入用カセット１５及び搬出用カセット１６に対してワークセットＷを出し入れするロボット１７が設けられている。また、ロボット１７の両斜め後方には、加工前のワークセットＷの貼り合わせ部材９９の上面高さを測定する測定機構２１と、加工済みのワークセットＷを洗浄する洗浄機構２５とが設けられている。測定機構２１と洗浄機構２５との間には、保持テーブル４３に加工前のワークセットＷを供給する供給機構３１と、保持テーブル４３から加工済みのワークセットＷを回収する回収機構３６とが設けられている。

ロボット１７は、複数のアームからなる多節リンク部１８と、多節リンク部１８の先端に設けられたハンド部１９とを有している。ロボット１７は、多節リンク部１８を駆動して、搬入用カセット１５から測定機構２１に加工前のワークセットＷを搬送する他、洗浄機構２５から搬出用カセット１６に加工済みのワークセットＷを搬送する。測定機構２１は、ワークセットＷが載置される測定テーブル２２と、測定テーブル２２を回転させる回転機構（不図示）と、測定テーブル２２の上方に支持された非接触式の測定部２３とを有している。測定部２３からワークセットＷに対して透過性を有する波長の光が照射されることで、貼り合わせ部材９９の上面高さが測定される。

供給機構３１は、上下に延在する軸部３２と、軸部３２の上端に支持された旋回アーム３３と、旋回アーム３３の先端に設けられた搬送パッド３４とを有している。軸部３２は、上下動可能かつ回転可能に構成されている。供給機構３１は、搬送パッド３４によって測定テーブル２２からワークセットＷを吸着保持して持ち上げ、搬送パッド３４を旋回させて保持テーブル４３に搬送する。このとき、測定テーブル２２の中心と保持テーブル４３の中心とが搬送パッド３４の旋回軌跡上に位置するため、ワークセットＷの中心が保持テーブル４３の中心に位置合わせされる。

回収機構３６は、上下に延在する軸部３７と、軸部３７の上端に支持された旋回アーム３８と、旋回アーム３８の先端に設けられた搬送パッド３９とを有している。軸部３７は、上下動可能かつ回転可能に構成されている。回収機構３６は、搬送パッド３９によって保持テーブル４３からワークセットＷを吸着保持して持ち上げ、搬送パッド３９を旋回させて洗浄機構２５のスピンナテーブル２６に搬送する。このとき、保持テーブル４３の中心とスピンナテーブル２６の中心とが搬送パッド３９の旋回軌跡上に位置するため、ワークセットＷの中心がスピンナテーブル２６の中心に位置合わせされる。

洗浄機構２５は、ワークセットＷよりも小径な円盤状のスピンナテーブル２６を有している。スピンナテーブル２６に加工済みのワークセットＷが載置されると、開口部２７を介してスピンナテーブル２６が基台１１内に降下する。そして、スピンナテーブル２６が高速回転し、スピンナテーブル２６に向けて洗浄水が噴射されることでワークセットＷが洗浄される。続いて、スピンナテーブル２６が回転された状態で、洗浄水の代わりに乾燥エアが吹き付けられることでワークセットＷが乾燥される。

供給機構３１及び回収機構３６の後方には、位置付け手段としてのターンテーブル４１が設けられている。ターンテーブル４１の周囲には、支柱部４７、４８、４９が立設されている。支柱部４７には粗研削用の研削手段５１、支柱部４８には仕上げ用の研削手段６１、支柱部４９には研磨手段７１が支持されている。ターンテーブル４１には周方向に等間隔で４つの保持テーブル４３が配置されており、ターンテーブル４１は９０度間隔で間欠回転する。このため、各保持テーブル４３は、ワークセットＷが受け渡される載せ換えエリア、研削手段５１に対向する粗研削エリア、研削手段６１に対向する仕上げ研削エリア、研磨手段７１に対向する研磨エリアの順に位置付けられる。

各保持テーブル４３は、ターンテーブル４１の上面に回転可能に設けられている。保持テーブル４３の上面にはポーラスセラミック材によって保持面４４が形成されている。保持テーブル４３の保持面４４は、保持テーブル４３の回転中心を頂点とする緩傾斜の円錐状に形成されている（図４参照）。保持面４４にワークセットＷが吸引保持されると、ワークセットＷも保持面４４に沿って緩傾斜の円錐状になる。保持テーブル４３は、傾き調整手段４５によって研削手段５１、６１に対する傾きが調整される。傾き調整手段４５は、２つの可動支持部と１つの固定支持部とからなり、保持テーブル４３を３点支持している。

