JP2022127086A - 被加工物の研磨方法及び研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不規則（非対称）な厚さの面内ばらつきを備える被研磨面を有する被加工物を高精度に所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）にすることができる被加工物の研磨方法及び研磨装置を提供する。【解決手段】被加工物の研磨に先立って、所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）との差が小さい領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように被加工物にレーザービームを照射する。例えば、所定の仕上げ形状との差が小さい領域（前者の領域）にはレーザービームを照射するのに対して、所定の仕上げ形状との差が大きい領域（後者の領域）にはレーザービームを照射しない。この場合、後者の領域と比較して、前者の領域が大きく変質する。具体的には、前者の領域の材質が酸化し、又は、その結晶構造が崩れる。そして、被加工物のレーザービームが照射された面にアルカリ性の液体を供給しながら被加工物を研磨する。【選択図】図８

Description

本発明は、被加工物の研磨方法及び研磨装置に関する。

電子機器に搭載される各種のデバイスは、一般的に、ウエーハを用いて製造される。さらに、デバイスの高集積化等を目的として２枚のウエーハを貼り合わせてデバイスが製造されることもある。

例えば、裏面照射（ＢＳＩ（Ｂａｃｋ Ｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ））型ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサを製造する際には、まず、表面にフォトダイオードが形成されたウエーハと表面に配線等が形成されたウエーハとを用意し、両ウエーハの表面側を貼り合わせる。

次いで、表面にフォトダイオードが形成されたウエーハの裏面側を研削して除去する。次いで、この研削のダメージを除去し、かつ、フォトダイオードの厚みを揃えるために、ウエーハの裏面が研磨される。ウエーハの裏面は、例えば、厚さの最大値と最小値との差（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が０．３μｍ以下となるように研磨される。

ここで、フォトダイオードの厚さがばらつくと、フォトダイオードの受光量にもばらつきが生じる。この場合、裏面照射型ＣＭＯＳセンサの性能にもばらつきが生じる。そのため、このように貼り合わせられた２枚のウエーハ（貼り合わせウエーハ）の研削及び研磨には、高い精度が求められる。

貼り合わせウエーハ等の被加工物を研削する装置として、環状に離散して配置された複数の研削砥石を備える研削ホイールを有する研削装置が知られている。また、被加工物を研磨する装置として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法によって被加工物を研磨する研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ただし、厚さの面内ばらつきを有する被加工物をＣＭＰ法によって研磨して厚さの面内ばらつきを完全になくすことは容易ではない。この点に鑑み、被加工物を局所的に押圧するゾーン押圧部が設けられた研磨ヘッドを備える研磨装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この研磨装置においては、被加工物を研磨する際の被加工物の被研磨面における圧力分布を変更することができる。これにより、研削等によって被加工物の被研磨面における厚さの面内ばらつきを低減することが容易になる。すなわち、被加工物の被研磨面を平坦化することが容易になる。

特開２０１１－２０６８８１号公報 特開２０１３－１１５３８１号公報

上述の研磨装置においては、被加工物及び研磨ヘッドの双方を回転させながら両者を接触させることで被加工物を研磨する。そのため、被加工物の被研磨面においては、研磨ヘッドと接触する領域の全てが同程度研磨される。

ただし、被加工物の被研磨面は、不規則（非対称）な厚さの面内ばらつきを備えることがある。換言すると、被加工物の同心円状の領域に厚さが異なる複数の部分が含まれることがある。このような場合には、上記のゾーン押圧部が設けられた研磨ヘッドを備える研磨装置であっても被加工物の被研磨面を平坦化することは容易ではない。

この点に鑑み、本発明の目的は、不規則（非対称）な厚さの面内ばらつきを備える被研磨面を有する被加工物を高精度に所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）にすることができる被加工物の研磨方法及び研磨装置を提供することである。

本発明の一側面によれば、被加工物を研磨する被加工物の研磨方法であって、該被加工物の複数の領域のそれぞれの厚さを測定する測定ステップと、該測定ステップの後、該被加工物の所定の仕上げ形状における該複数の領域のそれぞれの厚さと、該測定ステップで測定された該複数の領域のそれぞれの厚さと、を比較して、該被加工物を研磨することで該被加工物の形状を該所定の仕上げ形状にするために必要な研磨量を該複数の領域のそれぞれについて算出する算出ステップと、該算出ステップの後、該複数の領域のそれぞれにおける該研磨量を参照して、該研磨量が少ない領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように、該複数の領域のそれぞれに照射されるレーザービームのパワーを設定する設定ステップと、該設定ステップの後、該設定ステップでの設定に応じてパワーが調整されたレーザービームを該被加工物に照射するレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップの後、該被加工物のレーザービームが照射された面にアルカリ性の液体を含む研磨液を供給しながら該被加工物を研磨する研磨ステップと、を有する被加工物の研磨方法が提供される。

