JP2015150642A - 研削研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削と研磨との相互間でチャックテーブルを所望の傾きに調整する研削研磨装置を提供する。
【解決手段】研削研磨装置は、板状ワークＷを回転可能に保持し、研削加工が実施される研削エリアおよび研磨加工が実施される研磨エリアに移動可能なチャックテーブル４３を備え、チャックテーブルを研削エリアに移動させるときには、板状ワークの表面と研削手段５１の研磨面とが平行になるようにチャックテーブルを傾け、チャックテーブルを研磨エリアに移動させるときには、板状ワークの表面を研磨手段７１で均等な圧力で押圧するようにチャックテーブルを傾ける構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、板状ワークの表面を研削および研磨可能な研削研磨装置に関する。

従来、研削手段と研磨手段とを備えた研削研磨装置が知られている。研削研磨装置では、先ず、チャックテーブル上に保持された板状ワークと研削手段の研削砥石とを互いに回転接触させることで、板状ワークが研削加工される。そして、板状ワークが研削加工と同一のチャックテーブルに保持された状態で、板状ワークと研磨手段の研磨パッドとを互いに回転接触させることで、板状ワークの表面が鏡面加工されて研削痕が除去される。研磨手段としては、研磨パッドを板状ワークの表面の一部に回転接触させるものもあれば（例えば、特許文献１および特許文献２参照）、板状ワークの表面全体に研磨パッドを回転接触させるものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−４２５４０号公報 特開２００６−２２２４６７号公報 特開２００６−３４４８７８号公報

ところで、上記した研削研磨装置に用いられるチャックテーブルでは、保持面が中心から外周に向かって緩傾斜した円錐状に形成されており、板状ワークは保持面の形状に沿って保持される。研削加工の際には、板状ワークを均一な厚みに研削するため、研削砥石に対して保持面が平行になるように、チャックテーブルが傾けられる。そして、板状ワークの中心から外周に至る半径部分に研削砥石を円弧状に接触させ、チャックテーブルと研削砥石とを回転させることで板状ワークが研削される。このように、いわゆるインフィード研削が実施されることで、板状ワークが均一な厚みに研削される。

そして、研削加工の後には、板状ワークがチャックテーブルに保持されたまま、研磨加工が実施される。研磨加工においては、板状ワークの表面全体に研磨パッドを接触させる場合、板状ワークに対する研磨パッドの押圧力が板状ワークの全面で均等になるように、研磨手段の回転軸に対してチャックテーブルの回転軸が平行に調整される。この結果、板状ワークは均一に研磨されて研削痕が除去される。しかしながら、研削加工と研磨加工とではチャックテーブルの傾きが異なるため、研削から研磨に移行する際にチャックテーブルの傾きを変更する必要がある。この場合、チャックテーブルの傾きを精度よく変更するのは困難であった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、研削と研磨との相互間でチャックテーブルを所望の傾きに変更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、回転軸を備え板状ワークを回転可能に保持する回転中心を頂点とし外周が僅かに低い円錐の斜面の保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルの保持面に保持される板状ワークを研削する研削砥石を環状に配設する研削ホイールを回転可能に装着するスピンドルを有する研削手段と、研削手段をチャックテーブルに接近および離反させる研削送り手段と、チャックテーブルに保持される板状ワークを研磨する板状ワークより大きい面積の研磨パッドを回転可能に装着するスピンドルを有する研磨手段と、研磨手段をチャックテーブルに接近および離反させる研磨送り手段と、チャックテーブルを２つ以上配設して回転させ研削手段と研磨手段とに対応して位置づけるターンテーブルと、から少なくとも構成される研削研磨装置であって、ターンテーブルに配設される２つ以上のチャックテーブルの回転軸の傾きを調整する調整手段と、調整手段でチャックテーブルの傾きが調整される角度を記憶する記憶手段と、を備え、記憶手段は、チャックテーブルの保持面の半径で研削手段の研削砥石が接触する円弧の接触面と保持面とを平行にさせたチャックテーブルの回転軸の傾きを記憶する第１の記憶部と、チャックテーブルの保持面を研磨パッドで均等な圧力で押圧するように調整手段によって調整されるチャックテーブルの回転軸の傾きを記憶する第２の記憶部と、を備え、チャックテーブルで保持される板状ワークを研削手段で研削する時は、第１の記憶部を選択して調整手段を作動させ第１の記憶部が記憶する傾きにチャックテーブルを傾けて、チャックテーブルで保持される板状ワークを研磨手段で研磨する時は、第２の記憶部を選択して調整手段を作動させ第２の記憶部が記憶する傾きにチャックテーブルを傾ける切換手段を備え、ターンテーブルで研削手段もしくは研磨手段に位置づけられたチャックテーブルは、切換手段でチャックテーブルの回転軸の傾きを選択的に切換えることを特徴とする。