この傾き調整手段４５では、２つの可動支持部の上下動により、固定支持部を支点として保持テーブル４３が傾斜される。保持テーブル４３の円錐状の保持面４４の勾配に応じて保持テーブル４３を傾斜させ、研削手段５１、６１の研削面に対してワークセットＷの傾きが調整される。例えば、研削手段５１、６１の研削面に対してワークセットＷの一部が平行になるように調整されることで、加工部分がワークセットＷ（板状ワークＷ１）の中央から外周縁に至る領域に調整される（図４Ａ参照）。

支柱部４７、４８には、粗研削用及び仕上げ研削用の研削手段５１、６１を上下動させる研削移動手段５２、６２が設けられている。研削移動手段５２、６２は、支柱部４７、４８の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール５３、６３と、一対のガイドレール５３、６３にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸基台５４、６４とを有している。Ｚ軸基台５４、６４の前面には、ハウジング５５、６５を介して研削手段５１、６１が支持されている。Ｚ軸基台５４、６４の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、ナット部にボールネジ５６、６６が螺合されている。ボールネジ５６、６６の一端部に連結された駆動モータ５７、６７によりボールネジ５６、６６が回転駆動され、研削手段５１、６１がガイドレール５３、６３に沿ってＺ軸方向に移動される。

粗研削用及び仕上げ研削用の研削手段５１、６１は、円筒状のスピンドル５８、６８の下端にマウント５９、６９を設けて構成されている。スピンドル５８、６８には径方向に広がるフランジ６０、７０が設けられ、このフランジ６０、７０を介してハウジング５５、６５に研削手段５１、６１が支持される。マウント５９、６９の下面には、複数の研削砥石８５、８７が環状に配置された研削ホイール８６、８８が装着される。粗研削用の研削砥石８５は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。仕上げ研削用の研削砥石８７は、粗研削用の研削砥石８５よりも粒度が細かいものが使用される。

また、粗研削用及び仕上げ研削用の研削手段５１、６１は、ハウジング５５、６５に対して傾動可能に支持されている。この場合、研削手段５１、６１の傾き調整は、ハウジング５５、６５とフランジ６０、７０との間に設けられた複数の調整ネジ（不図示）によって行われる。複数の調整ネジは、例えば、スピンドル５８、６８の周囲に等間隔で配置されている。複数の調整ネジのうち、少なくとも１つ調整ネジの高さを調整することにより研削手段５１、６１の傾きが調整され、これに伴って研削砥石８５、８７の傾きが調節される。このように、調整ネジは、保持テーブル４３の可動支持部及び固定支持部と同様で傾き調整手段を構成する。なお、調整ネジは手動で調整されてもよいし、自動で調整されてもよい。

支柱部４９には、保持テーブル４３の保持面４４に対して研磨手段７１を所定の研磨位置に位置付ける研磨移動手段７２が設けられている。研磨移動手段７２は、支柱部４９の前面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール７３と、一対のガイドレール７３にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸基台７４とを有している。また、研磨移動手段７２は、Ｙ軸基台７４の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール７５と、一対のガイドレール７５にスライド可能に設置されたＺ軸基台７６とを有している。Ｚ軸基台７６の前面には、ハウジング７９を介して研磨手段７１が支持されている。

Ｙ軸基台７４、Ｚ軸基台７６の背面側には、それぞれナット部が形成され、ナット部にボールネジ（不図示）が螺合されている。ボールネジの一端部に連結された駆動モータ７７、７８によりボールネジが回転駆動され、研磨手段７１がガイドレール７３、７５に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。研磨手段７１は、円筒状のスピンドル８１の下端にマウント８２を設けて構成されている。マウント８２の下面には発泡剤や繊維質等で形成された研磨パッド８９が装着される。スピンドル８１には径方向に広がるフランジ８３が設けられ、このフランジ８３を介してハウジング７９に研磨手段７１が支持される。

また、基台１１内には、研削研磨装置１の各部を統括制御する制御手段９０が設けられている。制御手段９０は、研削手段５１、６１による研削制御、研磨手段７１による研磨制御、ワークセットＷの貼り合わせ部材９９の上面高さの測定制御等の各種制御を実行する。制御手段９０は、研削パターン生成部９１、研磨パターン生成部９２、認識部９３、選択部９４を有している。研削パターン生成部９１は、研削加工によってワークセットＷの径方向の厚みを変化させる研削パターンを生成する。研磨パターン生成部９２は、研磨加工によってワークセットＷの径方向の厚みを変化させる研磨パターンを生成する。