さらに、本発明の研磨方法においては、該研磨ステップは、アルカリ性の液体のみを該被加工物のレーザービームが照射された面に供給しながら該被加工物を研磨する第一研磨ステップと、アルカリ性の液体と砥粒とを混合したスラリーを該被加工物のレーザービームが照射された面に供給しながら該被加工物を研磨する第二研磨ステップと、の少なくともいずれかを含むことが好ましい。

また、本発明の研磨方法においては、該被加工物は、シリコンウエーハを重ねて貼り合わせた貼り合わせウエーハであることが好ましい。また、該研磨液は、粒径が５０ｎｍ以下の砥粒を含むことが好ましい。

本発明の別の側面によれば、被加工物を研磨する研磨装置であって、該被加工物を回転可能に保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物の複数の領域のそれぞれの厚さを測定する測定ユニットと、該被加工物に対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルに保持された該被加工物を研磨する研磨パッドが装着された研磨ユニットと、該チャックテーブルに保持された該被加工物にアルカリ性の液体を含む研磨液を供給する研磨液供給ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、備え、該制御ユニットは、該被加工物の所定の仕上げ形状における該複数の領域のそれぞれの厚さを記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該複数の領域のそれぞれの厚さと、該測定ユニットで測定された該複数の領域のそれぞれの厚さと、を比較して、該被加工物を研磨することで該被加工物の形状を該所定の仕上げ形状にするために必要な研磨量を該複数の領域のそれぞれについて算出する算出部と、該複数の領域のそれぞれにおける該研磨量を参照して、レーザービームの照射条件を設定する加工条件設定部と、を有する研磨装置が提供される。

さらに、本発明の研磨装置においては、該加工条件設定部は、該研磨量が少ない領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように、該複数の領域のそれぞれに照射されるレーザービームのパワーを設定することが好ましい。

また、本発明の研磨装置においては、該研磨液供給ユニットは、アルカリ性の液体を貯蔵する液体供給源と、アルカリ性の液体と砥粒とを混合した懸濁液であるスラリーを貯蔵するスラリー供給源と、を含み、該液体供給源から該研磨ユニットへのアルカリ性の液体の供給と、該スラリー供給源から該研磨ユニットへの該スラリーの供給とは、相互に独立して制御されることが好ましい。

本発明においては、被加工物の研磨に先立って、所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）との差が小さい領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように被加工物にレーザービームが照射される。

例えば、所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）との差が小さい領域（前者の領域）にはレーザービームが照射されるのに対して、所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）との差が大きい領域（後者の領域）にはレーザービームが照射されない（後者の領域に照射されるレーザービームのパワーが０に設定される）。

この場合、後者の領域と比較して、前者の領域が大きく変質する。具体的には、前者の領域の材質が酸化し、又は、その結晶構造が崩れる。そして、本発明においては、被加工物のレーザービームが照射された面にアルカリ性の液体を供給しながら被加工物が研磨される。

この時、前者の領域における化学研磨作用が後者の領域における化学研磨作用よりも弱くなる。これにより、前者の領域における研磨速度が後者の領域における研磨速度よりも遅くなる。その結果、被加工物の被研磨面が不規則（非対称）な厚さの面内ばらつきを備える場合であっても被加工物を高精度に所定の仕上げ形状にすることができる。

図１は、研磨装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、被加工物の一例を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、被加工物の一例を模式的に示す断面図である。 図３は、被加工物を保持するチャックテーブル及び研磨ユニットの周辺の構造の一例を模式的に示す斜視図である。 図４は、研磨液供給ユニットの一例を模式的に示すブロック図である。 図５は、レーザービーム照射ユニットの一例を模式的に示す図である。 図６は、測定ユニットの一例を模式的に示す図である。 図７は、制御ユニットの一例を模式的に示す図である。 図８は、研磨方法の一例を模式的に示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、研磨装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図１に示されるＸ軸方向（前後方向）及びＹ軸方向（左右方向）は、水平面上において互いに直交する方向であり、また、Ｚ軸方向（上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向（鉛直方向）である。

図１に示される研磨装置２は、各構成要素を支持する基台４を有する。基台４の前側部分の上面には、カセット載置台６ａ，６ｂが設けられている。カセット載置台６ａには、例えば、研磨前の被加工物を収容したカセット８ａが載置され、また、カセット載置台６ｂには、例えば、研磨後の被加工物を収容するためのカセット８ｂが載置される。

図２（Ａ）は、カセット８ａ，８ｂに収容される被加工物の一例を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、この被加工物の一例を模式的に示す断面図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される被加工物１は、ウエーハ３，５を重ねて貼り合わせた貼り合わせウエーハである。

