JP2016159384A

JP2016159384A - 研磨装置及び研磨方法

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Publication number: JP2016159384A
Application number: JP2015038601A
Authority: JP
Inventors: 小池　孝幸; Takayuki Koike; 孝幸小池
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-05

Abstract

【課題】保持ヘッドに対する加圧分布を研磨面内で均一に保ち、被研磨品に対して平坦度のより優れた研磨処理を実現する。
【解決手段】定盤１の研磨部に保持ヘッド２を加圧する加圧機構３と、定盤１及び保持ヘッド２を夫々回転させる駆動機構と、定盤１上の予め決められた位置に保持ヘッド２を位置決めするように案内する案内機構５と、を備え、案内機構５は、定盤１の中央に設けられ、当該定盤１の径方向内側にて保持ヘッド２を案内して位置決めする内側案内ローラ６と、定盤１の周縁部に設けられ、定盤１の径方向外側にて保持ヘッド２を案内して位置決めする外側案内ローラ７と、を含み、内側及び外側案内ローラ６，７は、保持ヘッド２の加圧方向の厚さよりも厚いローラ本体８を有し、ローラ本体８には保持ヘッド２の外周面に接触する接触部８ａと、加圧機構３に対して非接触配置される非接触部８ｂとを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハ等の被研磨品を研磨する研磨装置に係り、特に、被研磨品の片面を研磨する研磨装置及び研磨方法の改良に関する。

近年、携帯電話等の移動体通信分野の発達によりＳＡＷフィルタの需要が高まっており、このＳＡＷフィルタ用のウェハとして、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ランガサイト等の圧電性酸化物単結晶が利用されている。これらのウェハに総じて求められる形状特性としてウェハ表面の平坦度がある。
ＳＡＷフィルタの製作過程において、露光技術によりウェハ表面に金属電極をパターニングする場合、ウェハ表面に不規則な凹凸があると焦点ずれを引き起こし、パターン通りの金属電極が形成されない等の問題を生じてしまう。このため、ウェハの表面形状は凹凸等の起伏の小さい、すなわち平坦度等の良好なウェハが求められる。
また、ウェハ１枚当りからできるだけ多くのＳＡＷフィルタを取得することを目的とし、ウェハの中央はもちろんのこと、外周付近における加工精度においても高平坦度の要求が年々高まっており、外周部のわずかな面ダレも、歩留まりの観点から問題となる場合が多い。一般的には、外周の保証外領域を１ｍｍとしたとき、ＴＴＶ（ＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）で、３μｍ以下、また、最大ＬＴＶ（ＬｏｃａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）を０．５μｍ以下としたとき、％ＬＴＶ（ＰａｒｃｅｎｔＬｏｃａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）が１００％であることを求められる。

ところで、ＳＡＷフィルタ用ウェハ（以後、「ＳＡＷウェハ」と略記する。）の製造過程を極めて簡単に並べれば、単結晶を育成した後、得られた単結晶を円柱状へ円筒研削し、次にワイヤソー等による方位出しとウェハ状への切断、得られたウェハの外周のべべリング（面取り）、両面ラッピング（粗研）、片面研磨（精研）となる。
最終的にＳＡＷウェハは、その表面に電極を形成するが、圧電効果により発生したバルク波がＳＡＷウェハの裏面で反射して電極に到達することで生じるスプリアスを抑制するため、ウェハ裏面の粗度を大きくし、反射したバルク波が電極に到達しないようにする場合が多い。よってＳＡＷウェハは、片面研磨仕上げが一般的である。
電極を形成しない裏面の粗さは、両面ラッピング（粗研）で決定すればよい。一般に、＃２４０〜２５００程度の遊離砥粒を用いたラッピングで粗化する場合が多いが、サンドブラスト装置により粗化する手法も用いられている。この場合は＃２４０以下の粗い砥粒が用いられる場合もある。

そして、ＳＡＷウェハの片面のみを研磨するには、研磨しない面の保持が必要となり、ＳＡＷウェハを保持するための手段として様々な方法が提案されている。例えば、ホットメルト、常温硬化ワックスなどを介して保持ヘッドとしての研磨ブロックにＳＡＷウェハを接着する方法、発泡ポリウレタン等からなるバッキング吸着材にてＳＡＷウェハを真空吸着する方法、ウェハ収納穴が設けられたテンプレートを研磨ブロックに貼り、水等の液体を介して研磨ブロックへＳＡＷウェハを吸着、保持させる方法等が知られている。
ホットメルト、常温硬化ワックスなどを用いる場合は、ウェハ着脱時の加熱や洗浄等の手間および設備が必要になること、バッキング吸着材を用いる場合は、バッキング吸着材が柔らかいことによる形状の転写の問題から、満足するウェハ表面の平坦度が得られ難く、現在主流となっているのは、ウェハ収納穴が設けられたテンプレートを研磨ブロックに貼り、水等の液体を介して研磨ブロックへ吸着、保持させる方法である（特許文献１参照）。テンプレートはウェハよりも薄くなくてはならないし、ウェハを傷つけたりしないよう、樹脂等、比較的柔らかい材質が選択されるため、傷みやすく、消耗品となってしまうが、平坦度とコストを鑑みて、最もバランスのよい手法と言える。

