特許 6765887 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】6765887

(24)【登録日】2020年9月18日

(45)【発行日】2020年10月7日

(54)【発明の名称】研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/08 20120101AFI20200928BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20200928BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20200928BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20200928BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/08

   B24B49/12

   H01L21/304 622S

   G01B11/24 A

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-143436(P2016-143436)

(22)【出願日】2016年7月21日

(65)【公開番号】特開2018-12166(P2018-12166A)

(43)【公開日】2018年1月25日

【審査請求日】2019年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000107745

【氏名又は名称】スピードファム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前原 英信

(72)【発明者】

【氏名】井上 裕介

(72)【発明者】

【氏名】吉原 秀明

(72)【発明者】

【氏名】山浦 徹

【審査官】 山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１４６７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８２１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４７８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６０５７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／００ − ３７／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ４９／１２

Ｇ０１Ｂ １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な定盤を有する研磨機によりワークを研磨する研磨装置であって、
研磨加工中の前記ワークの径方向の断面形状の傾向に基づいて分類された類型である判断形状と、前記ワークの最大計測厚さと最小計測厚さとの差であるＰ−Ｖ値と、を測定する形状測定装置と、
該形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値に基づいて、該判断形状及びＰ−Ｖ値が目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値となるように研磨加工を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達していない場合は、前記ワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値に応じて、前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値にするための適正な加工条件を示すレシピを変更し、変更したレシピの加工条件に基づいて研磨加工を繰り返し制御し、
前記形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達した場合であって、前記ワークの厚さが目標厚さの上限以下でないときには、前記レシピを変更せずに研磨加工を繰り返し制御し、
前記形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達した場合であって、前記ワークの厚さが目標厚さの上限以下のときには、前記レシピを変更せずに研磨加工の次加工動作を制御する
ことを特徴とする研磨装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達していない場合であって、前記ワークの厚さが目標厚さの下限以下でないときには、変更したレシピの加工条件に基づいて研磨加工を制御し、前記ワークの厚さが前記目標厚さの下限以下のときには、研磨加工の制御を終了する
ことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。

【請求項3】

前記レシピが記憶された記憶部を備え、
前記制御装置は、変更したレシピの加工条件に基づいて研磨加工を制御する際、前記形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値に応じて、前記記憶部からレシピを読み出すとともに、この読み出したレシピの加工条件に基づいて研磨加工を制御する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨装置。

【請求項4】

前記形状測定装置は、前記定盤に設けられた計測孔を介して前記ワークに向けて測定光が照射されるとともに該ワークで反射した反射光を受光する光学ヘッドと、
該光学ヘッドの反射光の受光に基づいて前記ワークの計測厚さを求める厚さ演算装置と、
前記ワークの計測厚さが求められた面内位置を求める位置演算装置と、
前記厚さ演算装置が求めた前記ワークの計測厚さと前記位置演算装置が求めた面内位置とに基づいて、前記ワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値を求める演算装置とを有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えばシリコンウエーハなどのワークの表面を研磨する研磨装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ウエーハを保持したキャリアプレートを自転及び公転をさせてウエーハの両面を研磨する両面研磨装置が知られている（特許文献１参照）。

【0003】

係る両面研磨装置は、研磨加工中のウエーハの厚みが計測可能な厚み計測器と、計測用の貫通した穴を有する上定盤と、下定盤と、サンギアと、インターナルギアと、キャリアプレートなどを備え、上定盤と下定盤とでキャリアプレートを挟み込むとともにこのキャリアプレートをサンギア及びインターナルギアに噛合させ、このサンギア及びインターナルギアを回転させることによってキャリアプレートを自転及び公転させていき、さらに上定盤及び下定盤を回転させていくことにより、キャリアプレートに保持されたウエーハの両面を研磨していくものである。