認識部９３は、測定部２３の測定結果から貼り合わせ部材９９の上面高さを示す測定データを認識する。選択部９４は、測定データに基づいて研削パターン生成部９１で生成可能な研削パターンと研磨パターン生成部９２で生成可能な研磨パターンとを選択する。なお、制御手段９０は、各種処理を実行するプロセッサや、メモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。また、メモリには研削パターン及び研磨パターンが予め記憶されていてもよい。

このように構成された研削研磨装置１では、まずロボット１７により搬入用カセット１５から研削前のワークセットＷが取り出され、測定テーブル２２に載置される。測定テーブル２２上のワークセットＷは、測定部２３によって貼り合わせ部材９９の上面高さが測定される。これにより、ワークセットＷの貼り合わせ部材９９の厚みに起因した板状ワークＷ１の上面の起伏が測定される。測定部２３の測定データは、制御手段９０の認識部９３に出力される。制御手段９０では、認識部９３で測定データが認識されると、選択部９４によって貼り合わせ部材９９の上面高さに応じた研削パターンと研磨パターンが選択される。

次に、供給機構３１によってワークセットＷが保持テーブル４３に搬送され、ターンテーブル４１によって保持テーブル４３上のワークセットＷが粗研削エリア、仕上げ研削エリア、研磨エリアの順に位置付けられる。粗研削エリアでは、研削手段５１によってワークセットＷが粗研削される。このとき、選択部９４に選択された研削パターンが適用され、傾き調整手段４５によって保持テーブル４３の傾き等が調整されている。同様に、仕上げ研削エリアでは、選択部９４に選択された研削パターンが適用され、保持テーブル４３の傾き等が調整された状態で、研削手段６１によってワークセットＷが仕上げ研削される。

研磨エリアでは、研磨手段７１によってワークセットＷが研磨される。このとき、選択部９４に選択された研磨パターンが適用され、研磨移動手段７２によって研磨手段７１が所定の研磨位置に位置付けられている。このように研削パターンと研磨パターンによって、貼り合わせ部材９９の厚みのバラツキを考慮した研削制御及び研磨制御が実施されている。よって、ワークセットＷの板状ワークＷ１が均一な厚みで研磨仕上げされる。加工済みのワークセットＷは、回収機構３６によってスピンナテーブル２６に搬送され、洗浄機構２５で洗浄される。洗浄済みのワークセットＷは、ロボット１７により搬出用カセット１６内に収容される。

図２及び図３を参照して、研磨パッドについて詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る研磨パッドの説明図である。図３は、本実施の形態に係る他の研磨パッドの説明図である。図２Ａは研磨パッドを下方から見た斜視図、図２Ｂは研磨パッドを上方から見た斜視図、図２Ｃは研磨パッドの断面図である。図３Ａは研磨パッドを下方から見た斜視図、図３Ｂは研磨パッドの断面図である。

図２に示すように、研磨パッド８９は、マウント８２に装着される円盤基台１０１を有しており、円盤基台１０１の下面中央に中央研磨部１０２を設け、円盤基台１０１の下面外側に外周研磨部１０３を設けて構成される。円盤基台１０１の下面は、中央部分１０４よりも外周部分１０５が下方に突出して、中央部分１０４が凹状に形成されている。中央研磨部１０２は円盤基台１０１の中央部分１０４に取り付けられ、外周研磨部１０３は円盤基台１０１の突出した外周部分１０５に取り付けられる。外周研磨部１０３及び中央研磨部１０２は略同一の厚みを有しているため、中央研磨部１０２よりも外周研磨部１０３の研磨面が下方に突出する。

中央研磨部１０２は、研磨パッド８９の回転中心部分（中央部分１０４）に保持テーブル４３を覆う面積で円形板状に形成されている。ワークセットＷは、保持テーブル４３よりも小径に形成されているため、中央研磨部１０２によってワークセットＷの表面全体が研磨される。外周研磨部１０３は、中央研磨部１０２を囲繞するようにリング状に形成されている。外周研磨部１０３は、リング状の研磨面の一部をワークセットＷに接触させて、円弧状の研磨領域により板状ワークＷ１の表面を研磨する。この中央研磨部１０２と外周研磨部１０３とを使い分けることで、ワークセットＷ（板状ワークＷ１）の表面が様々な形状に研磨される。