研磨ブロックは、ウェハへ充分な加工圧を与えるため、上方から加圧シリンダ等の加圧部材で加圧されながら、回転する定盤に押し付けられる。このため、加圧部材、研磨ブロックには定盤の回転方向へ引かれる大きな力が働く。この力は加圧部材が支えられる支持軸の真直度を歪めてしまい、研磨ブロックを定盤に対し垂直に加圧できなくなったり、研磨ブロックへの加工圧の分布が、研磨ブロック面内でバラついてしまったりする事態を引き起こし、ウェハの平坦度に悪影響を与えてしまう。
この現象は、定盤上の所定の位置に研磨ブロックを位置決めするように案内する案内機構を付設することで、解決することが可能である。
この案内機構としては、定盤の中央に設けられて研磨ブロックの内側に接触するセンタローラと、定盤の周囲に設けられて研磨ブロックの外側に接触するガイドローラとを備えたものが既に知られており（例えば特許文献１，２）、センタローラ及びガイドローラを備えることは片面研磨装置にとって一般的である。
このように、案内機構としてセンタローラ及びガイドローラを備えれば、簡易に、加圧部材、研磨ブロックが、定盤の回転方向へ引かれる力に対抗することが可能になる。
このため、センタローラ及びガイドローラは、研磨ブロックを所定の位置に位置決めし、研磨ブロックが、定盤の回転方向へ引かれる力を受け止めるため、加圧部材に無用な力がかかることが無いのである。
ここで、センタローラ及びガイドローラは、研磨ブロックの回転に倣い従動するものであればよい。また、研磨ブロックは、加圧部材の支持軸にモータを備えて、強制的性に回転させてもよいし、定盤内外の周差に任せて、成り行きで自然と回転させるようにしてもよい。

特許第２７１６６５３号公報（実施例，図１，図２）特許第３２４７７０８号公報（作用，図１）

ところで、本発明者は、日々、ウェハの平坦度を追究するため、研磨ブロックの平坦性と定盤の平坦性とを追究したが、ウェハの平坦度の向上に、頭打ちが見られた。
レーザ式の平坦度測定器にてウェハの形状を観察すると、ウェハ中央と外周とで厚み差があり、いわゆる外周が薄い、面ダレを起こしている状態が観察された。
そこで、本発明者は、鋭意、研究を重ねた結果、片面研磨装置が備える研磨ブロックの案内機構としてのセンタローラ及びガイドローラの形態が、研磨ブロックの平坦性と、定盤及び研磨布の平坦性に加えて、ウェハの平坦度に、大きく影響を与えていることを見出した。
本発明が解決しようする技術的課題は、保持ヘッドに対する加圧分布を研磨面内で均一に保ち、被研磨品に対して平坦度のより優れた研磨処理を実現することにある。

請求項１に係る発明は、表面に研磨部を有する回転可能な定盤と、前記定盤の研磨部上に置かれ、定盤の研磨部に対向した部位に被研磨品の保持部を有すると共に当該保持部に保持された被研磨品の片面を前記定盤の研磨部に接触させる回転可能な保持ヘッドと、前記定盤の研磨部に前記保持ヘッドを加圧する加圧機構と、前記定盤及び保持ヘッドを夫々回転させる駆動機構と、前記定盤上の予め決められた位置に前記保持ヘッドを位置決めするように案内する案内機構と、を備え、前記定盤の研磨部と前記保持ヘッドとの間にスラリーを介在させて前記被研磨品の片面を研磨する研磨装置であって、前記案内機構は、前記定盤の中央に設けられ、当該定盤の径方向内側にて前記保持ヘッドを案内して位置決めする回転可能な内側案内ローラと、前記定盤の周縁部に設けられ、前記定盤の径方向外側にて前記保持ヘッドを案内して位置決めする回転可能な外側案内ローラと、を含み、前記内側及び外側案内ローラは、前記保持ヘッドの加圧方向の厚さよりも厚いローラ本体を有し、このローラ本体には保持ヘッドの外周面に接触する接触部と、前記加圧機構に対して非接触配置される非接触部とを設けたことを特徴とする研磨装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る研磨装置において、前記ローラ本体は、前記接触部として前記保持ヘッドの外周面に接触する外径の大径部と、前記非接触部として前記大径部の外径よりも短い外径の小径部とを有することを特徴とする研磨装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る研磨装置において、前記接触部としての大径部は、前記保持ヘッドの外周面に対向した領域において少なくとも前記小径部と隣接する部位に前記保持ヘッドの外周面と非接触な面取り部を有することを特徴とする研磨装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれかに係る研磨装置において、前記内側案内ローラは、前記保持ヘッドとの対向する部位にて前記保持ヘッドの回転方向と同方向に向けて強制回転することを特徴とする研磨装置である。