この構成によれば、先ず、チャックテーブルは、ターンテーブルによって研削手段に対応する位置（研削エリア）に位置付けられ、研削加工が実施される。このとき、第１の記憶部に記憶されたチャックテーブルの回転軸の傾きを基に調整手段が作動されることで、研削砥石の接触面と保持面（板状ワークの表面）とが平行になるように、チャックテーブルの傾きが調整される。よって、板状ワークの表面を平坦に研削することができる。研削加工の後、チャックテーブルは、ターンテーブルによって研削手段に対応する位置から研磨手段に対応する位置（研磨エリア）位置付けられ、研磨加工が実施される。このとき、第２の記憶部に記憶されたチャックテーブルの回転軸の傾きを基に調整手段が作動されることで、研磨パッドで保持面を均等な圧力で押圧するように、チャックテーブルの傾きが調整される。よって、板状ワークの全面を均一に研磨して研削痕を除去することができる。このように、記憶手段に記憶されたチャックテーブルの回転軸の傾きを基に調整手段を作動させることで、研削エリアと研磨エリアとの間でチャックテーブルが移動されている間に、チャックテーブルを自動的に所望の傾きに変更することができる。

また、本発明の上記研削研磨装置は、第１の記憶部にチャックテーブルの回転軸の傾きを記憶させるために、板状で両面から押圧された圧力分布を測定する圧力シートと、圧力シートをチャックテーブルの保持面に載置させる載置手段と、載置手段によってチャックテーブルの保持面に載置させた圧力シートを研磨送り手段で研磨送りさせ研磨手段の研磨パッドで押圧させた押圧力を認識する圧力認識部と、を備え、圧力認識部が認識した圧力シート全面の圧力が均等な圧力分布になるよう調整手段でチャックテーブルの回転軸の傾きを調整させる。

本発明によれば、記憶手段に記憶されたチャックテーブルの回転軸の傾きを基にチャックテーブルの傾きを調整することで、研削と研磨との相互間でチャックテーブルを所望の傾きに調整することができる。

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削研磨装置の研磨エリアにおけるチャックテーブルと研磨手段との位置関係を示す３面図である。 本実施の形態に係る研削研磨装置の圧力分布測定の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る研削研磨装置の研削加工および研磨加工の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る研磨時の板状ワークの圧力分布を示す図である。 本実施の形態に係る板状ワークの研磨後の除去量を示すグラフである。

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。図２は、本実施の形態に係る研削研磨装置の研磨エリアにおけるチャックテーブルと研磨手段との位置関係を示す３面図である。なお、本実施の形態に係る研削研磨装置は、以下の図に示す構成に限定されない。研削研磨装置は、板状ワークを研削およ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Ｗに対する粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工、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。また、研削研磨装置１は、粗研削エリア、仕上げ研削エリアおよび研磨エリアへ板状ワークＷを搬送可能であり、仕上げ研削エリアから研磨エリア、および研磨エリアから粗研削エリアへ板状ワークＷを搬送する際に、チャックテーブル４３の傾きを自動調整する。このため、研削研磨装置１は、チャックテーブル４３を粗研削加工および研磨加工のそれぞれに適した傾きに変更可能になっている。

