特許 5930873 研磨装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5930873

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/34 20120101AFI20160526BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20160526BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/00 X

   B24B49/10

   H01L21/304 622R

   H01L21/304 621D

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-144305(P2012-144305)

(22)【出願日】2012年6月27日

(65)【公開番号】特開2014-8538(P2014-8538A)

(43)【公開日】2014年1月20日

【審査請求日】2015年5月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(72)【発明者】

【氏名】井上 雄貴

【審査官】 齊藤 彬

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１０６１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９３３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３８２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３８２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−９３１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０７０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６９３１３３０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００３７６８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／３４

Ｂ２４Ｂ ３７／００５−３７／０１３

Ｂ２４Ｂ ４９／１０

Ｂ２４Ｂ ４９／１６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハを研磨する研磨パッドおよび該研磨パッドを回転駆動する電動モータを備えた研磨手段と、該研磨手段の該研磨パッドによる加工領域に研磨液を供給する研磨液供給手段と、該研磨手段をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に研磨送りする研磨送り手段と、チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハに作用する研磨パッドによる研磨荷重を検出するための研磨荷重検出手段と、該研磨パッドを回転駆動する電動モータに供給する電力の負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、該研磨荷重検出手段および該負荷電流値検出手段からの検出信号に基づいて該研磨送り手段を制御する制御手段と、を具備する研磨装置において、
ウエーハを保持したチャックテーブルを回転するとともに、研磨パッドを回転しつつ研磨送りして研磨液を供給しながら研磨パッドをチャックテーブルに保持されたウエーハの上面に接触させてウエーハを研磨する際に該制御手段は、該研磨荷重検出手段からの検出信号に基づいて研磨パッドによる研磨荷重が所定値になるように該研磨送り手段を制御し、該研磨荷重が所定値に達した後に該負荷電流値検出手段からの検出信号に基づいて該電動モータに供給する電力の負荷電流値が所定値に達してから所定時間経過したら該研磨送り手段を制御して研磨パッドによる研磨荷重を開放する、
ことを特徴とする研磨装置。

【請求項2】

該制御手段は、負荷電流値が所定の閾値に達した際に負荷電流値が所定値に達したと判定する、請求項１記載の研磨装置。

【請求項3】

該制御手段は、単位時間当たりに対する負荷電流値の変化量が所定の閾値に達した際に負荷電流値が所定値に達したと判定する、請求項１記載の研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを研磨するための研磨装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々のデバイスを形成する。デバイス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デバイスに分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。

【0003】

また、シリコン基板の上面に二酸化珪素からなる絶縁層が積層され、この絶縁層の上面にシリコン層が積層されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を有するＳＯＩウエーハにおいては、シリコン層を研削および研磨することにより所望の厚みに薄膜化することで、半導体デバイスが形成されるSOI層を形成する。

【0004】

上記ＳＯＩウエーハを研削装置で研削する際に、シリコン層の厚みを光学式の測定器によって測定しながら所定の厚みに研削する技術が下記特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−３０３８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

而して、ＳＯＩウエーハにおけるシリコン層の厚みが分かっている場合でも、ウエーハの全面を覆うように研磨パッドをシリコン層に押し当てて研磨する研磨方法においては、シリコン層の厚みを測定することができず、シリコン層を所定の厚みに形成することは困難である。
このような問題は、デバイスの表面から裏面に向けて電極が埋設されたＴＳＶウエーハにおいて、ウエーハの裏面を研磨して電極が裏面に露出する１μm程度手前で研磨を終了させる加工においても生じうる。