請求項５に係る発明は、表面に研磨部を有する回転可能な定盤と、前記定盤の研磨部上に置かれ、定盤の研磨部に対向した部位に被研磨品の保持部を有すると共に当該保持部に保持された被研磨品の片面を前記定盤の研磨部に接触させる回転可能な保持ヘッドと、前記定盤の研磨部に前記保持ヘッドを加圧する加圧機構と、前記定盤及び保持ヘッドを夫々回転させる駆動機構と、前記定盤上の予め決められた位置に前記保持ヘッドを位置決めするように案内する案内機構と、を用い、前記定盤の研磨部と前記保持ヘッドとの間にスラリーを介在させて前記被研磨品の片面を研磨する研磨方法であって、前記定盤に対して被研磨品が保持された保持ヘッドを所定位置に配置し、前記加圧機構にて定盤の研磨部に前記保持ヘッドを加圧するセット工程と、前記定盤の研磨部と前記保持ヘッドとの間にスラリーを供給し、駆動機構にて前記定盤及び前記保持ヘッドを夫々回転させる駆動工程と、前記駆動工程と並行した行われ、前記案内機構の案内要素が前記加圧機構とは非接触で、かつ、前記保持ヘッドの外周面に接触することで当該保持ヘッドを位置決めするように案内する案内工程と、を備えたことを特徴とする研磨方法である。

請求項１に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、保持ヘッドに対する加圧分布を研磨面内で均一に保ち、被研磨品に対して平坦度のより優れた研磨処理を実現することができる。
請求項２に係る発明によれば、案内機構の要素である各案内ローラを簡単に構築することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、案内機構と加圧機構との干渉をより確実に回避することができる。
請求項４に係る発明によれば、内側案内ローラを強制回転しない態様に比べて、保持ヘッドに対する位置決め保持力をより高めることができる。
請求項５に係る発明によれば、保持ヘッドの案内工程を工夫することで、保持ヘッドに対する加圧分布を研磨面内で均一に保ち、被研磨品に対して平坦度のより優れた研磨処理を実現することができる。

（ａ）は本発明が適用された研磨装置の実施の形態の概要を示す平面説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ方向から見た矢視図である。実施の形態１に係る研磨装置の全体構成を示す説明図である。（ａ）は図２中、ＩＩＩ方向から見た平面説明図、（ｂ）は保持ヘッドとしての研磨ブロックの一例を示す定盤側から見た説明図である。（ａ）は研磨装置における一つの研磨ブロック周りの構成を示す説明図、（ｂ）はその要部を示す説明図である。比較の形態に係る研磨装置における一つの研磨ブロック周りの構成を示す説明図である。（ａ）は実施の形態１に係る研磨装置の加圧機構による加圧動作を模式的に示す説明図、（ｂ）は図５に示す比較の形態に係る研磨装置の加圧機構による加圧動作の弊害を模式的に示す説明図である。

◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用された研磨装置の実施の形態の概要を示す平面説明図、図１（ｂ）は（ａ）中Ｂ方向から見た矢視図である。
同図において、研磨装置は、表面に研磨部（例えば研磨布）を有する回転可能な定盤１と、定盤１の研磨部上に置かれ、定盤１の研磨部に対向した部位に被研磨品（例えばウェハ）Ｗの保持部を有すると共に当該保持部に保持された被研磨品Ｗの片面を定盤１の研磨部に接触させる回転可能な保持ヘッド２と、定盤１の研磨部に保持ヘッド２を加圧する加圧機構３と、定盤１及び保持ヘッド２を夫々回転させる駆動機構（図示せず）と、定盤１上の予め決められた位置に保持ヘッド２を位置決めするように案内する案内機構５と、を備え、定盤１の研磨部と保持ヘッド２との間にスラリーを介在させて被研磨品Ｗの片面を研磨するものである。
そして、本例では、案内機構５は、定盤１の中央に設けられ、当該定盤１の径方向内側にて保持ヘッド２を案内して位置決めする回転可能な内側案内ローラ６と、定盤１の周縁部に設けられ、定盤１の径方向外側にて保持ヘッド２を案内して位置決めする回転可能な外側案内ローラ７と、を含み、内側及び外側案内ローラ６，７は、保持ヘッド２の加圧方向の厚さよりも厚いローラ本体８を有し、このローラ本体８には保持ヘッド２の外周面に接触する接触部８ａと、加圧機構３に対して非接触配置される非接触部８ｂとを設けたものである。

このような技術的手段において、定盤１の研磨部上に置かれる保持ヘッド２は単数でも複数でも差し支えないが、研磨効率を考慮すると、複数（本例では４つ）の保持ヘッド２を用いるのが好ましい。
また、加圧機構３は保持ヘッド２の数に応じて設けられればよく、本例では４つ設けられている。
ここで、加圧機構３の加圧方式は、エア圧、油圧、電動など適宜選定して差し支えない。そして、加圧機構３による加圧領域は保持ヘッド２の略全域であることが好ましく、加圧機構３の要素としては保持ヘッド２の略全域に接触する加圧部材を少なくとも有する態様が代表的である。
更に、駆動機構としては、定盤１、保持ヘッド２を別個に駆動するようにしてもよいし、あるいは、定盤１及び保持ヘッド２を共通の駆動源を用いて駆動するようにしてもよいし、あるいは、定盤１のみを駆動し、定盤１内外の周差に任せて保持ヘッド２を追従回転させるようにしてもよい。