本実施の形態においては、加工対象となる板状ワークＷとして、シリコンやＧａＡｓなどの半導体材料で構成される半導体ウエーハの他に、セラミック、ガラス、サファイヤなどの無機材料で構成される無機材料ウエーハ等が用いられる。また、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。

研削研磨装置１には、略直方体状の基台１１の前面１２に、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、加工前の板状ワーク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、加工済みの板状ワーク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。また、一対のカセット台１３、１４上の搬入用カセット１５および搬出用カセット１６は、開閉可能に構成されている。

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および搬出用カセット１６に対して板状ワーク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、加工前の板状ワークＷを位置決めする位置決め機構２１と、加工済みの板状ワークＷを洗浄する洗浄機構２５とが設けられている。位置決め機構２１と洗浄機構２５との間には、チャックテーブル４３に加工前の板状ワークＷを供給する供給機構３１と、チャックテーブル４３から加工済みの板状ワーク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から位置決め機構２１に加工前の板状ワークＷを搬送する他、洗浄機構２５から搬出用カセット１６に加工済みの板状ワークＷを搬送する。位置決め機構２１は、板状ワークＷが載置される仮置きテーブル２２と、仮置きテーブル２２の中心に対して径方向に進退可能な複数のピン２３とを有している。位置決め機構２１は、複数のピン２３を板状ワークＷの外周縁に突き当てることで、仮置きテーブル２２の中心に板状ワークＷの中心を位置決めする。

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によって仮置きテーブル２２から板状ワークＷを吸着保持して持ち上げ、搬送パッド３４を旋回させてチャックテーブル４３に搬送する。このとき、仮置きテーブル２２の中心とチャックテーブル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、板状ワークＷの中心がチャックテーブル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によってチャックテーブル４３から板状ワーク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、チャックテーブル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、板状ワーク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、板状ワーク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に加工済みの板状ワーク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板状ワーク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板状ワークＷが乾燥される。

供給機構３１および回収機構３６の後方には、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つのチャックテーブル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、各チャックテーブル４３は、板状ワーク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。

各チャックテーブル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。チャックテーブル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。チャックテーブル４３の保持面４４は、チャックテーブル４３の回転中心を頂点とし外周が僅かに低い円錐状に形成されている（図２参照）。保持面４４に板状ワークＷが吸引保持されると、板状ワークＷも保持面４４に沿って緩傾斜の円錐状になる。チャックテーブル４３では、調整手段４５によって研削手段５１、６１および研磨手段７１に対する傾きが調整される。

調整手段４５は、２つの可動支持部４５１と１つの固定支持部４５２とからなり、チャックテーブル４３を３点支持している（図５参照）。この調整手段４５では、２つの可動支持部４５１の上下動により、固定支持部４５２を支点としてチャックテーブル４３が傾斜される。例えば、粗研削加工の際には、研削手段５１の研削面とチャックテーブル４３の保持面４４とが平行になるように、２つの可動支持部４５１が作動されることで、チャックテーブル４３の傾きが調整される（図４参照）。また、研磨加工の際には、研磨手段７１で保持面４４を均等な圧力で押圧するように、チャックテーブル４３の傾きが調整される。なお、調整手段４５は、３つの可動支持部４５１で構成してもよい。その場合、１つまたは２つの可動支持部４５１を作動させることで、チャックテーブル４３の傾きを調整することができる。また、３つの可動支持部４５１を作動させることで、チャックテーブル４３全体の高さを調整することができる。

支柱部４７、４８には、チャックテーブル４３の保持面４４に対して粗研削用および仕上げ研削用の研削手段５１、６１を接近および離反させる研削送り手段５２、６２が設けられている。研削送り手段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。

粗研削用およ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。

支柱部４９には、チャックテーブル４３の保持面４４に対して研磨手段７１を所定の研磨位置に接近および離反させる研磨送り手段７２が設けられている。研磨送り手段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、研磨送り手段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軸方向および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の下面には繊維質や発泡剤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。