中央研磨部１０２で研磨する場合は、中央研磨部１０２の外側に外周研磨部１０３が位置するため、中央研磨部１０２によるワークセットＷの研磨時には外周研磨部１０３がワークセットＷに接触することが防止される。次に外周研磨部１０３で研磨する場合は、外周研磨部１０３が中央研磨部１０２よりも下方に突出するため、中央研磨部１０２がワークセットＷに接触することが防止される。なお、図２に示す例では、外周研磨部１０３の内側に隙間なく中央研磨部１０２が設けられる構成としたが、この構成に限定されない。図３に示すように、外周研磨部１１４の内側に所定の間隔を空けて中央研磨部１１３が設けられてもよい。

図３に示すように、研磨パッド１１１は、図２に示す研磨パッド８９と同様に、円盤基台１１２の下面中央に円形板状の中央研磨部１１３を設け、円盤基台１１２の下面外側にリング状の外周研磨部１１４を設けて構成される。円盤基台１１２の下面の中央部分１１５が中央研磨部１１３よりも広く形成されており、中央研磨部１１３の外側に所定の間隔を空けて外周研磨部１１４が位置している。すなわち、中央研磨部１１３と外周研磨部１１４との間に空き空間が形成される。この空き空間は、中央研磨部１１３による研磨時に、中央研磨部１１３とワークセットＷとの非接触領域を作り出す逃げ部１１７として機能する（図５Ｄ参照）。

図４から図６を参照して、研削パターン及び研磨パターンについて説明する。図４は、本実施の形態に係る研削パターンの説明図である。図５は、本実施の形態に係る研磨パターンの説明図である。図６は、本実施の形態に係る複数の研磨パターンを組み合わせる場合の説明図である。なお、図４については、説明の便宜上、粗研削される例について説明するが、仕上げ研削も同様な方法で実施可能である。

先ず、研削パターンについて説明する。図４に示すように、保持テーブル４３には、緩傾斜の円錐状の保持面４４に沿ってワークセットＷが保持されている。保持テーブル４３は、傾き調整手段４５（図１参照）によって円錐状の保持面４４の勾配に応じて紙面左側が低くなるように傾けられ、ワークセットＷの紙面右側の斜面が側面視水平になるように調整される。このワークセットＷの中央から外周縁に至る水平部分が、研削砥石８５で研削される加工領域に設定される。図４Ａに示す通常の研削パターンでは、このワークセットＷの水平部分に研削砥石８５を水平に接触させることで、ワークセットＷが径方向で均一な厚みに研削される。

図４Ｂに示す研削パターンでは、ワークセットＷの中央１２１に研削砥石８５が接触するように研削手段５１が紙面左側に傾けられ、ワークセットＷの中央１２１側から研削される。この結果、ワークセットＷが外周１２２から中央１２１に向かって薄くなる凹状に、ワークセットＷの表面形状が加工される。図４Ｃに示す研削パターンでは、ワークセットＷの外周１２２に研削砥石８５が接触されるように研削手段５１が紙面右側に傾けられ、ワークセットＷの外周１２２から研削される。この結果、ワークセットＷが中央１２１から外周１２２に向かって薄くなる凸状に、ワークセットＷの表面形状が加工される。

図４Ｄに示す研削パターンでは、ワークセットＷの半径の範囲内の中間位置１２３に研削砥石８５が接触するように研削手段５１が紙面手前側に傾けられ、ワークセットＷの中間位置１２３から研削される。この結果、ワークセットＷの半径方向の中間位置１２３が薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。図４Ｅに示す研削パターンでは、ワークセットＷの中央１２１及び外周１２２に研削砥石８５が接触するように研削手段５１が紙面奥側に傾けられ、ワークセットＷの中央１２１及び外周１２２から研削される。この結果、ワークセットＷの中央１２１及び外周１２２が薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

次に、研磨パターンについて説明する。図５に示すように、保持テーブル４３には、緩傾斜の円錐状の保持面４４に沿ってワークセットＷが保持されている。研磨工程においては、傾き調整手段４５によって保持テーブル４３が水平状態に戻されている。図５Ａに示す研磨パターンでは、ワークセットＷの全面に中央研磨部１０２が接触するように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド８９の研磨位置が調整される。このとき、保持テーブル４３上のワークセットＷの回転中心と研磨パッド８９の回転中心とを一致させない位置にして、ワークセットＷの表面の研磨量が均一になるように調整されている。