また、案内機構５の内側及び外側案内ローラ６，７は、定盤１と干渉しないように定盤１側に支軸を設けるようにしてもよいし、あるいは、定盤１の上方側から支軸を垂下させるようにする等適宜選定して差し支えない。
更にまた、各案内ローラ６，７のローラ本体８は接触部８ａと非接触部８ｂとを有する態様であるが、少なくとも接触部８ａの外周面が円形であればよく、非接触部８ｂの外周面が円形でない多角形の態様をも含む。
また、各案内ローラ６，７は定盤１の回転方向に引かれる力に対抗する機械的強度のローラ本体８を有するという観点から、ローラ本体８は保持ヘッド２の加圧方向の厚さよりも厚い寸法を有する態様が好ましい。
そして、本例に係る各案内ローラ６，７は、ローラ本体８の接触部８ａで保持ヘッド２の位置決め性を確保し、かつ、ローラ本体８の非接触部８ｂで加圧機構３との干渉に伴う加圧機構３の傾動の懸念をなくし、加圧機構３の傾斜に伴う加圧方向変化による保持ヘッド２の加圧分布のムラの発生を抑えるものであればよい。

また、ローラ本体８の代表的態様としては、接触部８ａとして保持ヘッド２の外周面に接触する外径の大径部と、非接触部８ｂとして大径部の外径よりも短い外径の小径部とを有する態様が挙げられる。
そして、接触部８ａとしての大径部の好ましい態様としては、保持ヘッド２の外周面に対向した領域において少なくとも小径部と隣接する部位に保持ヘッド２の外周面と非接触な面取り部を有するものが挙げられる。
このように、接触部８ａとしての大径部が面取り部を有すると、仮に各案内ローラ６，７が回転動作中に僅かに傾動したとしても、面取り部の存在によって、各案内ローラ６，７と加圧機構３の要素との間の干渉はより起こり難い点で好ましい。
更に、内側案内ローラ６の好ましい態様としては、保持ヘッド２との対向する部位にて保持ヘッド２の回転方向と同方向に向けて強制回転する態様が挙げられる。
このように、内側案内ローラ６を強制回転させることで、保持ヘッド２を位置決めするための案内力が高くなり、定盤１の回転方向に引かれる力に対し保持ヘッド２の位置決め保持力を高めることができる点で好ましい。

また、本例に係る研磨装置による研磨方法は、定盤１に対して被研磨品Ｗが保持された保持ヘッド２を所定位置に配置し、加圧機構３にて定盤１の研磨部に保持ヘッド２を加圧するセット工程と、定盤１の研磨部と保持ヘッド２との間にスラリーを供給し、図示外の駆動機構にて定盤１及び保持ヘッド２を夫々回転させる駆動工程と、駆動工程と並行した行われ、案内機構５の案内要素（内側及び外側案内ローラ６，７）が加圧機構３とは非接触で、かつ、保持ヘッド２の外周面に接触することで当該保持ヘッド２を位置決めするように案内する案内工程と、を備えたものである。
ここで、ローラ本体８としては、機械的強度を確保するために、保持ヘッド２の加圧方向の厚さよりも厚いものが使用されることが多いが、例えば案内ローラ６，７のローラ本体８の厚さが薄くでも、外径を大きくする等して保持ヘッド２の案内機能としての機械的強度が得られれば、このような構成の案内ローラを用いた研磨方法を行うようにすることは可能である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
＜研磨装置の構成＞
図２は実施の形態１に係る研磨装置の全体構成を示す。
同図において、研磨装置１０は、表面に研磨布２１を有する回転可能な定盤２０と、この定盤２０の研磨布２１上に置かれ、定盤２０の研磨布２１に対向した部位に保持された被研磨品としてのウェハＷの片面を定盤２０の研磨布２１に接触させる回転可能な保持ヘッドとしての研磨ブロック３０と、定盤２０の研磨布２１に研磨ブロック３０を加圧する加圧機構４０と、定盤２０上の予め決められた位置に研磨ブロックを位置決めするように案内する案内機構５０と、を備えている。

本実施の形態において、定盤２０は円形テーブル状に構成されており、定盤２０の表面には、図３（ａ）に示すように、研磨布２１が例えば両面粘着テープにて貼られている。この研磨布２１は図示するが如く網目状に、型押しで溝２１ａが設けられている場合が多い。これは、研磨中に流すスラリー（図示せず）の循環を促進するためである。研磨布２１自体は単なる布材（クロス）であるので、実際に研磨に寄与するのは、スラリーである。スラリーは、コロイダルシリカと呼ばれるＳｉＯ_２の砥粒を分散した液体で、その粒径は、１００ｎｍ以下と、極めて微細なものである。スラリーは、ウェハＷと研磨布２１の間に入り込み、かつ、加圧機構４０により与えられる加工圧と、定盤２０による回転によって、ウェハＷの表面を研磨する。
ここで、定盤２０は、図２に示すように、定盤駆動機構（例えば駆動モータ及び駆動伝達機構）２２を介して予め決められた方向（本例では反時計回り方向）に回転駆動するようになっている。尚、定盤駆動機構２２は所定方向に定盤２０を回転駆動する態様に限られるものではなく、定盤２０の回転方向を正逆に切替駆動するようにしてもよい。