【0004】

また、この両面研磨装置は、キャリアプレートを自転のみさせながらウエーハの両面を研磨する研磨工程を有し、この研磨工程中にウエーハの所定の位置における厚みを計測する計測工程と、この計測工程の計測結果に基づいて研磨終了時期を判断する判定工程とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−４７６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このような研磨装置にあっては、研磨工程中にウエーハの所定の位置における厚みを計測して研磨終了時期を判断するだけであるから、研磨加工中のウエーハの断面形状に応じて、目標とする断面形状となるようにウエーハを研磨していくことができないという問題がある。

【0007】

研磨加工においては、ウエーハを所望の厚さに仕上げるだけではなく、目標とする所望の断面形状に仕上げることも求められている。ウエーハの断面形状はＳＦＱＲやＧＢＩＲ等の指標で評価されるが、これらの指標による条件を満たした所望の断面形状を有するウエーハを得ることにより、その後の半導体デバイス製造工程で製造される半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
しかしながら、ウエーハの厚さを計測するだけではウエーハの断面形状が所望の断面形状に加工されたか否かを判断することができない。そこで、所望の断面形状を有するウエーハを得るため、研磨加工中にウエーハの断面形状を測定し、測定されたウエーハの断面形状に応じて所望の断面形状となるように加工条件を設定し、ウエーハを研磨加工していくことができる研磨装置が求められていた。

【0008】

また、ウエーハの断面形状は、上定盤、下定盤、サンギア及びインターナルギアの回転速度、加工荷重、研磨スラリーの供給量や温度等の任意に設定可能な加工条件と、上定盤及び下定盤等の加工面の状態（温度変化や摩耗による形状変化）、研磨スラリーの実温度、ウエーハの自転状態等の研磨進行に伴い随時変動する加工状態とによって変化する。このため、同一の加工条件でウエーハを研磨加工したとしても、加工状態が同一になるとは限らない。つまり、同一の加工条件でウエーハを研磨加工したとしても加工状態は変動するため、所望の断面形状を有するウエーハを定常的に得ることができない。そのため、研磨加工中にウエーハの断面形状を測定し、所望の断面形状でないときは加工条件を変更する必要がある。

【0009】

そこで、所望の断面形状を有するウエーハを得るため、研磨加工中にウエーハの断面形状を測定し、測定されたウエーハの断面形状に応じて所望の断面形状となるように加工条件を設定しウエーハを研磨していくことができる研磨装置が求められていた。

【0010】

この発明の目的は、研磨加工中にウエーハの断面形状を測定し、測定されたウエーハの断面形状に応じて、目標とする断面形状となるようにウエーハを研磨加工していく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】

【0011】

本発明は、回転可能な定盤を有する研磨機によりワークを研磨する研磨装置であって、研磨加工中の前記ワークの径方向の断面形状の傾向に基づいて分類された類型である判断形状と、前記ワークの最大計測厚さと最小計測厚さとの差であるＰ−Ｖ値と、を測定する形状測定装置と、該形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値に基づいて、該判断形状及びＰ−Ｖ値が目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値となるように研磨加工を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達していない場合は、ワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値に応じて、前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値にするための適正な加工条件を示すレシピを変更し、変更したレシピの加工条件に基づいて研磨加工を繰り返し制御し、形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達した場合であって、前記ワークの厚さが目標厚さの上限以下でないときには、レシピを変更せずに研磨加工を繰り返し制御し、前記形状測定装置が測定したワークの前記判断形状及びＰ−Ｖ値が前記目標判断形状及び目標Ｐ−Ｖ値に到達した場合であって、前記ワークの厚さが目標厚さの上限以下のときには、前記レシピを変更せずに研磨加工の次加工動作を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、研磨加工中にワークの断面形状を測定し、測定されたワークの断面形状に応じて、目標とする断面形状となるようにワークを研磨していくことができる。そのため、ワークの断面形状が目標とする断面形状に加工されているか否かを把握しながら研磨加工を進めることができ、目標とする断面形状でないときは加工条件を研磨加工中に変更することができる。これにより、定常的に目標とする断面形状を有するワークを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明に係る研磨装置の実施例の構成を示した説明図である。