図５Ｂに示す研磨パターンでは、ワークセットＷの半径範囲内に外周研磨部１０３の一部が接触するように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド８９の研磨位置が調整される。このとき、ワークセットＷと外周研磨部１０３との接触位置よりもワークセットＷの中央側１２４が、外周研磨部１０３に接触されることがない。一方で、ワークセットＷと外周研磨部１０３との接触位置よりもワークセットＷの外周側１２５は、ワークセットＷが回転することで外周研磨部１０３に接触されるが、接触位置から外側に向かって接触頻度が低くなる。この結果、ワークセットＷの接触位置よりも中央側１２４を残して、接触位置から外周側１２５に向かって厚くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

図５Ｃに示す研磨パターンでは、ワークセットＷの外周部分１２６に外周研磨部１０３の一部が接触するように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド８９の研磨位置が調整される。このとき、ワークセットＷと外周研磨部１０３との接触位置よりもワークセットＷの中央側が、外周研磨部１０３に接触されることがない。この結果、ワークセットＷの外周部分１２６のみが外周研磨部１０３によって研磨され、外周部分１２６が薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

図５Ｄに示す研磨パターンでは、他の研磨パッド１１１が用いられており、ワークセットＷの外周よりも内側に中央研磨部１１３の外周が位置付けられるように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド１１１の研磨位置が調整される。上記したように、研磨パッド１１１には中央研磨部１１３と外周研磨部１１４との間に逃げ部１１７が形成されており、逃げ部１１７にワークセットＷの外周部分１２６の一部が位置付けられている。ワークセットＷの外周部分１２６もワークセットＷの回転によって中央研磨部１１３に接触するが、接触頻度が低いため外周部分１２６を残して薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

次に、複数の研磨パターンを組み合わせる場合について説明する。図６Ａに示す研磨パターンでは、他の研磨パッド１１１が用いられている。最初に、ワークセットＷの外周部分１２６に外周研磨部１１４の一部が接触するように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド１１１の研磨位置が調整される。このとき、ワークセットＷと外周研磨部１１４との接触位置よりもワークセットＷの中央側が、外周研磨部１１４に接触されることがない。そして、ワークセットＷの外周部分１２６のみが外周研磨部１１４によって研磨され、外周部分１２６が薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

続いて、ワークセットＷの外周部分１２６よりも内側に中央研磨部１１３の外周が位置付けられるように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド１１１の研磨位置が調整される。このため、研磨パッド１１１の逃げ部１１７に、ワークセットＷの外周部分１２６を含む外周領域１２７が位置付けられる。そして、ワークセットＷの外周領域１２７において中央研磨部１１３との接触頻度が低くなり、外周領域１２７を残して薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。この結果、外周領域１２７にリング状の凸部１２８が残るようにワークセットＷの表面形状が加工される。

図６Ｂに示す研磨パターンでは、他の研磨パッド１１１が用いられている。最初に、ワークセットＷの半径範囲内に外周研磨部１１４の一部が接触するように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド１１１の研磨位置が調整される。このとき、ワークセットＷと外周研磨部１１４との接触位置よりもワークセットＷの中央側１２４が、外周研磨部１１４に接触されることがない。一方で、ワークセットＷと外周研磨部１１４との接触位置よりもワークセットＷの外周側１２５は、ワークセットＷが回転することで外周研磨部１１４に接触されるが、接触位置から外側に向かって接触頻度が低くなる。この結果、ワークセットＷの接触位置よりも中央側１２４を残して、接触位置から外周側１２５に向かって厚くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

続いて、ワークセットＷの外周よりも内側に中央研磨部１１３の外周が位置付けられるように、研磨移動手段７２（図１参照）によって研磨パッド１１１の研磨位置が調整される。このため、研磨パッド１１１の逃げ部１１７に、ワークセットＷの外周領域１２７が位置付けられる。そして、ワークセットＷの外周領域１２７において中央研磨部１１３との接触頻度が低くなり、外周領域１２７を残して薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。この結果、ワークセットＷの中央側１２４が薄くなり、ワークセットＷの半径範囲内に中央側１２４を囲う凹部１２９が残るようにワークセットＷの表面形状が加工される。