また、研磨ブロック３０は円板状に構成されており、研磨ブロック３０の表面には、図３（ｂ）に示すように、テンプレート３１が貼られている。テンプレート３１の貼り付けには、両面粘着テープが用いられる場合が多い。テンプレート３１にはウェハＷを収納するホールが、所望の数だけ空けられている。ホールは、ウェハＷの直径よりも、０．１〜０．５ｍｍ程度、大きめに作られている場合が多い。言うまでもなく、テンプレート３１はウェハＷの研磨後の厚みよりも薄くなければならない。
そして、テンプレート３１はホール部分に水などの液体を入れ、ウェハＷを吸着固定する。ウェハＷが収納された研磨ブロック３０は、ウェハＷが下方の研磨布２１に当たる方向で、定盤２０の上に設置される。本例では、４つの研磨ブロック３０（具体的には３０Ａ〜３０Ｄ）が定盤２０上に均等な角度間隔（本例では９０度）で設置される。

更に、研磨ブロック３０の上方には加圧機構４０が設けられている。この加圧機構４０は、図２及び図３に示すように、研磨ブロック３０の上に加圧ブロック４１を載置し、この加圧ブロック４１をアクチュエータ４２の作動軸４３を介して、上方から加圧することで、定盤２０及び研磨布２１に対しウェハＷに所定の加工圧を付与するものである。加工圧はウェハＷの材質により異なるが、数１０〜数１００ｇ／ｃｍ^２程度が一般的である。加工圧が大きいほど、加工力は大きくなり、能率は上がるが、過度であると、ウェハＷの割れを引き起こす場合があるので、注意が必要である。
ここで、アクチュエータ４２としては、エア、油圧、電動などで駆動可能なものであればよく、アクチュエータ４２の作動軸４３は、図２に示すように、軸受部４４に摺動自在に保持されて加圧ブロック４１を吊り下げ支持しており、加圧ブロック４１はアクチュエータ４２の作動軸４３の進退に応じて退避位置と加圧位置との間で昇降動可能するようになっている。
また、本例では、加圧ブロック４１は、研磨ブロック３０に均一な圧力を伝えるため、少なくとも研磨ブロック３０との接触面が当該研磨ブロック３０と略同サイズに設定されている。

また、定盤２０上に設置された研磨ブロック３０は案内機構５０によって予め決められた位置に案内されて位置決めされるようになっている。
本例では、案内機構５０は、図３（ａ）に示すように、定盤２０の中央に回転可能に設けられ、各研磨ブロック３０（３０Ａ〜３０Ｄ）の周面に接触する内側案内ローラとしての一つのセンタローラ５１と、定盤２０の外周縁近傍に回転可能に設けられ、個々の研磨ブロック３０（３０Ａ〜３０Ｄ）の周面に夫々別個に接触する外側案内ローラとしての複数（本例では４つ）のアウタローラ５２（具体的には５２Ａ〜５２Ｄ）とを備えている。
ここで、センタローラ５１は定盤２０の中央孔部２０ａに回転支軸を有し、また、各アウタローラ５２は定盤２０の外周縁の外側に回転支軸を有しており、各研磨ブロック３０のセンタローラ５１及び各アウタローラ５２との接触部間を結ぶ直線が各研磨ブロック３０の外径よりも短く設定されている。本例では、各アウタローラ５２は、センタローラ５１の各研磨ブロック３０との接触部を通る法線方向に対し、定盤２０の回転方向側に偏倚した位置に配置されている。
そして、本実施の形態では、センタローラ５１は案内駆動機構（駆動モータ及び駆動伝達機構）５５を介して定盤２０の回転方向とは逆方向に駆動回転されるようになっている。

更に、本実施の形態では、センタローラ５１及びアウタローラ５２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、研磨ブロック３０の加圧方向の厚さよりも厚い寸法ｈのローラ本体６０を有し、このローラ本体６０には研磨ブロック３０の外周面に接触する接触部６１と、加圧ブロック４１に対して非接触配置される非接触部６２とを設けたものである。
ここで、例えばセンタローラ５１を例に挙げると、接触部６１は、外径ｄ１で高さ寸法ｈ１の大径部として構成され、非接触部６２は、外径ｄ２（ｄ２＜ｄ１）で高さ寸法ｈ２の小径部として構成されている。そして、ローラ本体６０の非接触部６２と加圧ブロック４１との外周面との間には寸法ｇ（本例ではｇ１）の間隙６３が確保されている。
尚、アウタローラ５２のローラ本体６０も接触部６１としての大径部、非接触部６２としての小径部からなり、ローラ本体６０の非接触部６２と加圧ブロック４１との外周面との間には寸法ｇ（本例ではｇ２）の間隙６３が確保されている。
また、本実施の形態では、ローラ本体６０の接触部６１としての大径部の外周面は、図４（ｂ）に示すように、研磨ブロック３０の外周面に接触する平面部６５と、この平面部６５の少なくとも上縁に設けられる面取り部６６とを有している。