【図2】図１に示すサンギアとインターナルギアとキャリアプレートの位置関係を示した説明図である。

【図3】測定されたウエーハの断面形状と目標とするウエーハの断面形状を比較した結果に応じた最適なレシピを表示したテーブルの説明図である。

【図4】各レシピの加工条件を表示したテーブルの説明図である。

【図5】ウエーハの断面形状及び断面形状に基づく判断形状とＰ−Ｖ値を示した説明図である。

【図6】第１実施例の動作を示すフロー図である。

【図7】図６のメイン加工ステップ処理を示すフロー図である。

【図8】第２実施例の動作を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、この発明に係る研磨装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
［第１実施例］

【0015】

図１に示す研磨装置１０は、ワークの１つであるウエーハ（シリコンウエーハ）Ｗの両面を研磨する研磨機２０と、研磨加工中のウエーハＷの径方向の断面形状を測定する形状測定装置１００と、この形状測定装置１００が測定したウエーハＷの径方向の断面形状に基づいて、該断面形状が目標とする断面形状となるように後述する駆動装置Ｍ１〜Ｍ５などを制御する制御装置３００などとを備えている。２００は、ウエーハＷの径方向の断面形状に応じて、この断面形状を目標とする断面形状にするための適正な加工条件を示すレシピを記憶した記憶部である。
［研磨機］

【0016】

研磨機２０は、上定盤２１及び下定盤２２と、この上定盤２１及び下定盤２２の中心部に回転自在に配置されたサンギア２３と、上定盤２１及び下定盤２２の外周側に配置されたインターナルギア２４と、上定盤２１と下定盤２２との間に配置され且つワーク保持孔３０Ａ（図２参照）が設けられたキャリアプレート３０とを有している。また、上定盤２１の下面には研磨部材２５が設けられており、下定盤２２の上面には研磨部材２６が設けられている。

【0017】

キャリアプレート３０は、図２に示すようにサンギア２３及びインターナルギア２４に噛合し、このサンギア２３及びインターナルギア２４の回転により自転及び公転していくようになっている。このキャリアプレート３０の自転及び公転により、キャリアプレート３０のワーク保持孔３０Ａ内に配置されたウエーハＷの両面が研磨部材２５，２６により研磨されていくようになっている。

【0018】

上定盤２１は、図１に示すように、支持スタッド４０及び取付部材４１を介してロッド４２に固定されている。ロッド４２は駆動装置Ｍ１によって上下動し、ロッド４２の上下動により上定盤２１が一体となって上下動するようになっている。

【0019】

一方、サンギア２３の中心部の穴２３Ａには駆動軸４３の上部４３Ａが貫通するとともに、この上部４３Ａにサンギア２３が固定されており、駆動軸４３と一体となってサンギア２３が回転していくようになっている。駆動軸４３は駆動装置Ｍ４によって回転され、サンギア２３は駆動装置Ｍ４によって駆動軸４３と一体となって回転される。

【0020】

駆動軸４３の穴内には、駆動装置Ｍ２によって回転される駆動軸４４が貫挿され、この駆動軸４４の上端部４４Ａが駆動軸４３の上端から突出している。この上端部４４Ａにはドライバ４５が固定されており、ドライバ４５は駆動軸４４と一体となって回転していく。ドライバ４５の外周面には、上定盤２１に設けたフック４６が係合してドライバ４５の回転によって一体となって上定盤２１が回転していくようになっている。また、フック４６はドライバ４５の外周面に対して上下方向に移動可能となっており、これによって、上定盤２１はドライバ４５に対して上下動可能となっている。

【0021】

すなわち、上定盤２１は、ロッド４２の上下動により上下動し、駆動軸４４の回転により回転していく。つまり、上定盤２１は駆動装置Ｍ２によって駆動軸４４と一体となって回転される。

【0022】

下定盤２２の中心部の下部には、駆動軸４９が形成され、この駆動軸４９の中に駆動軸４３が回転自在に配置されている。駆動軸４９は駆動装置Ｍ３によって回転され、下定盤２２は駆動装置Ｍ３によって駆動軸４９と一体となって回転される。