【0007】

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、ウエーハの厚みを確実に所望の厚みに形成することができる研磨装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハを研磨する研磨パッドおよび該研磨パッドを回転駆動する電動モータを備えた研磨手段と、該研磨手段の該研磨パッドによる加工領域に研磨液を供給する研磨液供給手段と、該研磨手段をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に研磨送りする研磨送り手段と、チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハに作用する研磨パッドによる研磨荷重を検出するための研磨荷重検出手段と、該研磨パッドを回転駆動する電動モータに供給する電力の負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、該研磨荷重検出手段および該負荷電流値検出手段からの検出信号に基づいて該研磨送り手段を制御する制御手段と、を具備する研磨装置において、
ウエーハを保持したチャックテーブルを回転するとともに、研磨パッドを回転しつつ研磨送りして研磨液を供給しながら研磨パッドをチャックテーブルに保持されたウエーハの上面に接触させてウエーハを研磨する際に該制御手段は、該研磨荷重検出手段からの検出信号に基づいて研磨パッドによる研磨荷重が所定値になるように該研磨送り手段を制御し、該研磨荷重が所定値に達した後に該負荷電流値検出手段からの検出信号に基づいて該電動モータに供給する電力の負荷電流値が所定値に達してから所定時間経過したら該研磨送り手段を制御して研磨パッドによる研磨荷重を開放する、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。

【0009】

上記制御手段は、負荷電流値が所定の閾値に達した際に負荷電流値が所定値に達したと判定する。
また、制御手段は、単位時間当たりに対する負荷電流値の変化量が所定の閾値に達した際に負荷電流値が所定値に達したと判定する。

【発明の効果】

【0010】

本発明による研磨装置は、ウエーハを保持したチャックテーブルを回転するとともに、研磨パッドを回転しつつ研磨送りして研磨液を供給しながら研磨パッドをチャックテーブルに保持されたウエーハの上面に接触させてウエーハを研磨する際に制御手段は、研磨荷重検出手段からの検出信号に基づいて研磨パッドによる研磨荷重が所定値になるように研磨送り手段を制御し、研磨荷重が所定値に達した後に負荷電流値検出手段からの検出信号に基づいて電動モータに供給する電力の負荷電流値が所定値に達してから所定時間経過したら研磨送り手段を制御して研磨パッドによる研磨荷重を開放するので、ウエーハの厚みを確実に所望の厚みに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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に示す研磨装置に装備される研磨ユニットを構成する研磨工具を示す斜視図。

【図3】図２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4】図１に示す研磨装置に装備されるチャックテーブル機構およびチャックテーブル移動機構を示す斜視図。

【図5】図１に示す研磨装置に装備される制御手段のブロック構成図。

【図6】被加工物であるウエーハとしてのＳＯＩウエーハの斜視図および要部拡大側面図。

【図7】図６に示すＳＯＩウエーハを構成するシリコン層を所定の厚みに研削した状態を示す要部拡大側面図。

【図8】図１に示す研磨装置によって実施するウエーハ位置付け工程の説明図。

【図9】図１に示す研磨装置によって実施する研磨工程の説明図。

【図10】図９に示す研磨工程における研磨荷重と負荷電流値との関係について示す説明図。

【図11】図９に示す研磨工程が実施されたＳＯＩウエーハの要部拡大側面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明によるウエーハの研磨方法および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更に詳細に説明する。

【0013】

図１には本発明によるウエーハの研磨方法を実施するための研磨装置の斜視図が示されている。
図１に示す研磨装置１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）に設けられ上下方向に配設された直立壁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、２２１に研磨手段としての研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

【0014】

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。

【0015】

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回転駆動手段としての電動モータであるサーボモータ３２３とを具備している。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、その下端には円板形状の工具装着部材３２４が設けられている。なお、工具装着部材３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。この工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５が装着される。研磨工具３２５は、図２および図３に図示すように円形状の支持部材３２６と円形状の研磨パッド３２７とから構成されている。支持部材３２６はアルミ合金によって形成されており、図２に示すように中心部には内径が１０mm程度の研磨液が通る穴３２６ａが形成されている。また、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の盲ねじ穴３２６bが形成されている。支持部材３２６の下面は円形状の支持面を構成しており、研磨パッド３２７が両面接着テープによって装着されている。