本実施の形態では、これら複数種類の研削パターン及び研磨パターンを適宜選択して、ワークセットＷの表面形状、すなわち板状ワークＷ１の表面形状を加工している。これにより、貼り合わせ部材９９の厚みのバラツキに起因して板状ワークＷ１が起伏していても、研削パターン及び研磨パターンを組み合わせて実施することで、サブストレートＷ２から剥離された板状ワークＷ１を平坦に形成することができる。例えば、図４Ａに示す通常の研削パターンでワークセットＷを均一な厚みで形成した後に、図６Ａに示す研磨パターンでワークセットＷの外周領域１２７にリング状の凸部１２８が残るように形成してもよい。また、図４Ａに示す通常の研削パターンでワークセットＷを均一な厚みで形成した後に、図６Ｂに示す研磨パターンでワークセットＷにリング状の凹部１２９が残るように形成してもよい。

図１及び図７を参照して、研削加工及び研磨加工の流れについて説明する。図７は、本実施の形態に係る研削加工及び研磨加工のフローチャートである。なお、以下のフローチャートは一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。

図１及び図７に示すように、制御手段９０の認識部９３によってワークセットＷの貼り合わせ部材９９の上面高さが認識される（ステップＳ０１）。この場合、測定テーブル２２上のワークセットＷに対して、測定部２３から照射された光が板状ワークＷ１の下面で反射されて、貼り合わせ部材９９の上面高さが測定される。そして、測定部２３から測定データが認識部９３に出力されて、認識部９３で貼り合わせ部材９９の上面形状が認識される。次に、制御手段９０の選択部９４によって、測定データに基づいて研削パターン及び研磨パターンが選択される（ステップＳ０２）。この場合、上記した複数種類の研削パターン及び研磨パターンの中から、貼り合わせ部材９９の上面形状に適した研削パターン及び研磨パターンが選択される。

次に、測定テーブル２２から保持テーブル４３にワークセットＷが搬送されて、ターンテーブル４１によってワークセットＷが粗研削エリアに位置付けられる（ステップＳ０３）。次に、選択部９４に選択された研削パターンに基づいて保持テーブル４３と研削手段５１との相対的な傾きが調整され、研削手段５１によってワークセットＷの表面が粗研削される（ステップＳ０４）。次に、ターンテーブル４１によって粗研削エリアから仕上げ研削エリアに粗研削済みのワークセットＷが位置付けられる（ステップＳ０５）。次に、選択部９４に選択された研削パターンに基づいて保持テーブル４３と研削手段５１と相対的な傾きが調整され、研削手段６１によってワークセットＷの表面が仕上げ研削される（ステップＳ０６）。

次に、ターンテーブル４１によって仕上げ研削エリアから研磨エリアに仕上げ研削済みのワークセットＷが位置付けられる（ステップＳ０７）。このとき、保持テーブル４３が水平になるように、保持テーブル４３の傾きが戻されている。次に、選択部９４によって選択された研磨パターンに基づいて研磨手段７１の位置が調整され、研磨手段７１によってワークセットＷの表面が研磨される（ステップＳ０８）。そして、加工済みのワークセットＷは洗浄機構２５において洗浄された後、搬入用カセット１５に搬送される。加工済みのワークセットＷの表面形状は、貼り合わせ部材９９の上面形状に倣って形成されている。よって、サブストレートＷ２から剥離された板状ワークＷ１が平坦に形成される。

（実施例）
ここで、図８を参照して、本実施の形態に係る研削加工及び研磨加工の平坦度の修正例について説明する。図８Ａに示す例では、加工前の板状ワークＷ１（ワークセットＷ）の外周が低くなっており、平坦度（ＴＴＶ）が約２．０μｍになっている。このワークセットＷに対して、図４Ｅに示す研削パターンでワークセットＷの中央１２１及び外周１２２を薄く形成した後に、図５Ｃに示す研磨パターンでワークセットＷの外周部分１２６を薄く形成した。この結果、サブストレートＷ２から剥離された板状ワークＷ１の平坦度が約０．８μｍに改善された。

また、図８Ｂに示す例では、加工前の板状ワークＷ１（ワークセットＷ）の半径方向の略中間位置が低くなっており、平坦度（ＴＴＶ）が約２．０μｍになっている。このワークセットＷに対して、図４Ｂに示す研削パターンでワークセットＷの外周１２２から中央１２１に向かって薄く形成した後に、図６Ｂに示す研磨パターンでワークセットＷにリング状の凹部１２９を残すように形成した。この結果、サブストレートＷ２から剥離された板状ワークＷ１の平坦度が約０．８μｍに改善された。