【0023】

インターナルギア２４には、駆動軸４７が形成されており、この駆動軸４７の中に駆動軸４９が回転自在に配置されている。駆動軸４７は駆動装置Ｍ５によって回転され、インターナルギア２４は駆動装置Ｍ５によって駆動軸４７と一体となって回転される。

【0024】

上定盤２１には、上定盤２１の中心から径方向に所定距離離間した位置に計測孔５０が形成されている。計測孔５０は、上定盤２１及び研磨部材２５を貫通して形成され、測定光である赤外レーザ光を透過する窓部材５１が装着されている。また、上定盤２１には研磨スラリーを供給する供給孔（図示せず）が設けられている。
［形状測定装置］

【0025】

形状測定装置１００は、図１に示すように、上定盤２１の計測孔５０に装着された窓部材５１を介してウエーハＷに向けて測定光である赤外レーザ光を照射するとともにウエーハＷで反射した反射光を受光する光学ヘッド１０１と、光学ヘッド１０１から赤外レーザ光を照射させるためのレーザ発振器１０２と、ウエーハＷの径方向の断面形状を求める演算装置１１０とを有している。なお、光学ヘッド１０１は上定盤２１に設けられており、上定盤２１とともに回転するようになっている。
［演算装置］

【0026】

演算装置１１０は、光学ヘッド１０１の反射光の受光に基づいてウエーハＷの計測厚さを求める厚さ演算部１１１と、ウエーハＷの計測厚さが求められた面内位置をサンギア２３及びインターナルギア２４の回転位置から求める位置演算部１１２と、厚さ演算部１１１が求めたウエーハＷの計測厚さと位置演算部１１２が求めた面内位置とからウエーハＷの径方向の断面形状を求める断面形状演算部１１３とを有している。
［厚さ演算部］

【0027】

厚さ演算部１１１は、例えば光反射干渉法で測定するものであり、光学ヘッド１０１の反射光の受光に基づいて、高速に波長掃引する波長可変レーザ光のウエーハＷの面での反射強度を求め、この反射強度から反射の波長分散（ウエーハＷの表面と裏面で反射する光の干渉の様子）を再構築して周波数解析することにより、ウエーハＷの計測厚さを求めるものである。
［位置演算部］

【0028】

位置演算部１１２は、サンギア２３及びインターナルギア２４の回転位置に基づいて、キャリアプレート３０の位置と回転数を求める。すなわち、キャリアプレート３０の公転位置と自転位置とを求め、この公転位置と自転位置とに基づいてウエーハＷの面内位置を求める。これにより、厚さ演算部１１１により求められたウエーハＷの計測厚さが測定された面内位置が求められる。
［断面形状演算部］

【0029】

断面形状演算部１１３は、厚さ演算部１１１が求めたウエーハＷの計測厚さと、位置演算部１１２が求めたウエーハＷの面内位置とに基づいてウエーハＷの径方向の断面形状を求めていく。

【0030】

ウエーハＷの径方向の断面形状は任意の方法で求めることができる。ここでは、例えば図５に示すように、ウエーハＷの直径が３００mmの場合、０〜１５０mmの区間（ウエーハＷの半径分）の形状を求め、この区間の形状を１５０mmの地点を中心にミラー反転させて、ウエーハＷの径方向の断面形状を求める。また、ミラー反転させず、０〜３００mmの区間（ウエーハＷの直径分）の形状を求め、ウエーハＷの径方向の断面形状とすることもできる。次に、求めたウエーハＷの径方向の断面形状からウエーハＷの判断形状及びＰ−Ｖ値を求める。ウエーハＷの「判断形状」とは、ウエーハＷの径方向の断面形状の傾向に基づいて分類された類型のことである。求めたウエーハＷの径方向の断面形状のうちウエーハＷの半径分の断面形状を任意の区間に分割し、分割した区間の断面形状の傾向に基づいて、図５に示すように、凹凸、並びに逆Ｖ字形、Ｗ字形、Ｍ字形、Ｕ字形などを組み合わせた類型から該当する類型を選択し、この類型をウエーハＷの「判断形状」とする。Ｐ−Ｖ値とは、図５に示すようにウエーハＷの最大計測厚さＰと最小計測厚さＶとの差である。なお、Ｐ−Ｖ値は制御装置３００が求めてもよい。
［制御装置］