ウエーハ３，５は、例えば、シリコンウエーハである。また、ウエーハ３の上面側には、例えば、配線等が形成されており、また、ウエーハ５の下面側には、例えば、フォトダイオード等が形成されている。

なお、ウエーハ３，５の材質、形状、構造及び大きさ等に制限はない。ウエーハ３，５は、例えば、炭化シリコン等の他の半導体、セラミックス、樹脂又は金属等の材料からなってよい。また、ウエーハ３，５の周縁部には、結晶方位を示すＶ形状の切り欠き（ノッチ）又は平部（オリエンテーションフラット）が形成されてもよい。

図１に示されるように、カセット載置台６ａとカセット載置台６ｂとの間には開口４ａが形成されており、開口４ａ内には被加工物１を搬送する搬送機構１０が設けられている。搬送機構１０は、例えば、複数の関節を持つロボットアームであり、被加工物１の上下を反転させることもできる。

カセット載置台６ａの後方には、開口４ａの後側の一端に位置する角に接するように被加工物１の位置を調整するための位置調整機構１２が設けられている。位置調整機構１２は、例えば、円盤状のテーブルと、テーブルの周囲に配置された複数のピンとを備える。

搬送機構１０は、例えば、被加工物１をカセット８ａから搬出して位置調整機構１２のテーブルに搬入する。そして、このテーブルの径方向に沿って複数のピンが移動することで、被加工物１の中心がＸ軸方向及びＹ軸方向において所定の位置に合わせられる。

カセット載置台６ｂの後方には、開口４ａの後側の他端に位置する角に接するように研磨された被加工物１を洗浄するための洗浄ユニット１４が設けられている。洗浄ユニット１４は、例えば、被加工物１の下面側を保持した状態で回転するスピンナテーブルと、スピンナテーブルに保持された被加工物１の上面側に水等の洗浄用の液体を噴射する洗浄用ノズルと、洗浄された被加工物１の上面側に空気等の乾燥用の気体を噴射する乾燥用ノズルとを備えている。

この洗浄ユニット１４によって被加工物１の上面側が洗浄されることで、例えば、研磨された被加工物１の上面に付着した研磨屑が洗い流される。また、洗浄された被加工物１は、洗浄ユニット１４において乾燥された後、搬送機構１０によって洗浄ユニット１４から搬出されてカセット８ｂに搬入される。

開口４ａの後方の位置調整機構１２側には、被加工物１を保持して後方に搬送する搬送機構（ローディングアーム）１６ａが設けられている。搬送機構１６ａは、被加工物１の上面側を吸引して保持する保持パッドと、この保持パッドに接続されたアームとを備える。そして、搬送機構１６ａは、アームによって保持パッドを旋回させることで、位置調整機構１２で位置が調整された被加工物１を後方に搬送する。

開口４ａの後方の洗浄ユニット１４側には、被加工物１を保持して前方に搬送する搬送機構（アンローディングアーム）１６ｂが設けられている。搬送機構１６ｂは、被加工物１の上面側を吸引して保持する保持パッドと、この保持パッドに接続されたアームとを備える。そして、搬送機構１６ｂは、アームによって保持パッドを旋回させることで、研磨された被加工物１を前方に搬送する。

搬送機構１６ａ，１６ｂの後方には開口４ｂが形成されており、開口４ｂ内にはＸ軸移動テーブル１８が設けられている。Ｘ軸移動テーブル１８の上面には、回転可能な態様で円盤状のチャックテーブル２０が装着されている。

チャックテーブル２０は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料からなる円盤状の枠体を有する。この枠体の上面側には円形状の開口を上端に持つ凹部が形成されており、この凹部にはセラミックス等からなる円盤状のポーラス板が固定されている。そして、チャックテーブル２０の円形の上面は、被加工物１を保持する保持面２０ａとなる。

また、Ｘ軸移動テーブル１６は、Ｘ軸移動テーブル１８の下方に設けられたＸ軸方向移動機構（不図示）に連結されている。このＸ軸方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を有する。そして、このＸ軸方向移動機構が動作すると、Ｘ軸移動テーブル１８及びチャックテーブル２０がＸ軸方向に沿って移動する。

このようにＸ軸方向移動機構が動作することで、チャックテーブル２０が被加工物１の搬入及び搬出が可能な搬入出領域２２と被加工物１の研磨が可能な加工領域２４とのいずれかに位置付けられる。

また、チャックテーブル２０のポーラス板は、枠体及びＸ軸移動テーブル１８に設けられた吸引路を介して吸引源に連通している。この吸引源は、例えば、エジェクタ等を有する。そして、この吸引源が動作すると、チャックテーブル２０の上面側に負圧が生じて保持面２０ａに載置された被加工物１がチャックテーブル２０に吸引される。