研磨パッド８９は、軟質研磨層９０と硬質研磨層９１とを積層して構成され、硬質研磨層９１を下方に向けて軟質研磨層９０がマウント８２の下面に取り付けられる（図２参照）。また、硬質研磨層９１の表面が板状ワークＷの表面に接触する研磨面になっている。例えば、軟質研磨層９０にはニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ４００（登録商標）が用いられ、硬質研磨層９１にはニッタ・ハース株式会社製のＩＣ１０００（登録商標）が用いられる。

また、研磨手段７１の近傍には、研磨パッド８９で板状ワークＷ（チャックテーブル４３）を押圧するときの圧力分布を測定する圧力シート９２が設けられている。圧力シート９２は板状に形成されており、ロール状に巻かれている。圧力シート９２は、圧力シート９２の前端が引き出されて板状ワークＷ上に載置される。また、圧力シート９２は、研磨パッド８９と板状ワークＷとの間に挟持されることで生じる圧力分布を測定する。なお、ここでいう板状の圧力シート９２とは、チャックテーブル４３の保持面４４の形状に沿って変形するものを表している。

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９４が設けられている。制御手段９４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、チャックテーブル４３の傾き制御等の各種制御を実行する。制御手段９４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、制御手段９４は、研削時および研磨時のそれぞれにおけるチャックテーブル４３の調整角度を記憶する記憶部９７（図３参照）を備えている。

このように構成された研削研磨装置１では、加工前に予め、チャックテーブルが研削時および研磨時に適した傾きになるように調整され、それぞれにおけるチャックテーブル４３の回転軸の傾きが記憶部９７（図３参照）に記憶される。粗研削エリアでは、研削砥石８５と保持面４４とが平行になるようにチャックテーブル４３が傾けられ、そのときのチャックテーブル４３の回転軸の傾きが第１の記憶部９８（図３参照）に記憶される。研磨エリアでは、圧力シート９２によって、板状ワークＷに生じる圧力分布が測定される。そして、その圧力分布が保持面４４（板状ワークＷ）の全面で均等になるようにチャックテーブル４３が傾けられ、そのときのチャックテーブル４３の回転軸の傾きが第２の記憶部９９（図３参照）に記憶される。

加工する際には、先ず、ロボット１７により搬入用カセット１５から研削前の板状ワークＷが取り出され、位置決め機構２１に搬送される。位置決め機構２１では、複数のピン２３によって仮置きテーブル２２の中心に板状ワークＷの中心が位置決めされる。次に、供給機構３１によって板状ワークＷが載せ替えエリアのチャックテーブル４３に搬送され、ターンテーブル４１によってチャックテーブル４３上の板状ワークＷが粗研削エリアに位置付けられる。このとき、第１の記憶部９８（図３参照）に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きに基づいて、チャックテーブル４３は研削加工に適した傾きに調整されている。この結果、板状ワークＷは均一な厚みで粗研削される。そして、板状ワークＷは粗研削エリアから仕上げ研削エリアに位置付けられ、粗研削と同様にして仕上げ研削が実施される。

仕上げ研削の後、板状ワークＷは仕上げ研削エリアから研磨エリアに位置付けられる。
図２に示すように、研磨エリアに板状ワークＷが位置付けられると、研磨手段７１（研磨パッド８９）の回転軸は、チャックテーブル４３の回転軸から偏心した位置に位置付けられる。このため、研磨手段７１の回転軸近傍の回転速度が遅いことに起因する研磨量不足を解消することができ、板状ワークＷの全面において研磨量にムラが生じるのを防止することができる。また、板状ワークＷが仕上げ研削エリアから研磨エリアに位置付けられる間に、第２の記憶部９９（図３参照）に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基にして、チャックテーブル４３が研磨加工に適した傾きに変更される。この結果、板状ワークＷの表面は均一な荷重で研磨される。

そして、加工済みの板状ワーク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。洗浄済みの板状ワーク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。また、板状ワークＷが回収された後のチャックテーブル４３は、研磨エリアから載せ替えエリアに位置付けられ、新たな板状ワークＷがチャックテーブル４３に搬送される。