【0031】

制御装置３００は、求められたウエーハＷの径方向の断面形状と目標とするウエーハＷの断面形状を比較する。すなわち、求められたウエーハＷの判断形状及びＰ−Ｖ値と目標とするウエーハＷの判断形状及びＰ−Ｖ値とを比較し、その比較した結果に応じたレシピを記憶部２００に記憶された図３に示すテーブル１から読み出し、さらに、読み出したレシピに応じた加工条件を図４に示すテーブル２から読み出し、この読み出した加工条件に基づいて各駆動装置Ｍ１〜Ｍ５の駆動の制御などの研磨加工の制御を行う。また、制御装置３００は、演算装置１１０を制御するようにもなっている。
［記憶部］

【0032】

記憶部２００は、図３に示すように、求められたウエーハＷの径方向の断面形状と、目標とする断面形状とを比較した結果に応じた最適なレシピを表示したテーブル１が記憶されている。

【0033】

また、記憶部２００には、図４に示すように各レシピの加工条件を表示したテーブル２が記憶されている。

【0034】

加工条件は、上定盤２１及び下定盤２２の回転速度、サンギア２３及びインターナルギア２４の回転速度、上定盤２１の加工荷重及び単位圧力、荷重スロープ、上定盤２１及び下定盤２２の加速時間、上定盤２１及び下定盤２２の減速時間、キャリアプレート３０の自転及び公転の回転速度などである。

【0035】

最適な加工条件は、求められたウエーハＷの径方向の断面形状を、効率よく目標の断面形状となるように研磨加工することができる加工条件を実験により予め求めておくものである。また、加工条件には研磨スラリーの種類、供給量及び温度等を入れてもよい。これらの加工条件を研磨加工中に変更することにより、研磨加工を制御することができる。
［動 作］

【0036】

次に、上記のように構成される研磨装置１０の動作について、図６〜図８に示すフロー図に基づいて説明する。
ステップＳ１では、基本加工条件を選択する。基本加工条件とは、ウエーハＷの研磨加工開始から後述する測定結果に基づくフィードバック処理が実施されるまでの間の研磨加工をするためのベースとなる加工条件を指す。まずは、予め設定されたベースとなる基本加工条件により、ウエーハＷの研磨加工が開始されることになる。

【0037】

ステップＳ２では、ウエーハＷをキャリアプレート３０のワーク保持孔３０Ａ（図２参照）に装填する。そして、待避位置にある上定盤２１を下降させて、ウエーハＷを下定盤２２と上定盤２１とで挟み込む。

【0038】

ステップＳ３では、基本加工条件による両面研磨加工を開始させる。
ステップＳ４では、初期加工ステップ動作が行われる。すなわち、制御装置３００による駆動装置Ｍ２，Ｍ３の制御により上定盤２１及び下定盤２２が低速回転されていくとともに、駆動装置Ｍ１の制御により低荷重で上定盤２１が下方へ押圧される。これにより、上定盤２１は低荷重でウエーハＷを押圧していく。また、制御装置３００による駆動装置Ｍ４，Ｍ５の制御により、サンギア２３及びインターナルギア２４が低速回転されていき、キャリアプレート３０が低速で自転及び公転していく。

【0039】

上定盤２１及び下定盤２２の低速回転と上定盤２１の低荷重とによりウエーハＷの両面が研磨されていく。また、キャリアプレート３０の低速による自転及び公転によりウエーハＷの両面が研磨されていく。
なお、研磨が行われている期間は、研磨スラリーが上定盤２１に設けられた供給孔（図示せず）から所定のタイミングで供給されていく。