【0016】

上記支持部材３２６の下面に装着される研磨パッド３２７は、フェルトをウレタンで固めて直径が４５０ｍｍの円形状に形成されており、図３に示すように中心部には内径が１０ｍｍ程度の研磨液が通る穴３２７ａが形成されている。また、研磨パッド３２７の下面（研磨面）には格子状に形成された複数の溝３２７ｂが設けられている。この複数の溝３２７ｂは、図示の実施形態においては幅が４ｍｍ、深さが３ｍｍで１８ｍｍの間隔で形成されている。このように構成された研磨工具３２５は、上記回転スピンドル３２２の下端に固定されている工具装着部材３２４の下面に位置付け、工具装着部材３２４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３２６bに締結ボルト３２８（図１参照）を螺着することによって、工具装着部材３２４に装着される。なお、このようにして工具装着部材３２４に装着された研磨工具３２５の研磨パッド３２７に設けられた穴３２７ａは、支持部材３２６に設けられた穴３２６ａを介して図１に示すように回転スピンドル３２２に形成された研磨液供給通路３２２ａに連通されている。この研磨液供給通路３２２ａは、研磨液供給手段３３に接続されている。従って、研磨液供給手段３３が作動すると、研磨液供給通路３２２ａおよび支持部材３２６に設けられた穴３２６ａを介して研磨パッド３２７に設けられた穴３２７ａに研磨砥粒が混入された研磨液が供給される。なお、研磨液としては、コロイダルシリカと水酸化テトラメチルアンモニウム(ＴＭＡＨ)や水酸化カリウム(ＫＯＨ)等のアルカリ溶液とヘキサエチレンセルロース等の親水化処理薬を混合した研磨液を用いることができる。

【0017】

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１は、スピンドルユニット３２を構成する電動モータであるサーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段３４を具備している。この負荷電流値検出手段３４は、検出信号を後述する制御手段に送る。

【0018】

図１を参照して説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置１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保持面と垂直な方向）に移動せしめる研磨送り手段４を備えている。この研磨送り手段４は、直立壁２２の前側に配設され上下方向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が配設されており、このパルスモータ４４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）が形成されており、この連結部には上下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。

【0019】

図１および図４を参照して説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構５が配設されている。チャックテーブル機構５は、支持基台５１と該支持基台５１に配設されたチャックテーブル５２とを含んでいる。支持基台５１は、上記装置ハウジング２の主部２１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、２３上に摺動自在に載置されており、後述するチャックテーブル機構移動手段５６によって図１に示す被加工物搬入・搬出域２４（図４において実線で示す位置）と上記スピンドルユニット３２を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７と対向する研磨域２５（図４において２点鎖線で示す位置）との間で移動せしめられる。

【0020】

上記チャックテーブル５２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５２を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、上面である保持面上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、チャックテーブル５２は、図示の実施形態においては直径が３００ｍｍのウエーハを保持する大きさに構成されている。また、チャックテーブル５２は、上記支持基台５１に回転可能に支持されている。このチャックテーブル５２は、その下端に装着された回転軸（図示せず）に連結された回転駆動手段としてのサーボモータ５３によって回転せしめられる。なお、図示のチャックテーブル機構５はチャックテーブル５２を挿通する穴を有し上記支持基台５１等を覆うカバー部材５４を備えており、このカバー部材５４は支持基台５１とともに移動可能に構成されている。以上のように構成されたチャックテーブル５２には、図４に示すようにチャックテーブル５２に保持された被加工物に作用する研磨荷重を検出するための研磨荷重検出手段５２０が配設されている。この研磨荷重検出手段５２０は、検出信号を後述する制御手段に送る。