次に図３を参照して、本実施の形態に係る研削研磨装置の加工前における研磨エリアでのチャックテーブルの傾き調整について説明する。図３は、本実施の形態に係る研削研磨装置の圧力分布測定の一例を示す模式図である。図３Ａは圧力シートが板状ワークの上に載置される前の状態を示し、図３Ｂは圧力シートが研磨パッドと板状ワークとの間に挟まれた状態を示している。なお、粗研削エリアにおいては、研削砥石と保持面とが平行になるようにチャックテーブルの傾き調整が実施されており、そのときのチャックテーブルの回転軸の傾きは第１の記憶部に記憶されている。

図３に示すように、研磨手段７１の下方には、板状ワークＷが保持されたチャックテーブル４３が位置付けられている。研磨手段７１の研磨パッド８９は、硬質研磨層９１を板状ワークＷに対向させた状態になっている。研削研磨装置１（図１参照）の制御手段９４は、研削時および研磨時のチャックテーブル４３の調整角度を記憶する記憶部９７、研削加工および研磨加工の相互間でチャックテーブル４３の傾きを切換える切換部９５、圧力シート９２で測定された押圧力を認識する圧力認識部９６とを有している。

記憶部９７は、研削時におけるチャックテーブル４３の回転軸の傾きを記憶する第１の記憶部９８と、研磨時におけるチャックテーブル４３の回転軸の傾きを記憶する第２の記憶部９９とを有している。切換部９５は、研削時および研磨時に、記憶部９７に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基に調整手段４５に作動させてチャックテーブル４３の傾きを選択的に調整する。圧力認識部９６は、圧力シート９２で測定された圧力分布を認識する。

図３Ａに示すように、研磨手段７１の近傍に設けられた圧力シート９２が引き出され、圧力シート９２は載置手段９３によって板状ワークＷの上に載置される。そして、図３Ｂに示すように、研磨送り手段７２によって研磨手段７１が降下され、研磨パッド８９が圧力シート９２を押圧する高さに研磨手段７１が位置付けられる。このとき、研磨パッド８９および板状ワークＷは回転されておらず、圧力シート９２が研磨パッド８９と板状ワークＷとの間に挟まれることにより、圧力シート９２に生じる圧力分布が測定される。

圧力シート９２によって測定された圧力分布は、電気信号として制御手段９４の圧力認識部９６に出力される。チャックテーブル４３の傾きが調整される前においては、圧力分布にムラが生じている（例えば、図５Ａ参照）。この場合、制御手段９４は、圧力分布が圧力シート９２の全面において均等になるように調整手段４５を作動させ、チャックテーブル４３の傾きを調整する。そして、圧力認識部９６で認識される圧力分布が均等になったところで（例えば、図５Ｂ参照）、調整手段４５の作動を終了する。

調整後のチャックテーブル４３の傾きは、研磨加工に適したチャックテーブル４３の傾きであり、このときのチャックテーブル４３の回転軸の傾きは、制御手段９４の第２の記憶部９９に記憶される。このようにして、研磨時のチャックテーブル４３の調整角度が決定される。詳細は後述するが、仕上げ研削加工から研磨加工に移行する際には、第２の記憶部９９に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基に切換部９５が調整手段４５を作動させることで、チャックテーブル４３は研磨加工に適した傾きに変更される。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る研削研磨装置の加工動作について説明する。図４は、本実施の形態に係る研削研磨装置の研削加工および研磨加工の一例を示す模式図である。なお、図４の右側は粗研削エリアを示しており、左側は研磨エリアを示している。また、図４においては、説明の便宜上、仕上げ研削手段および制御手段の圧力認識部を省略している。

本実施の形態に係る研削研磨装置１（図１参照）では、粗研削エリアで粗研削加工が、仕上げ研削エリアで仕上げ研削加工が、研磨エリアで研磨加工がそれぞれ実施される。図４に示すように、先ず、粗研削加工が実施される。チャックテーブル４３上に保持された板状ワークＷは、ターンテーブル４１が回転されることにより、研削手段５１の下方（粗研削エリア）に位置付けられる。このとき、チャックテーブル４３の回転軸は、研削砥石８５の回転軸から偏心した位置に位置付けられる。