以上のように、本実施の形態に係る研削研磨装置１によれば、サブストレートＷ２と板状ワークＷ１との間の貼り合わせ部材９９の上面高さを測定した測定データに基づいて、貼り合わせ部材９９の厚みのバラツキを考慮した研削パターンと研磨パターンとが選択される。この研削パターン及び研磨パターンにより、貼り合わせ部材９９の厚みのバラツキに起因した板状ワークＷ１の起伏に沿って研削加工及び研磨加工が実施される。よって、板状ワークＷ１に貼り合わせ部材９９の上面形状に沿った研磨面を得ることができ、サブストレートＷ２から剥離された板状ワークＷ１を平坦に形成することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した各実施の形態においては、中央研磨部１０２及び外周研磨部１０３を有する研磨パッド８９によって、ワークセットＷを研磨する構成としたが、この構成に限定されない。図９に示すように、通常の研磨パッド１３１を用いてワークセットＷを研磨する構成としてもよい。この場合、例えば、図９に示すように、通常の研削パターンでワークセットＷを均一な厚みに形成した後に、研磨移動手段７２（図１参照）によってワークセットＷの外周よりも内側に研磨パッド１３１の外周が位置付けられる。ワークセットＷの外周部分１２６もワークセットＷの回転によって研磨パッド１３１に接触するが、接触頻度が低くいため中央部分１３２が薄くなるようにワークセットＷの表面形状が加工される。

また、本実施の形態においては、制御手段９０の認識部９３が、測定部２３からの測定データを取得して、貼り合わせ部材９９の上面高さを認識する構成としたが、この構成に限定されない。認識部９３は、外部装置から測定データを取り込んで、貼り合わせ部材９９の上面高さを認識してもよい。

また、本実施の形態においては、粗研削用の研削手段５１、仕上げ研削用の研削手段６１、研磨手段７１を備えた研削研磨装置１について説明したが、この構成に限定されない。研削研磨装置１は、粗研削用の研削手段５１と研磨手段７１とを備えていればよく、仕上げ研削用の研削手段６１を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態においては、位置付け手段としてのターンテーブル４１を有する研削研磨装置１を説明したが、この構成に限定されない。位置付け手段は、保持テーブル４３を研削ホイールに対応した位置に位置付ける構成であればよい。

また、本実施の形態においては、傾き調整手段４５は、２つの可動支持部と１つの固定支持部により保持テーブル４３の傾きを調整する構成としたが、この構成に限定されない。傾き調整手段４５は、保持テーブル４３と研削手段５１との相対的な傾きを調整するものであれば、どのような構成でもよい。

また、本実施の形態においては、研削パターン生成部９１、研磨パターン生成部９２によって研削パターン、研磨パターンが生成されるが、各パターンは装置内で生成されてもよいし、外部データを取り込むことで生成されてもよい。

また、上記した実施の形態において、フルオートタイプの研削研磨装置を例示したが、この構成に限定されない。本発明は、セミオートタイプの研削研磨装置にも適用可能である。

以上説明したように、本発明は、サブストレートに貼り合わせ部材を介して貼着された板状ワークを、貼り合わせ部材の厚みに応じて均一な厚みで研磨仕上げすることができるという効果を有し、特に、サブストレートに板状ワークを貼り合わせたワークセットを研削及び研磨可能な研削研磨装置に有用である。

１ 研削研磨装置
２１ 測定機構
２２ 測定テーブル
２３ 測定部
４１ ターンテーブル（位置付け手段）
４３ 保持テーブル
４４ 保持面
４５ 傾き調整手段
５１、６１ 研削手段
５２、６２ 研削移動手段
７１ 研磨手段
７２ 研磨移動手段
８５、８７ 研削砥石
８６、８８ 研削ホイール
８９、１１１ 研磨パッド
９０ 制御手段
９１ 研削パターン生成部
９２ 研磨パターン生成部
９３ 認識部
９４ 選択部
９９ 貼り合わせ部材
１０２、１１３ 中央研磨部
１０３、１１４ 外周研磨部
１２８ 凸部
１２９ 凹部
Ｗ１ 板状ワーク
Ｗ２ サブストレート
Ｗ ワークセット

Claims (7)