【0021】

図４を参照して説明を続けると、図示の実施形態における研磨装置は、上記チャックテーブル機構５を一対の案内レール２３に沿ってチャックテーブル５２の上面である保持面と平行に矢印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機構移動手段５６を具備している。チャックテーブル機構移動手段５６は、一対の案内レール２３、２３間に配設され案内レール２３、２３と平行に延びる雄ねじロッド５６１と、該雄ねじロッド５６１を回転駆動するサーボモータ５６２を具備している。雄ねじロッド５６１は、上記支持基台５１に設けられたねじ穴５１１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２３、２３を連結して取り付けられた軸受部材５６３によって回転自在に支持されている。サーボモータ５６２は、その駆動軸が雄ねじロッド５６１の基端と伝動連結されている。従って、サーボモータ５６２が正転すると支持基台５１即ちチャックテーブル機構５が矢印２３ａで示す方向に移動し、サーボモータ５６２が逆転すると支持基台５１即ちチャックテーブル機構５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５は、図４において実線で示す被加工物搬入・搬出域と２点鎖線で示す研磨域に選択的に位置付けられる。

【0022】

図１に戻って説明を続けると、上記チャックテーブル機構５を構成する支持基台５１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、上記一対の案内レール２３、２３や雄ねじロッド５６１およびサーボモータ５６２等を覆っている蛇腹手段６および７が付設されている。蛇腹手段６および７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６の前端はハウジング２を構成する主部２１の後半部の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構５の支持基台５１の前端面に固定されている。蛇腹手段７の前端はチャックテーブル機構５の支持基台５１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５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６が伸張されて蛇腹手段７が収縮され、チャックテーブル機構５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６が収縮されて蛇腹手段７が伸張せしめられる。

【0023】

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は第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５のチャックテーブル５２上に搬送する。被加工物搬出手段１７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５２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。また、図示の実施形態における研磨装置は、装置ハウジング２の主部２１における中央部に上記チャックテーブル５２の保持面を洗浄する洗浄水噴射ノズル１８を備えている。この洗浄水噴射ノズル１８は、チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられた状態において、チャックテーブル５２に向けて洗浄水を噴出する。

【0024】

被加工物を収容した第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被加工物が全て搬出されると、空のカセット１１に代えて複数個の被加工物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被加工物が搬入されると、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。

【0025】

図示の実施形態における研磨装置１は、図５に示す制御手段８を具備している。制御手段８は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（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２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）８３と、タイマー８４と、入力インターフェース８５および出力インターフェース８６とを備えている。このように構成された制御手段８の入力インターフェース８５には、上記負荷電流値検出手段３４、研磨荷重検出手段５２０等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース８６からは上記回転スピンドル３２２を回転駆動するための電動モータであるサーボモータ３２３、研磨液供給手段３３、研磨送り手段４のパルスモータ４４、チャックテーブル５２を回転駆動するための電動モータ５３、チャックテーブル機構移動手段５６のサーボモータ５６２等に制御信号を出力する。

【0026】

図示の実施形態における研磨装置１は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図６の（ａ）および（ｂ）には、被加工物としてのＳＯＩウエーハの斜視図および要部拡大側面図が示されている。図６の（ａ）および（ｂ）に示すＳＯＩウエーハ１０は、シリコン基板１０１の上面に二酸化珪素からなる絶縁層１０２が積層され、この絶縁層１０２の上面にシリコン層１０３が積層された構造を有している。このように構成されたＳＯＩウエーハ１０は、シリコン基板１０１の厚み（ｔ１）が例えば３００μm、絶縁層１０２の厚み（ｔ２）が例えば１０μm、シリコン層１０３の厚み（ｔ３）が例えば２００μmに形成されている。このように構成されたＳＯＩウエーハ１０のシリコン層１０３の厚みを所定の厚みに形成する方法について説明する。