また、チャックテーブル４３が研削エリアに位置付けられる際に、切換部９５は、第１の記憶部９８に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基に調整手段４５を作動させる。これにより、研削砥石８５の接触面と板状ワークＷとが平行になるように、チャックテーブル４３の傾きが調整される。チャックテーブル４３の傾きが調整された後、研削送り手段５２によって研削手段５１が下降され、板状ワークＷ（チャックテーブル４３の保持面４４）の中心から外周に至る半径部分に研削砥石８５が円弧状に接触される。そして、研削砥石８５と板状ワークＷとが回転接触されることにより、板状ワークＷの表面が平坦に粗研削される。

板状ワークＷが所定の厚みに粗研削されると、研削砥石８５が板状ワークＷから離反されて粗研削加工が終了する。粗研削加工の後には仕上げ研削加工が実施される。チャックテーブル４３に保持された板状ワークＷは、ターンテーブル４１が回転されることにより、粗研削エリアから仕上げ研削エリアに位置付けられる。そして、チャックテーブル４３の傾きは変更されることなく、板状ワークＷは平坦に仕上げ研削加工される。

仕上げ研削加工が終了すると、次に研磨加工が実施される。チャックテーブル４３に保持された板状ワークＷは、ターンテーブル４１が回転されることにより、仕上げ研削エリアから研磨エリアに位置付けられる。このとき、切換部９５は、第２の記憶部９９に記憶されたチャックテーブル４３の傾きを基に調整手段４５を作動させる。これにより、研磨パッド８９が保持面４４（板状ワークＷ）全面を均等な圧力で押圧するように、チャックテーブル４３の傾きが調整される。チャックテーブル４３の傾きが調整された後、研磨送り手段７２によって研磨手段７１が下降され、研磨パッド８９と板状ワークＷとが回転接触される。

研磨パッド８９が板状ワークＷの表面に接触して板状ワークＷが押圧されると、硬質研磨層９１は板状ワークＷの傾斜に沿って変形する。このとき、硬質研磨層９１の中央部分が上方に凹むように撓むのに伴い、軟質研磨層９０の中央部分が上方に窪む。また、上述したように、研磨パッド８９が板状ワークＷの全面を均等な圧力で押圧するように、チャックテーブル４３が傾けられているため、板状ワークＷの全面が均一な荷重で研磨される。よって、粗研削加工および仕上げ研削加工で生じた研削痕を除去することができる。また、硬質研磨層９１によって研削面の凸凹を修正することができ、研磨精度をより向上させることができる。

次に、図５および図６を参照して、チャックテーブルの傾きを調整して研磨した場合と調整せずに研磨した場合の板状ワークの除去量について説明する。図５は、本実施の形態に係る研磨時の板状ワークの圧力分布を示す図である。図６は、本実施の形態に係る板状ワークの研磨後の除去量を示すグラフである。図５Ａはチャックテーブルの傾きが調整される前の圧力分布を示し、図５Ｂはチャックテーブルの傾きが調整された後の圧力分布を示している。図６において、縦軸は板状ワークの除去量（高さ）を示しており、横軸は板状ワークの中心からの距離を示している。また、図６中の曲線Ｃ１は、図５Ａに示す圧力分布で研磨加工した後の板状ワークの除去量を示しており、曲線Ｃ２は、図５Ｂに示す圧力分布で研磨加工した後の板状ワークの除去量を示している。また、板状ワークは、外径３００ｍｍのシリコンウエーハを例とした。

図５に示すように、チャックテーブル４３外周側には、周方向に等間隔で３つの調整手段４５が配置されている。３つの調整手段４５のうち、右側の１つが固定支持部４５２になっており、中央と左側の２つが可動支持部４５１になっている。図５Ａに示す状態では、一点鎖線を境界として、可動支持部４５１側の圧力が低く、固定支持部４５２側の圧力が高くなっており、圧力分布にムラが生じている。図５Ｂに示す状態では、２つの可動支持部４５１を上動させてチャックテーブル４３を固定支持部４５２を支点にして傾けたことにより、チャックテーブル４３（板状ワークＷ）の全面が均等な圧力分布になっている。