また、チャックテーブル２０は、その下方に設けられた回転駆動源（不図示）に連結されている。この回転駆動源は、例えば、モータ等を有する。そして、この回転駆動源が動作すると、Ｚ軸方向に沿って保持面２０ａの中心を通る直線を回転軸としてチャックテーブル２０が図１に示される矢印ａの方向に回転する。

開口４ｂの後端側には、板状の支持構造２６が立設されている。支持構造２６の前面側には、Ｚ軸方向に概ね平行な一対のガイドレール２８が設けられており、ガイドレール２８には、Ｚ軸方向に沿ってスライド可能な態様でＺ軸移動プレート３０が取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３０の後面（裏面）側には、ボールねじを構成するナット（不図示）が固定されており、このナットには、ガイドレール２８に対して概ね平行なねじ軸３２が回転できる態様で連結されている。ねじ軸３２の一端部には、モータ３４が接続されている。モータ３４によってねじ軸３２を回転させることで、Ｚ軸移動プレート３０はガイドレール２８に沿って移動する。

Ｚ軸移動プレート３０の前面（表面）側には、固定具３６が設けられている。固定具３６は、被加工物１を研磨するための研磨ユニット３８を支持する。図３は、被加工物１を保持するチャックテーブル２０及び研磨ユニット３８の周辺の構造を示す斜視図である。なお、図３においては、便宜上、研磨装置２の構成要素の一部がブロックで描かれている。

研磨ユニット３８は、固定具３６に固定されるスピンドルハウジング４０を備える。スピンドルハウジング４０には、Ｚ軸方向に対して概ね平行な回転軸となるスピンドル（不図示）が回転できる態様で収容されている。このスピンドルの上端部はモータ４２に連結され、下端部はスピンドルハウジング４０から露出して円盤状のマウント４４に固定されている。

マウント４４の下面には、発泡ポリウレタン等の樹脂又は不織布を用いて形成される研磨パッド４６が装着されている。そして、スピンドルの上端部に連結されている回転駆動源が動作すると、Ｚ軸方向に沿ってスピンドル中心を通る直線を回転軸として研磨パッド４６が回転する。

なお、研磨パッド４６の直径は、チャックテーブル２０の保持面２０ａの半径以下である。よって、被加工物１に研磨パッド４６を接触させて被加工物１を研磨する際にも、被加工物１の上面の一部が露出する。ただし、研磨パッド４６の直径は、チャックテーブル２０の保持面２０ａの半径よりも長くてもよい。例えば、被加工物１の上面の全域が研磨パッド４６と接触した状態で被加工物１の研磨が行われるように、研磨パッド４６の直径は、チャックテーブルの保持面２０ａの直径よりも長くてもよい。

さらに、研磨ユニット３８は、研磨液供給ユニット４８に接続されている。研磨液供給ユニット４８は、スピンドルハウジング４０に収容されたスピンドル、マウント４４及び研磨パッド４６の内部に設けられた供給路（不図示）を介して、被加工物１の上面を研磨する際に当該上面に研磨液を供給する。

図４は、研磨液供給ユニット４８を模式的に示すブロック図である。研磨液供給ユニット４８は、アルカリ性の液体を貯蔵する液体供給源５０と、アルカリ性の液体と砥粒とを混合した懸濁液であるスラリーを貯蔵するスラリー供給源５２とを有する。

なお、アルカリ性の液体としては、例えば、ｐＨが９～１１の水酸化カリウム溶液又は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）溶液等が挙げられる。また、液体供給源５０に貯蔵されるアルカリ性の液体と、スラリー供給源５２に貯蔵されるスラリーに含まれるアルカリ性の液体とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。

また、砥粒の材質等は、被加工物１の材質等に応じて適宜選択される。例えば、砥粒の材質としては、炭化ケイ素、ｃＢＮ（ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ダイヤモンド又は酸化物微粒子等の材料が挙げられる。また、この酸化物微粒子としては、シリカ（酸化シリコン）、セリア（酸化セリウム）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）及びアルミナ（酸化アルミニウム）等からなる微粒子が挙げられる。

ただし、砥粒の粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。仮にスラリーに含まれる砥粒の粒径が５０ｎｍ超であると、被加工物のレーザービームが照射されている領域と、それが照射されていない領域とが同じように研磨されるおそれがあるからである。

さらに、研磨液供給ユニット４８は、液体供給源５０に貯蔵された液体を研磨ユニット３８側に供給するポンプ５４ａと、ポンプ５４ａと研磨ユニット３８の内部に設けられた供給路との間に設けられたバルブ５６ａと、スラリー供給源５２に貯蔵されたスラリーを研磨ユニット３８側に供給するポンプ５４ｂと、ポンプ５４ｂと研磨ユニット３８の内部に設けられた供給路との間に設けられたバルブ５６ｂと、を有する。