【0027】

上記ＳＯＩウエーハ１０のシリコン層１０３の厚みを所定の厚み(例えば５０μm)に形成するには、ＳＯＩウエーハ１０のシリコン層１０３を例えば１４７μm研削して、図７に示すようにシリコン層１０３の厚み（ｔ３１）を例えば５３μmに形成する。このようにシリコン層１０３の厚みが所定の厚み（ｔ３１）（例えば５３μm）に形成されたＳＯＩウエーハ１０は、上記図１に示す研磨装置１の第１のカセット１１にシリコン層１０３を上側にして収容される。

【0028】

第１のカセット１１に収容された研磨加工前のＳＯＩウエーハ１０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ＳＯＩウエーハ１０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５のチャックテーブル５２上に載置される。チャックテーブル５２上に載置されたＳＯＩウエーハ１０は、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル５２上に吸引保持される（ウエーハ保持工程）。

【0029】

チャックテーブル５２上にＳＯＩウエーハ１０を吸引保持したならば、制御手段８はチャックテーブル機構移動手段５６を作動してチャックテーブル５２を矢印２３ａで示す方向に移動し、チャックテーブル５２を研磨域２５に位置付ける。このようにチャックテーブル５２が研磨域２５に位置付けられると、図８に示すようにチャックテーブル５２に保持されたＳＯＩウエーハ１０が研磨パッド３２７の直下に位置付けられ、ＳＯＩウエーハ１０の全面が研磨パッド３２７に覆われた状態となる（ウエーハ位置付け工程）。

【0030】

次に、制御手段８は研磨液供給手段３３を作動し、回転スピンドル３２２に形成された研磨液供給通路３２２ａおよび支持部材３２６に設けられた穴３２６ａを介して研磨パッド３２７に設けられた穴３２７ａに上述した研磨液を３００〜７００ミリリットル／分の流量で供給する。そして、制御手段８はＳＯＩウエーハ１０を保持したチャックテーブル５２を図９において矢印５２ａで示す方向に例えば２００ｒｐｍの回転速度で回転し、上記サーボモータ３２３を駆動して研磨工具３２５を図９において矢印３２５aで示す方向に例えば１０００ｒｐｍで回転するとともに、上記研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨ユニット３を下降即ち前進せしめ、研磨工具３２５の研磨パッド３２７をチャックテーブル５２上のＳＯＩウエーハ１０のシリコン層１０３の上面に所定の研磨荷重で押圧する。このようにして、研磨パッド３２７をチャックテーブル５２に保持されたＳＯＩウエーハ１０のシリコン層１０３の上面に接触させてシリコン層１０３を研磨する際に、制御手段８は研磨送り手段４を次のように制御する。

【0031】

制御手段８には、上記負荷電流値検出手段３４および研磨荷重検出手段５２０からそれぞれ検出信号が入力されている。制御手段８は、研磨荷重検出手段５２０からの検出信号に基づいて、研磨パッド３２７による研磨荷重が所定値(例えば２ｋＮ)になるように研磨送り手段４のパルスモータ４４を制御する。そして制御手段８は、研磨荷重検出手段５２０から入力された研磨荷重が所定値(例えば２ｋＮ)に達した後、負荷電流値検出手段３４からの検出信号に基づいて上記回転スピンドル３２２を回転駆動するためのサーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値が所定の閾値（例えば２４Ａ）に達してからシリコン層１０３を３μm研磨するに必要な所定時間（例えば２３０秒）経過したら研磨送り手段４のパルスモータ４４を逆転駆動して研磨ユニット３を上昇即ち後退せしめて研磨荷重を開放する（研磨工程）。なお、サーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値が所定の閾値（例えば２４Ａ）に達してからシリコン層１０３を３μm研磨するに必要な所定時間（例えば２３０秒）は実験によって求められ、制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている。このような制御における研磨荷重と負荷電流値との関係について、図１０を参照して説明する。