図５Ａに示す状態で板状ワークＷを研磨した場合、図６の曲線Ｃ１に示すように、板状ワークＷの中央付近の除去量が最も多く（４．５μｍ）、外周に向かって徐々に除去量が少なくなっている（２．５μｍ）。この場合、除去量のバラツキは、およそ２．０μｍになっている。一方、図５Ｂに示す状態で板状ワークＷを研磨した場合、図６の曲線Ｃ２に示すように、板状ワークＷの中央では除去量が少なく（２．８μｍ）、外周近傍でわずかに除去量が多くなっている（３．５μｍ）。この場合、除去量のバラツキは、およそ０．７μｍになっている。このように、図５Ｂに示す状態、すなわち、圧力分布が均一な状態で板状ワークＷを研磨することにより、除去量のバラツキを抑えることができる。

本実施の形態に係る研削研磨装置１によれば、先ず、チャックテーブル４３は、ターンテーブル４１によって研削手段５１に対応する位置（粗研削エリア）に位置付けられ、研削加工が実施される。このとき、第１の記憶部９８に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基に調整手段４５が作動されることで、研削砥石８５の接触面と保持面４４（板状ワークＷの表面）とが平行になるように、チャックテーブル４３の傾きが調整される。よって、板状ワークＷの表面を平坦に研削することができる。粗研削加工の後には、ターンテーブル４１によって研削手段６１に対応する位置（仕上げ研削エリア）に位置付けられ、仕上げ研削加工が実施される。仕上げ研削加工の後には、チャックテーブル４３は、ターンテーブル４１によって研削手段６１に対応する位置から研磨手段７１に対応する位置（研磨エリア）位置付けられ、研磨加工が実施される。このとき、第２の記憶部９９に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基に調整手段４５が作動されることで、研磨パッド８９で保持面４４を均等な圧力で押圧するように、チャックテーブル４３の傾きが調整される。よって、板状ワークＷの全面を均一に研磨して研削痕を除去することができる。このように、記憶部９７に記憶されたチャックテーブル４３の回転軸の傾きを基に調整手段４５を作動させることで、粗研削エリア、仕上げ研削エリア、研磨エリア間でチャックテーブル４３が移動されている間に、チャックテーブル４３を自動的に所望の傾きに変更することができる。

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、上記した実施の形態においては、粗研削加工と仕上げ研削加工との２種類の研削加工が実施される構成としたが、この構成に限定されない。粗研削加工または仕上げ研削加工のどちらか一方のみが実施される構成としてもよい。

また、上記した実施の形態において、研削研磨装置１は圧力シート９２で測定した圧力分布を基にチャックテーブル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。研削研磨装置１は、保持面４４を研磨パッド８９で均等な圧力で押圧できればよく、圧力シート９２で測定した圧力分布を基にチャックテーブル４３の傾きを調整しなくてもよい。例えば、３つの調整手段４５とチャックテーブル４３との間、または３つ調整手段４５とターンテーブル４１との間に、それぞれ圧力を検知する圧力検知部を配設してもよい。この場合、研磨パッド８９でチャックテーブル４３を押圧して、３つの圧力検知部が検知する圧力値が一致したときに、保持面４４が研磨パッド８９で均等な圧力で押圧されたとしてもよい。

また、上記した実施の形態において、圧力シート９２は板状に形成され、ロール状に巻かれる構成としたが、この構成に限定されない。圧力シート９２は、圧力分布を測定できればよく、圧力シート９２の形状は特に限定されない。

また、上記した実施の形態において、圧力シート９２は載置手段９３によって、板状ワークＷの上に載置される構成としたが、この構成に限定されない。圧力シート９２は、手動で板状ワークＷの上に載置されてもよい。