また、本実施の形態では、アクチュエータ４２、定盤駆動機構２２及び案内駆動機構５５は制御装置７０からの制御信号に基づいて制御されるようになっている。

＜研磨装置の作動＞
次に、本実施の形態に係る研磨装置の作動について説明する。
本実施の形態において、図示外の操作スイッチを操作すると、制御装置７０は、先ず、定盤駆動機構２２及び案内駆動機構５５に所定の制御信号を送出し、定盤駆動機構２２にて定盤２０を予め決められた方向（本例では反時計回り方向に相当）に回転させ、案内駆動機構５５にてセンタローラ５１を時計回り方向に回転させる。このとき、ウェハＷが収納された研磨ブロック３０（３０Ａ〜３０Ｄ）は、定盤２０の回転に伴って移動し、案内機構５０のセンタローラ５１及びアウタローラ５２（５２Ａ〜５２Ｄ）の位置に到達する。この状態において、研磨ブロック３０は、センタローラ５１の回転力を受け、かつ、アウタローラ５２を従動回転させながら、時計回り方向に回転する。
更に、本例では、制御装置７０は、アクチュエータ４２に所定の制御信号を送出し、アクチュエータ４２の作動軸４３を下降させ、加圧ブロック４１にて研磨ブロック３０を加圧する。
この状態において、研磨ブロック３０のウェハＷは定盤２０の研磨布２１によって研磨される。
ここで、定盤２０の回転数が大きいほど、加工力は大きくなり、能率は上がるが、加工抵抗や機械振動により、ウェハＷの割れやカケを引き起こす場合があるので、回転数は１０〜５０ｒｐｍ程度に抑えるのが一般的である。
特に、本実施の形態では、センタローラ５１を強制回転させるようにしているため、ウェハＷの定盤２０の研磨布２１による研磨工程がより強く行われている。

尚、本例では、定盤駆動機構２２は定盤２０を所定方向に回転駆動する態様であるが、定盤２０の回転方向を正逆に切替駆動するようにしてもよい。
但し、定盤２０の回転方向を切替駆動する態様では、定盤２０を逆方向（本例では時計回り方向に相当）に回転させる場合には、各研磨ブロック３０（３０Ａ〜３０Ｄ）は定盤２０と共に逆方向に移動しようとするため、各研磨ブロック３０（３０Ａ〜３０Ｄ）は定盤２０の回転方向に移動し、センタローラ５１とアウタローラ５２（５２Ｄ，５２Ａ〜５２Ｃ）の位置に到達して位置決めされる。このとき、案内駆動機構５５としては、研磨ブロック３０の位置決め位置の変化に応じて加圧ブロック４１の中心位置を連動して変化させるように構成しておけばよい。

このような研磨工程において、例えば図５に示す比較の形態にあっては、案内機構５０’としてのセンタローラ５１’及びアウタローラ５２’が非接触部６２を有していない態様であるため、センタローラ５１’及びアウタローラ５２’は、研磨ブロック３０をサポートし、定盤２０の回転方向に引かれる力に対抗しているのであるが、センタローラ５１’及びアウタローラ５２’の外周面が研磨ブロック３０のみならず、加圧ブロック４１の外周面にも接触している。
このため、この比較の形態にあっては、図６（ｂ）に示すように、例えばセンタローラ５１’又はアウタローラ５２’の僅かな加工精度の誤差から、センタローラ５１’又はアウタローラ５２’支軸が傾斜したとすると、アクチュエータ４２の作動軸４３に吊り下げられている加圧ブロック４１を斜めに傾かせる力が働いてしまう懸念がある。
研磨装置は完全に誤差なく各部品を加工することは不可能であるし、センタローラ５１’及びアウタローラ５２’や、加圧ブロック４１の側面に、汚れが付着したり、長期の使用で歪んだりしても、前記症状を引き起こすことがあり、ウェハＷの平坦度を一定以上向上させるには限度があった。

これに対し、本実施の形態では、センタローラ５１及びアウタローラ５２の径を２段にし、径の大きなリブ状の接触部（大径部）６１が研磨ブロック３０の外周のみに接触する態様で、加圧ブロック４１には非接触になっている。
このため、本例では、センタローラ５１及びアウタローラ５２に僅かな加工精度の誤差があったり、汚れが付着したり、長期の使用で歪みなどが発生しても、加圧ブロック４１を斜めに傾かせる力は、極めて働き難くなり、加圧ブロック４１の加圧方向は安定した状態になっている。
更に、本実施の形態では、センタローラ５１及びアウタローラ５２のローラ本体６０の厚さを研磨ブロック３０の厚さよりも厚くしているため、これらのセンタローラ５１及びアウタローラ５２は、研磨ブロック３０が定盤２０の回転方向に引かれる力に対抗する上で十分な機械的強度を備えている。単にセンタローラ５１及びアウタローラ５２を薄型にし、研磨ブロック３０の外周面のみに接触する形態とした態様では、ローラ本体が薄すぎて研磨ブロック３０をサポートし、定盤２０の回転方向に引かれる力に対抗する機械的強度が得られない懸念がある。
更にまた、本実施の形態では、センタローラ５１及びアウタローラ５２の接触部６１の外周面には面取り部６６を設けているため、センタローラ５１及びアウタローラ５２に僅かな加工精度の誤差がある場合に、仮にこれらのローラの支軸が傾いたとしても、接触部６１が加圧ブロック４１に接触する懸念は極めて少ない。