【0040】

ステップＳ４の処理動作が所定時間行われると、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、低速回転されている上定盤２１及び下定盤２２が除々に回転速度を上昇されて中速回転される。また、上定盤２１が中荷重でさらに下方へ押圧される。これにより、上定盤２１は中荷重でウエーハＷを押圧していく。また、低速回転されているサンギア２３及びインターナルギア２４の回転速度が徐々に上昇されて中速回転されていき、キャリアプレート３０が中速で自転及び公転していく。そして、上定盤２１及び下定盤２２の中速回転と上定盤２１の中荷重とによりウエーハＷの両面が研磨される。また、キャリアプレート３０の中速による自転及び公転によりウエーハＷの両面が研磨される。そして、ステップＳ４と同様にステップＳ５の処理動作が所定時間行われるとステップＳ２０へと進む。

【0041】

ステップＳ２０は、メイン加工ステップ処理を行うものであり、このメイン加工ステップ処理は、図７に示すように、ステップＳ２１ないしステップＳ２６の処理動作、すなわちフィードバック処理によって行われる。以下に各ステップＳ２１〜ステップＳ２６の処理動作について説明する。

【0042】

ステップＳ２１では、中速回転されている上定盤２１及び下定盤２２は除々に回転速度が上昇されて高速回転されていく。また、上定盤２１が高荷重で下方へ押圧される。これにより、上定盤２１が高荷重でウエーハＷを押圧していく。また、中速回転されているサンギア２３及びインターナルギア２４の回転速度が徐々に上昇されて高速回転されていき、キャリアプレート３０が高速で自転及び公転していく。そして、上定盤２１及び下定盤２２の高速回転と上定盤２１の高荷重とによりウエーハＷの両面が研磨されていく。また、キャリアプレート３０の高速による自転及び公転によりウエーハＷの両面が研磨されていく。

【0043】

一方、レーザ発振器１０２によって光学ヘッド１０１から赤外レーザ光が下方へ照射され、計測孔５０の窓部材５１を介してウエーハＷを照射し、このウエーハＷの表面と裏面とで反射した反射光が計測孔５０の窓部材５１を介して光学ヘッド１０１へ入射する。

【0044】

ステップＳ２２では、光学ヘッド１０１が反射光を受光するごとに、受光したウエーハＷの表面と裏面の反射光との干渉光に基づいて厚さ演算部１１１がウエーハＷの計測厚さを求めていく。他方、演算装置１１０の位置演算部１１２は、その計測厚さが求められたウエーハＷの面内位置をそれぞれ求めていく。

【0045】

演算装置１１０の断面形状演算部１１３は、厚さ演算部１１１が求めたウエーハＷのそれぞれの計測厚さと、これら計測厚さが求められたウエーハＷのそれぞれの面内位置とに基づいて、ウエーハＷの径方向の断面形状を求めていく。すなわち、ウエーハＷの径方向の断面形状は、ウエーハＷのそれぞれの面内位置の計測厚さから求めていく。また、求められたウエーハＷの径方向の断面形状に基づき、Ｐ−Ｖ値を求める。さらに、求められたウエーハＷの計測厚さに基づきウエーハＷの厚さを求める。ここで、「ウエーハＷの計測厚さ」は、測定された厚さひとつひとつを指し、データ数は複数で断面形状の描画に使用される。また、「ウエーハＷの厚さ」は、測定されたウエーハＷの計測厚さを基に求められた現時点でのウエーハ計測厚さの代表値（移動平均値など）を指し、データ数は単数で目標厚さとの比較に使用される。

【0046】

すなわち、ステップＳ２２では、ウエーハＷの径方向の断面形状、図５に示すＰ−Ｖ値、ウエーハＷの厚さなどをウエーハＷの両面研磨加工中にリアルタイムで求めていく。

【0047】

ステップＳ２２１では、求められたウエーハＷの径方向の断面形状と、予め定めた基準となる判断形状とを比較し、求められたウエーハＷの径方向の断面形状がどの判断形状に該当するかを決定する。すなわち、求められたウエーハＷの半径分の断面形状を任意の区間に分割し、例えばウエーハＷの外周部、内周部、外周部と内周部との間の中間周部などに分割し、これら分割した区間における断面形状の傾向に基づいて、図５に示すように、凹凸、並びに逆Ｖ字形、Ｗ字形、Ｍ字形、Ｕ字形などを組み合わせた類型から該当する類型をウエーハＷの判断形状と決定する。