また、上記した実施の形態において、チャックテーブル４３は、ターンテーブル４１によって移動される構成としたが、この構成に限定されない。チャックテーブル４３は、研削エリアと研磨エリアとの間で移動可能であればよく、チャックテーブル４３を移動させる構成は特に限定されない。

また、上記した実施の形態において、ターンテーブル４１には４つのチャックテーブル４３が設けられる構成としたが、この構成に限定されない。チャックテーブル４３は、いくつ設けられてもよい。

以上説明したように、本発明は、研削と研磨との相互間でチャックテーブルを所望の傾きに調整することができるという効果を有し、特に、板状ワークの表面を研削および研磨可能な研削研磨装置に有用である。

Ｗ 板状ワーク
１ 研削研磨装置
４１ ターンテーブル
４３ チャックテーブル
４５ 調整手段
４５１ 可動支持部
４５２ 固定支持部
５１、６１ 研削手段
５２、６２ 研削送り手段
５８、６８、８１ スピンドル
７１ 研磨手段
７２ 研磨送り手段
８９ 研磨パッド
９２ 圧力シート
９３ 載置手段
９４ 制御手段
９５ 切換部（切換手段）
９６ 圧力認識部
９７ 記憶部（記憶手段）
９８ 第１の記憶部
９９ 第２の記憶部

Claims (2)

1. 回転軸を備え板状ワークを回転可能に保持する回転中心を頂点とし外周が僅かに低い円錐の斜面の保持面を有するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルの該保持面に保持される板状ワークを研削する研削砥石を環状に配設する研削ホイールを回転可能に装着するスピンドルを有する研削手段と、
   該研削手段を該チャックテーブルに接近および離反させる研削送り手段と、
   該チャックテーブルに保持される板状ワークを研磨する板状ワークより大きい面積の研磨パッドを回転可能に装着するスピンドルを有する研磨手段と、
   該研磨手段を該チャックテーブルに接近および離反させる研磨送り手段と、
   該チャックテーブルを２つ以上配設して回転させ該研削手段と該研磨手段とに対応して位置づけるターンテーブルと、から少なくとも構成される研削研磨装置であって、
   該ターンテーブルに配設される２つ以上の該チャックテーブルの該回転軸の傾きを調整する調整手段と、
   該調整手段で該チャックテーブルの傾きが調整される角度を記憶する記憶手段と、を備え、
   該記憶手段は、
   該チャックテーブルの該保持面の半径で該研削手段の該研削砥石が接触する円弧の接触面と該保持面とを平行にさせた該チャックテーブルの該回転軸の傾きを記憶する第１の記憶部と、
   該チャックテーブルの該保持面を該研磨パッドで均等な圧力で押圧するように該調整手段によって調整される該チャックテーブルの該回転軸の傾きを記憶する第２の記憶部と、を備え、
   該チャックテーブルで保持される板状ワークを該研削手段で研削する時は、該第１の記憶部を選択して該調整手段を作動させ該第１の記憶部が記憶する傾きに該チャックテーブルを傾けて、該チャックテーブルで保持される板状ワークを該研磨手段で研磨する時は、該第２の記憶部を選択して該調整手段を作動させ該第２の記憶部が記憶する傾きに該チャックテーブルを傾ける切換手段を備え、
   該ターンテーブルで該研削手段もしくは該研磨手段に位置づけられた該チャックテーブルは、該切換手段で該チャックテーブルの該回転軸の傾きを選択的に切換えることを特徴とする研削研磨装置。
2. 該第１の記憶部に該チャックテーブルの回転軸の傾きを記憶させるために、
   板状で両面から押圧された圧力分布を測定する圧力シートと、
   該圧力シートを該チャックテーブルの該保持面に載置させる載置手段と、
   該載置手段によって該チャックテーブルの該保持面に載置させた該圧力シートを該研磨送り手段で研磨送りさせ該研磨手段の該研磨パッドで押圧させた押圧力を認識する圧力認識部と、を備え、
   該圧力認識部が認識した該圧力シート全面の圧力が均等な圧力分布になるよう該調整手段で該チャックテーブルの回転軸の傾きを調整させる請求項１記載の研削研磨装置。

Images