次に、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明する。
（実施例１）
本実施の形態に係るセンタローラ及びアウタローラを適用し、直径４インチのタンタル酸リチウムウェハの片面研磨を行った。片面研磨装置は、不二越機械工業株式会社製のＳＰＭ−１９Ａ式を用いた。研磨ブロックは４枚、テンプレートのホールは１０個とし、１バッチあたり４０枚の処理とした。
研磨の前に、定盤の平坦度が１０μｍ以下、研磨ブロックの平坦度が５μｍ以下になるように修正した。定盤および研磨ブロックの平坦度を測定するには、ストレートエッジとシクネスゲージを用いた。定盤の修正は、ダイヤモンドペレットが埋め込まれた研磨ブロック状の修正ブロックを用い、水を流しながら、定盤表面を研磨することで行った。
定盤回転数は５０ｒｐｍで左回転とし、センタローラは強制回転式で、研磨ブロックは、２０ｒｐｍで左回転するように設定した。アウタローラは従動である。
加工圧は、ウェハの面積をもとに、２５０ｇ／ｃｍ^２となるよう、加圧ブロックの圧力を調整した。
スラリーは、コロイダルシリカ、株式会社フジミインコーポレーテッド製、ＣＯＭＰＯＬ５０（ＳｉＯ_２平均粒子径４０ｎｍ）を用いた。スラリーは、２０℃を保つよう、チリーニングユニットを用い、スラリータンクを冷却した。スラリー流量は、１リットル／分で、フィルタを介し、タンク循環式とした。
ウェハの厚みは研磨前で３００μｍ、研磨後で２５０μｍとした。テンプレートの厚みは２００μｍである。５バッチで、計２００枚の研磨を行い、平坦度を測定した。
結果を表１に示す。
ウェハの外周１ｍｍを除いた領域を、測定有効領域としている。ＴＴＶは測定有効領域全体での厚み差で、２００枚の平均値を示した。ＬＴＶはウェハ毎に、測定有効領域を５ｍｍ角の格子状の区画に区切り、其々の区画内での厚み差を測定し、その中で、最大の値をＭａｘＬＴＶとし、２００枚のウェハの全区画中で、最大のものを示した。％ＬＴＶは、ＬＴＶの規格を０．５μｍとし、規格に収まった区画の割合を百分率で示したもので、２００枚の平均値を示した。

（実施例２）
実施例１と同じ片面研磨装置を用い、直径６インチのタンタル酸リチウムウェハの片面研磨を行った。研磨ブロックは４枚、テンプレートのホールは４個とし、１バッチあたり１６枚の処理とした。
研磨の前に、実施例１と同様に、定盤の平坦度が１０μｍ以下、研磨ブロックの平坦度が５μｍ以下になるように修正した。
定盤回転数は３０ｒｐｍで左回転とし、センタローラは強制回転式で、研磨ブロックは、１０ｒｐｍで左回転するように設定した。加工圧は、ウェハの面積をもとに、１５０ｇ／ｃｍ^２となるよう、加圧ブロックの圧力を調整した。また、スラリーには実施例１と同じ、コロイダルシリカを用いた。
ウェハの厚みは研磨前で２５０μｍ、研磨後で２００μｍとした。テンプレートの厚みは１８０μｍである。５バッチで、計８０枚の研磨を行い、実施例１と同様に平坦度を測定した結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１と同じ片面研磨装置を用い、直径４インチのニオブ酸リチウムウェハの片面研磨を行った。研磨ブロックは４枚、テンプレートのホールは１０個とし、１バッチあたり４０枚の処理とした。
研磨の前に、実施例１と同様に、定盤の平坦度が１０μｍ以下、研磨ブロックの平坦度が５μｍ以下になるように修正した。
定盤回転数は６０ｒｐｍで左回転とし、センタローラは強制回転式で、研磨ブロックは、３０ｒｐｍで左回転するように設定した。加工圧は、ウェハの面積をもとに、４００ｇ／ｃｍ^２となるよう、加圧ブロックの圧力を調整した。また、スラリーには実施例１と同じ、コロイダルシリカを用いた。
ウェハの厚みは研磨前で５５０μｍ、研磨後で５００μｍとした。テンプレートの厚みは４００μｍである。５バッチで、計２００枚の研磨を行い、実施例１と同様に平坦度を測定した結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１と同じ片面研磨装置を用い、比較の形態に係る研磨装置のセンタローラ及びアウタローラを適用し、直径４インチのタンタル酸リチウムウェハの片面研磨を行った。
実施例１と同じ条件で５バッチ、計２００枚の研磨を行い、実施例１と同様に平坦度を測定した結果を表１に示す。
（比較例２）
実施例１と同じ片面研磨装置を用い、比較の形態に係る研磨装置のセンタローラ及びアウタローラを適用し、直径６インチのタンタル酸リチウムウェハの片面研磨を行った。
実施例２と同じ条件で５バッチ、計８０枚の研磨を行い、実施例１と同様に平坦度を測定した結果を表１に示す。
（比較例３）
実施例１と同じ片面研磨装置を用い、比較の形態に係る研磨装置のセンタローラ及びアウタローラを適用し、直径４インチのニオブ酸リチウムウェハの片面研磨を行った。
実施例３と同じ条件で５バッチ、計２００枚の研磨を行い、実施例１と同様に平坦度を測定した結果を表１に示す。