そして、研磨液供給ユニット４８においては、液体供給源５０から研磨ユニット３８へのアルカリ性の液体の供給と、スラリー供給源５２から研磨ユニット３８へのスラリーの供給とは、相互に独立して制御される。

例えば、研磨液供給ユニット４８は、バルブ５６ａを開き、かつ、バルブ５６ｂを閉じた状態でポンプ５４ａを動作させることで、アルカリ性の液体のみを研磨ユニット３８に供給することができる。同様に、研磨液供給ユニット４８は、バルブ５６ａを閉じ、かつ、バルブ５６ｂを開いた状態でポンプ５４ｂを動作させることで、アルカリ性の液体と砥粒とを混合した懸濁液であるスラリーを研磨ユニット３８に供給することもできる。

さらに、研磨液供給ユニット４８は、バルブ５６ａ，５６ｂを開いた状態でポンプ５４ａ，５４ｂを動作させることで、砥粒の密度が低減されたスラリーを研磨ユニット３８に供給することもできる。なお、研磨液供給ユニット４８は、液体供給源５０から供給される液体と、スラリー供給源５２から供給されるスラリーとを撹拌するための撹拌機構を有してもよい。

また、図３に示されるように、チャックテーブル２０が回転する方向（矢印ａの方向）に沿って研磨ユニット３８（研磨パッド４６）の上流側には、被加工物１の複数の領域のそれぞれに対して選択的にレーザービームを照射できるように構成されたレーザービーム照射ユニット５８が配置されている。

図５は、レーザービーム照射ユニット５８を模式的に示す図である。なお、図５では、便宜上、レーザービーム照射ユニット５８の構成要素の一部がブロックで描かれている。レーザービーム照射ユニット５８は、レーザービームＡを発生させることができるレーザー発振器６０を含む。

レーザー発振器６０としては、例えば、３５５ｎｍの波長のレーザービームＡを発生させることができるレーザー発振器が使用される。また、レーザー発振器６０は、他の波長のレーザービームを発生できるように構成されても良い。

さらに、レーザー発振器６０で行われるレーザー発振の態様は、連続波（ＣＷ）発振及びパルス発振のいずれでも良い。レーザー発振器６０に隣接する位置には、レーザービームＡのパワーを調整できるアッテネーター等の調整器６２が配置されている。調整器６２でパワーを調整されたレーザービームＡは、ガルバノスキャナ６４に入射する。

ガルバノスキャナ６４は、第１ミラー６６と第２ミラー６８とを含んでいる。第１ミラー６６は、モータ等の回転駆動源（不図示）に接続されており、第１軸の周りに回転する。同様に、第２ミラー６８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に接続されており、第１軸に垂直な第２軸の周りに回転する。

第１ミラー６６及び第２ミラー６８で反射されたレーザービームＡは、集光器７０を通じて被加工物１の上面１ａに照射される。集光器７０は、ｆθレンズ７２を含んでおり、レーザービームＡをその進行方向に関わりなく特定の平面上に集光させる。被加工物１の上面１ａでのレーザービームＡの径は、例えば、３μｍ～１０００μｍ（代表的には、４μｍ～１５μｍ）程度である。

さらに、集光器７０は、レーザービームＡが集光する平面の鉛直方向における位置（高さ）を調整する調整機構（不図示）を有する。この調整機構は、例えば、ボールねじ及びモータを含んでおり、モータによってボールねじを動作させてｆθレンズ７２の鉛直方向における位置を調整する。

レーザービーム照射ユニット５８においては、第１ミラー６６の角度及び第２ミラー６８の角度を調整することで、レーザービームＡの進行方向が制御される。すなわち、レーザービーム照射ユニット５８は、第１ミラー６６及び第２ミラー６８の角度を調整することで、被加工物１の複数の領域のそれぞれに対して選択的にレーザービームＡを照射することができる。

また、レーザービーム照射ユニット５８においては、ｆθレンズ７２の鉛直方向における位置を調整することで、レーザービームＡが集光される平面の高さが調整される。すなわち、レーザービーム照射ユニット５８は、ｆθレンズ７２の鉛直方向における位置を調整することで、レーザービームＡの集光点を任意の高さに位置付けることができる。

なお、レーザービーム照射ユニット５８の構造は、被加工物１の複数の領域のそれぞれに対して選択的にレーザービームＡを照射することが可能であれば、どのような構造でもよい。

例えば、レーザービーム照射ユニット５８は、ガルバノスキャナ６４の代わりに音響光学偏向器等を備えてもよい。あるいは、レーザービーム照射ユニット５８は、ガルバノスキャナ６４を備えずにレーザービーム照射ユニット５８を水平方向に移動させる水平方向移動機構に連結されていてもよい。