【0032】

図１０において、横軸は研磨時間（秒）、縦軸右側は研磨荷重（ｋＮ）、縦軸左側は負荷電流値（Ａ）を示している。上述したようにチャックテーブル５２を回転するサーボモータ５３を作動し研磨工具３２５を回転するサーボモータ３２３を駆動するとともに、研磨送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動すると、研磨荷重検出手段５２０からの検出信号である研磨荷重は、研磨パッド３２７がＳＯＩウエーハ１０のシリコン層１０３の上面に接触し始める研磨開始より１５秒程度後から徐々に上昇し、研磨開始から７０秒程度後には２ｋＮに達する。一方、回転スピンドル３２２を回転駆動するためのサーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値は、サーボモータ３２３を駆動すると同時に２０Ａとなり、研磨荷重が２ｋＮに近づく研磨開始より５０秒程度後から急激に増加し、研磨開始から６０秒程度後に２３Ａとなる。しかるに、サーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値は、研磨荷重が所定値である２ｋＮに達しても直ちに所定の閾値（例えば２４Ａ）に達しない。そして、研磨開始より９０秒程度後からサーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値が急激に上昇し、研磨開始より１００秒程度後に所定の閾値（例えば２４Ａ）に達する。上記のように研磨荷重が所定値である２ｋＮに達してもサーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値が直ちに所定の閾値（例えば２４Ａ）に達しないのは、研磨荷重が所定値である２ｋＮに達しても研磨パッド３２７とシリコン層１０３の上面との間で滑りが生じて適正な研磨作用が行われていないためである。従って、研磨荷重が所定値である２ｋＮに達した時点でシリコン層１０３を３μm研磨するに必要な所定時間（例えば２３０秒）のカウントを開始すると、上記滑りの時間だけ研磨量が不足する。そこで、本発明においてはサーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値が所定の閾値（例えば２４Ａ）に達した時点（研磨開始から１００秒程度後）で、制御手段８はタイマー８４のカウントを開始する。そして、制御手段８は、タイマー８４によるカウントがシリコン層１０３を３μm研磨するに必要な所定時間（例えば２３０秒）に達したら研磨送り手段４のパルスモータ４４を逆転駆動して研磨ユニット３を上昇即ち後退せしめて研磨荷重を開放する。この結果、シリコン層１０３は適正な研磨作用が実行されてから所定時間（例えば２３０秒）研磨されるため、確実に３μm研磨される。従って、図１１に示すようにシリコン層１０３の厚み（ｔ３２）は図示の実施形態においては設定された所定の厚み(例えば５０μm)となる。

【0033】

上述した実施形態においては、研磨荷重検出手段５２０から入力された研磨荷重が所定値(例えば２ｋＮ)に達した後、サーボモータ３２３に供給する電力の負荷電流値が所定値に達したことを、負荷電流値検出手段３４からの検出信号が所定の閾値（例えば２４Ａ）に達したか否かによって判定した例を示したが、負荷電流値検出手段３４からの検出信号に基づく負荷電流値の単位時間当たりに対する上昇量即ち変化量（微分値）が所定の閾値（例えば０．１秒間に０．３Ａ）に達した際に負荷電流値が所定値に達したと判定してもよい。

【0034】

上記のようにして、研磨作業が終了したら、研磨工具３２５の回転を停止し、更に、チャックテーブル５２の回転を停止する。次に、チャックテーブル機構５は、矢印２３ｂで示す方向に移動されて被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられる。チャックテーブル機構５が被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたならば、チャックテーブル５２上の研磨加工されたＳＯＩウエーハ１０の吸引保持が解除され、吸引保持が解除されたＳＯＩウエーハ１０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に搬送されたＳＯＩウエーハ１０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。

【符号の説明】

【0035】

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
３２４：工具装着部材
３２５：研磨工具
３２６：支持部材
３２７：研磨パッド
３３：研磨液供給手段
３４：負荷電流値検出手段
４：研磨送り手段
４４：パルスモータ
５：チャックテーブル機構
５１：支持基台
５２：チャックテーブル
５２０：研磨荷重検出手段
５６：チャックテーブル機構送り手段
８：制御手段
１０：ＳＯＩウエーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】