表１によれば、ＴＴＶは、実施例１〜３が比較例１〜３に比べて厚み差の平均が小さいことが理解される。また、ＭａｘＬＴＶは、実施例１〜３が比較例１〜３に比べて厚み差の最大のものが小さいことが理解される。更に、％ＬＴＶは実施例１〜３は規格内のものが１００％であるのに対し、比較例１〜３は規格内から外れるものがあることが理解される。

１定盤
２保持ヘッド
３加圧機構
５案内機構
６内側案内ローラ
７外側案内ローラ
８ローラ本体
８ａ接触部
８ｂ非接触部
Ｗ被研磨品

Claims

表面に研磨部を有する回転可能な定盤と、
前記定盤の研磨部上に置かれ、定盤の研磨部に対向した部位に被研磨品の保持部を有すると共に当該保持部に保持された被研磨品の片面を前記定盤の研磨部に接触させる回転可能な保持ヘッドと、
前記定盤の研磨部に前記保持ヘッドを加圧する加圧機構と、
前記定盤及び保持ヘッドを夫々回転させる駆動機構と、
前記定盤上の予め決められた位置に前記保持ヘッドを位置決めするように案内する案内機構と、を備え、
前記定盤の研磨部と前記保持ヘッドとの間にスラリーを介在させて前記被研磨品の片面を研磨する研磨装置であって、
前記案内機構は、前記定盤の中央に設けられ、当該定盤の径方向内側にて前記保持ヘッドを案内して位置決めする回転可能な内側案内ローラと、
前記定盤の周縁部に設けられ、前記定盤の径方向外側にて前記保持ヘッドを案内して位置決めする回転可能な外側案内ローラと、を含み、
前記内側及び外側案内ローラは、前記保持ヘッドの加圧方向の厚さよりも厚いローラ本体を有し、このローラ本体には保持ヘッドの外周面に接触する接触部と、前記加圧機構に対して非接触配置される非接触部とを設けたことを特徴とする研磨装置。
請求項１に記載の研磨装置において、
前記ローラ本体は、前記接触部として前記保持ヘッドの外周面に接触する外径の大径部と、前記非接触部として前記大径部の外径よりも短い外径の小径部とを有することを特徴とする研磨装置。
請求項２に記載の研磨装置において、
前記接触部としての大径部は、前記保持ヘッドの外周面に対向した領域において少なくとも前記小径部と隣接する部位に前記保持ヘッドの外周面と非接触な面取り部を有することを特徴とする研磨装置。
請求項１乃至３いずれかに記載の研磨装置において、
前記内側案内ローラは、前記保持ヘッドとの対向する部位にて前記保持ヘッドの回転方向と同方向に向けて強制回転することを特徴とする研磨装置。
表面に研磨部を有する回転可能な定盤と、
前記定盤の研磨部上に置かれ、定盤の研磨部に対向した部位に被研磨品の保持部を有すると共に当該保持部に保持された被研磨品の片面を前記定盤の研磨部に接触させる回転可能な保持ヘッドと、
前記定盤の研磨部に前記保持ヘッドを加圧する加圧機構と、
前記定盤及び保持ヘッドを夫々回転させる駆動機構と、
前記定盤上の予め決められた位置に前記保持ヘッドを位置決めするように案内する案内機構と、を用い、
前記定盤の研磨部と前記保持ヘッドとの間にスラリーを介在させて前記被研磨品の片面を研磨する研磨方法であって、
前記定盤に対して被研磨品が保持された保持ヘッドを所定位置に配置し、前記加圧機構にて定盤の研磨部に前記保持ヘッドを加圧するセット工程と、
前記定盤の研磨部と前記保持ヘッドとの間にスラリーを供給し、駆動機構にて前記定盤及び前記保持ヘッドを夫々回転させる駆動工程と、
前記駆動工程と並行した行われ、前記案内機構の案内要素が前記加圧機構とは非接触で、かつ、前記保持ヘッドの外周面に接触することで当該保持ヘッドを位置決めするように案内する案内工程と、を備えたことを特徴とする研磨方法。