また、図３に示されるように、チャックテーブル２０が回転する方向に沿って研磨ユニット３８（研磨パッド４６）の下流側には、被加工物１の複数の領域の厚さ（厚さの分布）を測定できるように構成された非接触式の測定ユニット（厚さ測定器）７４が配置されている。

図６は、測定ユニット７４を模式的に示す図である。なお、図６では、便宜上、測定ユニット７４の構成要素の一部がブロックで描かれている。測定ユニット７４は、可視域の光を含む白色光を発生させることができる白色光源７６を含む。

白色光源７６は、例えば、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）光源、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、ＳＣ（Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）光源、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源、ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀灯又はメタルハライドランプ等である。

白色光源７６に隣接する位置には、白色光源７６から放射される白色光を各波長の光に分けることのできる分光ユニット７８が配置されている。分光ユニット７８は、例えば、波長分散の大きい光ファイバー等を含んでおり、波長に応じて異なる光の伝播速度を利用して、白色光を構成する各波長の光を波長毎に異なるタイミングで放射する。

例えば、分光ユニット７８にパルス状の白色光を入射させた場合には、分光ユニット７８から放射される光の波長は、時間の経過とともに短波長側から長波長側へと変化する。分光ユニット７８から放射された光Ｂは、例えば、レンズ８０を通じてビームスプリッター８２に入射する。

ビームスプリッター８２は、代表的には、ハーフミラーであり、レンズ８０を通過する光Ｂの一部を反射面８２ａで反射して、その進行方向を変更する。ビームスプリッター８２で反射された光Ｂは、テレセントリックレンズ８４を通じて、被加工物１の上面１ａ及び下面１ｂに照射される。

被加工物１の上面１ａ及び下面１ｂのそれぞれで反射された光Ｂは、テレセントリックレンズ８４を通じて再びビームスプリッター８２に入射し、その一部が反射面８２ａを透過する。反射面８２ａを透過した光Ｂは、レンズ８６等によって平行光とされ、２次元撮像ユニット８８へと入射する。

２次元撮像ユニット８８は、ＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を含んでおり、２次元的な強度分布を持つ光を受け取ると、その光の強度分布が反映された電気信号を生成する。すなわち、２次元撮像ユニット８８によって、被加工物１の上面１ａで反射された光と下面１ｂで反射された光との重ね合わせ（干渉）により生じる２次元的な強度分布の情報を取得できる。

上述のように、分光ユニット７８は、白色光源７６から放射される白色光を構成する各波長の光を波長毎に異なるタイミングで放射する。そのため、２次元撮像ユニット８８には、異なる複数の波長の光が異なるタイミングで入射する。すなわち、２次元撮像ユニット８８において、各波長によって生じる複数の２次元的な強度分布の情報を取得することができる。その結果、被加工物１の複数の領域の厚さ（厚さの分布）が測定される。

研磨装置２の各構成要素の動作は、研磨装置２に内蔵される制御ユニットによって制御される。図７は、研磨装置２に内蔵される制御ユニットの一例を模式的に示すブロック図である。図７に示される制御ユニット９０は、例えば、研磨装置２の構成要素を制御するための信号を生成する処理部９２と、処理部９２において用いられる各種の情報（データ及びプログラム等）を記憶する記憶部９４とを有する。

なお、記憶部９４には、被加工物１の研磨に先立って、被加工物１の所定の仕上げ形状の厚さに関する情報が記憶されていてもよい。例えば、被加工物１の所定の仕上げ形状が平板形状であるならば、記憶部９４は、所定の仕上げ形状における厚さを記憶してもよい。

あるいは、被加工物１の所定の仕上げ形状に厚さが異なる複数の領域が含まれるのであれば、記憶部９４は、所定の仕上げ形状において厚さが等しい領域と、この領域の厚さとを予め紐づけて記憶してもよい。換言すると、被加工物１は、所定の仕上げ形状における厚さに応じて複数の領域に区画され、記憶部９４は、所定の仕上げ形状における複数の領域のそれぞれの厚さを予め記憶してもよい。

処理部９２の機能は、記憶部９４に記憶されたプログラムを読みだして実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって具現される。また、記憶部９４の機能は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の半導体メモリと、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶装置との少なくとも一つによって具現される。

処理部９２は、算出部９６及び加工条件設定部９８を備える。算出部９６は、例えば、記憶部９４に記憶された被加工物１の所定の仕上げ形状における複数の領域のそれぞれの厚さと、測定ユニット７４で測定された被加工物１の複数の領域のそれぞれの厚さと、を比較する。そして、算出部９６は、被加工物１を研磨することで被加工物１の形状を所定の仕上げ形状にするために必要な研磨量を被加工物１の複数の領域のそれぞれにおいて算出する。