1. 板状ワークを基台となるサブストレートに貼り合わせ部材で貼り合わされたワークセットを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルに保持される該ワークセットを研削する研削手段と、該研削手段に回転可能に装着する環状に研削砥石を配置した研削ホイールと、該研削ホイールに対応した研削位置に該保持テーブルを位置付けさせる位置付け手段と、該保持テーブルに保持された該ワークセットを研磨する研磨手段と、該研磨手段に回転可能に装着される研磨パッドと、該位置付け手段で位置付けられた該保持テーブルの該保持面に対して該研磨手段を平行移動させ所定の研磨位置に位置付けさせる研磨移動手段と、該保持テーブルと該研削手段とを相対的に傾き調整させる傾き調整手段と、研削動作及び研磨動作を制御する制御手段とを備え、
   該制御手段は、該傾き調整手段を用いて傾きを調整させた後に該研削手段によって研削させ該ワークセットの径方向での厚みを変化させる研削パターンを生成させる研削パターン生成部と、該研磨移動手段を用いて該研磨手段を位置付けさせた後に研磨させ該ワークセットの径方向での厚みを変化させる研磨パターンを生成させる研磨パターン生成部と、該ワークセットの該サブストレートを下にして上方より該貼り合わせ部材の上面高さを測定した測定データを認識する認識部と、該認識部が認識する該貼り合わせ部材の測定データを基に、該研削パターン生成部で生成可能な研削パターンと該研磨パターン生成部で生成可能な研磨パターンとを選択する選択部とを有する研削研磨装置。
2. 該制御手段の該研削パターン生成部によって該傾き調整手段を用いて傾き調整させ該ワークセットを径方向で均一な厚みに研削させる第１の研削方法と、
   該第１の研削方法で研削させた該ワークセットを該制御手段の該研磨パターン生成部によって該研磨移動手段を用いて該研磨パッドの外周を該保持テーブルで保持される該ワークセットの外周より内側に位置付けさせ該研磨手段で該ワークセットを研磨する第１の研磨方法と、を遂行させ該ワークセットの外周部分より中央部分を薄く形成させることを可能にする請求項１記載の研削研磨装置。
3. 該研磨パッドは、回転中心部分に該保持テーブルを覆う面積で円形に形成される中央研磨部と、該中央研磨部を囲繞すると共に該中央研磨部より突出したリング状の外周研磨部とで構成される請求項１記載の研削研磨装置。
4. 該制御手段の該研削パターン生成部によって該傾き調整手段を用いて傾き調整させ該ワークセットを径方向で均一な厚みに研削させる第１の研削方法と、
   該第１の研削方法で研削させた該ワークセットを該制御手段の該研磨パターン生成部によって該研磨移動手段を用いて該研磨パッドの該外周研磨部を該ワークセットの外周部分に位置付けさせ該研磨手段で研磨する第２の研磨方法と、
   該第２の研磨方法で研磨された該ワークセットを該研磨パッドの該中央研磨部の外周を該ワークセットの外周より内側に該研磨移動手段を用いて位置付けさせ該研磨手段で研磨する第３の研磨方法と、
   を遂行させ該ワークセットの半径範囲内に凸部を形成させることを可能にする請求項３記載の研削研磨装置。
5. 該制御手段の該研削パターン生成部によって該傾き調整手段を用いて傾き調整させ該ワークセットを径方向で均一な厚みに研削させる第１の研削方法と、
   該第１の研削方法で研削させた該ワークセットを該制御手段の該研磨パターン生成部によって該研磨移動手段を用いて該研磨パッドの外周研磨部を該ワークセットの半径範囲内に位置付けさせ該研磨手段で研磨する第４の研磨方法と、
   該第４の研磨方法で研磨された該ワークセットを該研磨パッドの該中央研磨部の外周を該ワークセットの外周より内側に該研磨移動手段を用いて位置付けさせ該研磨手段で研磨する第３の研磨方法と、
   を遂行させ該ワークセットの半径範囲内に凹部を形成させることを可能にする請求項３記載の研削研磨装置。
6. 該サブストレートを下にして該ワークセットを保持する測定テーブルと、該測定テーブルに保持される該ワークセットを半径方向において該貼り合わせ部材の高さを測定する測定部と、該測定テーブルを回転させる回転機構とを備え、該測定部は該認識部に測定データを出力する請求項１から請求項５のいずれかに記載の研削研磨装置。
7. 該選択部は、該傾き調整手段を用いて傾き調整させた後、該保持テーブルが保持する該ワークセットを該研削手段で研削させ生成可能とする複数種類の該研削パターンと、該研磨移動手段を用いて該保持テーブルに対して該研磨手段を位置付けさせ該研磨手段で該保持テーブルが保持する該ワークセットを研磨させ生成可能とする複数種類の該研磨パターンと、によってそれぞれ１パターンずつ選択して可能となる複数種類の研削研磨の組み合わせから選択する請求項１から請求項６のいずれかに記載の研削研磨装置。

Images