【0048】

ステップＳ２３では、ステップＳ２２及びステップＳ２２１で求めたウエーハＷの径方向の断面形状が目標断面形状に到達したか否かが判断される。すなわち、ステップＳ２２及びステップＳ２２１で求めたウエーハＷの判断形状が目標判断形状に到達し、且つ、Ｐ−Ｖ値が目標Ｐ−Ｖ値に到達したか否かが判断され、ノーであればステップＳ２４へ進む。

【0049】

ステップＳ２４では、ステップＳ２２で求めたウエーハＷの厚さが目標厚さの下限以下であるか否かが判断され、目標厚さの下限以下のとき、ウエーハＷは破損する虞があるので、ステップＳ２４ではイエスと判断してステップＳ６へ進ませ、研磨加工を終了させる処理工程へ進ませる。
ウエーハＷの厚さが目標厚さの下限以下でない場合、ステップＳ２４ではノーと判断してステップＳ２５へ進む。

【0050】

ステップＳ２５では、制御装置３００は、ステップＳ２２及びステップＳ２２１で求めたウエーハＷの径方向の断面形状と、目標とするウエーハＷの断面形状とを比較し、その比較した結果に基づいたレシピを記憶部２００に記憶されているテーブル１（図３参照）から読み出し、この読み出したレシピが示す加工条件をテーブル２（図４参照）から読み出し、この読み出した加工条件に基づいて各駆動装置Ｍ１〜Ｍ５の駆動などを制御する。そして、ステップＳ２２へ戻る。

【0051】

ステップＳ２２では、再度、上述のようにウエーハＷの径方向の断面形状、すなわちウエーハＷの判断形状やＰ−Ｖ値などを求めていく。この求めたウエーハＷの径方向の断面形状が目標断面形状に到達するまで、ステップＳ２２ないしステップＳ２５の処理動作が繰り返し行われ、ウエーハＷの両面が研磨されていくとともに、そのウエーハＷの径方向の断面形状に応じて、加工条件（レシピ）も変更されていくので、ウエーハＷの径方向の断面形状を目標断面形状となるように確実に研磨していくことができる。

【0052】

ウエーハＷの径方向の断面形状が目標断面形状に到達すると、ステップＳ２３でイエスと判断されてステップＳ２６へ進む。
ステップＳ２６では、ウエーハＷの厚さが目標厚さの上限以下か否かが判断され、ノーであればステップＳ２１へ戻り、ウエーハＷの厚さが目標厚さの上限以下になるまでステップＳ２１ないしステップＳ２６の処理動作が繰り返し行われる。ウエーハＷの厚さが目標厚さの上限以下になると、イエスと判断されてステップＳ６へ進む。

【0053】

ステップＳ６では、減速加工ステップ動作が行われる。すなわち、制御装置３００による駆動装置Ｍ１〜Ｍ５の制御により高速回転されている上定盤２１及び下定盤２２、サンギア２３、インターナルギア２４が減速されて中速回転されるとともに、上定盤２１による下方への荷重が中荷重に減少される。このステップＳ６の処理動作が所定時間行われるとステップＳ７へ進む。

【0054】

ステップＳ７では、純水洗浄ステップ動作が行われる。すなわち、上定盤２１に設けられた供給孔から純水が供給されるとともに、上定盤２１及び下定盤２２、サンギア２３、インターナルギア２４が減速されて低速回転される。また、上定盤２１による下方への荷重が低荷重に減少される。そして、ウエーハＷの両面が純水により洗浄されていくことになる。このステップＳ７の処理動作が所定時間行われるとステップＳ８へ進み、加工運転が終了される。