加工条件設定部９８は、例えば、被加工物１の複数の領域のそれぞれについて、算出部９６によって算出された研磨量を参照して、被加工物１に対するレーザービームの照射条件を設定する。具体的には、加工条件設定部９８は、この研磨量が少ない領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように、複数の領域のそれぞれに照射されるレーザービームのパワーを設定する。

なお、被加工物１に照射されるレーザービームのパワーの調整は、例えば、レーザービーム照射ユニット５８から照射されるレーザービームＡのパワーを調整することによって行われる。あるいは、レーザービーム照射ユニット５８から照射されるレーザービームＡの集光点の高さを調整することによって被加工物１に照射されるレーザービームＡのパワーを調整してもよい。

図８は、研磨装置２を用いて被加工物１を研磨する研磨方法の一例を示すフローチャートである。この方法においては、まず、被加工物１の複数の領域のそれぞれの厚さ（厚さの分布）を測定ユニット７４が測定する（測定ステップ：Ｓ１）。

次いで、被加工物１の所定の仕上げ形状における複数の領域のそれぞれの厚さと、測定ステップ（Ｓ１）で測定された複数の領域のそれぞれの厚さと、を比較して、被加工物１を研磨することで被加工物１の形状を所定の仕上げ形状にするために必要な研磨量を算出部９６が複数の領域のそれぞれにおいて算出する（算出ステップ：Ｓ２）。

次いで、複数の領域のそれぞれについて算出ステップ（Ｓ２）で算出された研磨量を参照して、この研磨量が少ない領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように、複数の領域のそれぞれに照射されるレーザービームのパワーを加工条件設定部９８が設定する（設定ステップ：Ｓ３）。

次いで、レーザービーム照射ユニット５８が設定ステップ（Ｓ３）での設定に応じてパワーが調整されたレーザービームＡを被加工物１に照射する（レーザービーム照射ステップ：Ｓ４）。

次いで、被加工物１のレーザービームＡが照射された面（被研磨面）にアルカリ性の液体を供給しながら被加工物１を研磨ユニット３８が研磨する（研磨ステップ：Ｓ５）。なお、研磨ステップ（Ｓ５）は、液体供給源５０からのみアルカリ性の液体が研磨ユニット３８に供給された状態で行われてもよいし、スラリー供給源５２からのみスラリーが研磨ユニット３８に供給された状態で行われてもよい。

さらに、研磨ステップ（Ｓ５）は、アルカリ性の液体のみを供給しながら被加工物１を研磨する第一研磨ステップと、スラリーを供給しながら被加工物１を研磨する第二研磨ステップとを含んでもよい。この場合、例えば、被加工物１の被研磨面における厚さの面内ばらつきが低減されるように第一研磨ステップにおいて被研磨面をある程度平坦化した後に被加工物１の被研磨面の全体を第二研磨ステップにおいて研磨することができる。

研磨装置２を用いた被加工物１の研磨方法においては、所定の仕上げ形状（例えば、平板形状）との差が小さい領域（必要な研磨量が少ない領域）ほどパワーの強いレーザービームＡが照射されるように被加工物１にレーザービームが照射される（レーザービーム照射ステップ（Ｓ４））。

例えば、必要な研磨量が少ない領域にはレーザービームＡが照射されるのに対して、必要な研磨量が多い領域にはレーザービームが照射されない（必要な研磨量が多い領域に照射されるレーザービームのパワーが０に設定される）。

この場合、必要な研磨量が多い領域と比較して、必要な研磨量が少ない領域が大きく変質する。具体的には、必要な研磨量が少ない領域の材質が酸化し、又は、その結晶構造が崩れる。そして、この方法においては、被加工物１のレーザービームＡが照射された面にアルカリ性の液体を供給しながら被加工物１が研磨される。

この時、必要な研磨量が少ない領域における化学研磨作用が必要な研磨量が多い領域における化学研磨作用よりも弱くなる。これにより、必要な研磨量が少ない領域の研磨速度が必要な研磨量が多い領域の研磨速度よりも遅くなる。その結果、被加工物１の被研磨面が不規則（非対称）な厚さの面内ばらつきを備える場合であっても被加工物を高精度に所定の仕上げ形状にすることができる。

なお、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、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できる。

１ ：被加工物（１ａ：上面、１ｂ：下面）
３，５ ：ウエーハ
２ ：研磨装置
４ ：基台
４ａ，４ｂ：開口
６ａ，６ｂ：カセット載置台
８ａ，８ｂ：カセット載置台
１０ ：搬送機構
１２ ：位置調整機構
１４ ：洗浄ユニット
１６ａ ：搬送機構（ローディングアーム）
１６ｂ ：搬送機構（アンローディングアーム）
１８ ：Ｘ軸移動テーブル
２０ ：チャックテーブル（２０ａ：保持面）
２２ ：搬入出領域
２４ ：加工領域
２６ ：支持構造
２８ ：ガイドレール
３０ ：Ｚ軸移動プレート
３２ ：ねじ軸
３４ ：モータ
３６ ：固定具
３８ ：研磨ユニット
４０ ：スピンドルハウジング
４２ ：モータ
４４ ：マウント
４６ ：研磨パッド
４８ ：研磨液供給ユニット
５０ ：液体供給源
５２ ：スラリー供給源
５４ａ，５４ｂ：ポンプ
５６ａ，５６ｂ：バルブ
５８ ：レーザービーム照射ユニット
６０ ：レーザー発振器
６２ ：調整器
６４ ：ガルバノスキャナ
６６ ：第１ミラー
６８ ：第２ミラー
７０ ：集光器
７２ ：ｆθレンズ
７４ ：測定ユニット（厚さ測定器）
７６ ：白色光源
７８ ：分光ユニット
８０ ：レンズ
８２ ：ビームスプリッター
８４ ：テレセントリックレンズ
８６ ：レンズ
８８ ：２次元撮像ユニット
９０ ：制御ユニット
９２ ：処理部
９４ ：記憶部
９６ ：算出部
９８ ：加工条件設定部

Claims (7)

1. 被加工物を研磨する被加工物の研磨方法であって、
   該被加工物の複数の領域のそれぞれの厚さを測定する測定ステップと、
   該測定ステップの後、該被加工物の所定の仕上げ形状における該複数の領域のそれぞれの厚さと、該測定ステップで測定された該複数の領域のそれぞれの厚さと、を比較して、該被加工物を研磨することで該被加工物の形状を該所定の仕上げ形状にするために必要な研磨量を該複数の領域のそれぞれについて算出する算出ステップと、
   該算出ステップの後、該複数の領域のそれぞれにおける該研磨量を参照して、該研磨量が少ない領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように、該複数の領域のそれぞれに照射されるレーザービームのパワーを設定する設定ステップと、
   該設定ステップの後、該設定ステップでの設定に応じてパワーが調整されたレーザービームを該被加工物に照射するレーザービーム照射ステップと、
   該レーザービーム照射ステップの後、該被加工物のレーザービームが照射された面にアルカリ性の液体を含む研磨液を供給しながら該被加工物を研磨する研磨ステップと、
   を有することを特徴とする被加工物の研磨方法。
2. 該研磨ステップは、
   アルカリ性の液体のみを該被加工物のレーザービームが照射された面に供給しながら該被加工物を研磨する第一研磨ステップと、
   アルカリ性の液体と砥粒とを混合したスラリーを該被加工物のレーザービームが照射された面に供給しながら該被加工物を研磨する第二研磨ステップと、
   の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１に記載の被加工物の研磨方法。
3. 該被加工物は、シリコンウエーハを重ねて貼り合わせた貼り合わせウエーハであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の被加工物の研磨方法。
4. 該研磨液は、粒径が５０ｎｍ以下の砥粒を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の被加工物の研磨方法。
5. 被加工物を研磨する研磨装置であって、
   該被加工物を回転可能に保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルに保持された該被加工物の複数の領域のそれぞれの厚さを測定する測定ユニットと、
   該被加工物に対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、
   該チャックテーブルに保持された該被加工物を研磨する研磨パッドが装着された研磨ユニットと、
   該チャックテーブルに保持された該被加工物にアルカリ性の液体を含む研磨液を供給する研磨液供給ユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、備え、
   該制御ユニットは、
   該被加工物の所定の仕上げ形状における該複数の領域のそれぞれの厚さを記憶する記憶部と、
   該記憶部に記憶された該複数の領域のそれぞれの厚さと、該測定ユニットで測定された該複数の領域のそれぞれの厚さと、を比較して、該被加工物を研磨することで該被加工物の形状を該所定の仕上げ形状にするために必要な研磨量を該複数の領域のそれぞれについて算出する算出部と、
   該複数の領域のそれぞれにおける該研磨量を参照して、レーザービームの照射条件を設定する加工条件設定部と、
   を有することを特徴とする研磨装置。
6. 該加工条件設定部は、該研磨量が少ない領域ほどパワーの強いレーザービームが照射されるように、該複数の領域のそれぞれに照射されるレーザービームのパワーを設定することを特徴とする、請求項５に記載の研磨装置。
7. 該研磨液供給ユニットは、
   アルカリ性の液体を貯蔵する液体供給源と、
   アルカリ性の液体と砥粒とを混合した懸濁液であるスラリーを貯蔵するスラリー供給源と、を含み、
   該液体供給源から該研磨ユニットへのアルカリ性の液体の供給と、該スラリー供給源から該研磨ユニットへの該スラリーの供給とは、相互に独立して制御されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の研磨装置。
   

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