【0055】

ステップＳ９では、上定盤２１を上昇させて研磨されたウエーハＷを回収し、ステップＳ１０では、外部測定器によってウエーハＷの断面形状を測定する。

【0056】

上述のように、研磨加工中にウエーハＷの断面形状を測定し、この断面形状が目標の断面形状となるように加工条件（レシピ）を変更していくものであるから、ウエーハＷを効率よく目標の断面形状に研磨加工していくことができる。また、上述したようにステップＳ２４で目標厚さとの比較を行うことができるので、ウエーハＷの研磨しすぎによる不良品の発生を確実に防止することができる。

【0057】

さらに、ウエーハＷの断面形状を測定し、断面形状に応じて加工条件を変更しているので、ウエーハＷの一部分だけが薄くなりすぎたり、厚くなりすぎたりしてしまうことを防止することができる。さらに、研磨加工中にウエーハＷの断面形状が目標の断面形状に加工されているか否かを把握しながら研磨加工を進めることができ、目標の断面形状でないときは加工条件を研磨加工中に変更できるため、定常的に目標の断面形状を有するウエーハＷを得ることが可能となる。
［第２実施例］

【0058】

図８は、第２実施例のフロー図を示す。この第２実施例では、ステップＳ５の後にメイン加工ステップ処理１を行うステップＳ２０′とメイン加工ステップ処理２を行うステップＳ３０とを設けたものである。

【0059】

ステップＳ２０′のメイン加工ステップ処理１は、図７に示すステップＳ２１ないしステップＳ２６の処理を行うものであるが、ステップＳ２３の「目標断面形状到達」を「第１目標断面形状到達」に変更する。この第１目標断面形状は、目標断面形状に到達する前段階の断面形状を示す。他は、第１実施例と同様なのでその説明は省略する。

【0060】

ステップＳ３０のメイン加工ステップ処理２は、図７に示すステップＳ２１ないしステップＳ２６と同じ処理動作を行うのでその説明は省略する。

【0061】

この第２実施例によれば、ステップＳ２０′，Ｓ３０を設けたことにより、複数段階に分けて目標の断面形状に研磨加工していくことができるため、ウエーハＷの断面形状を目標の断面形状となるようにより確実に研磨していくことができる。すなわち、ウエーハＷの研磨しすぎによる不良品の発生をより確実に防止することができ、ウエーハＷの一部分だけが薄くなりすぎたり、厚くなりすぎたりしてしまうことを確実に防止することができる。さらに、研磨加工中にウエーハＷの断面形状が目標の断面形状に加工されているか否かを把握しながら研磨加工を進めることができ、目標の断面形状でないときは加工条件を研磨加工中に変更できるため、定常的に目標の断面形状を有するウエーハＷを得ることが可能となる。

【0062】

上記実施例では、上定盤２１に計測孔５０を設けているが、下定盤２２に計測孔を設けて、下からウエーハＷの下面に赤外レーザ光を照射してウエーハＷの断面形状を測定するようにしてもよい。

【0063】

また、１つのキャリアプレート３０を使用して１つのウエーハＷを研磨する場合について説明したが、複数のキャリアプレート３０を上定盤２１と下定盤２２との間に配置して複数のウエーハＷを同時に研磨していく場合や、１つのキャリアプレートに複数のウエーハＷを配置する場合にも適用できる。

【0064】

さらに、上記実施例では、光学ヘッド１０１は上定盤２１に設けられているが、上定盤２１の中心から径方向へ所定距離離間した位置の上方に光学ヘッドを設け、上定盤２１の回転によって計測孔５０が光学ヘッドの真下に来るごとに光学ヘッドから照射される赤外レーザ光が窓部材５１を介してウエーハＷを照射し、ウエーハＷの断面形状を測定するようにしてもよい。計測孔５０は少なくとも一つあればよいが、上記の所定距離離間した位置の周方向に沿って等間隔に複数形成してもよい。計測孔５０を複数形成する場合は、各計測孔５０に窓部材５１が装着されている。

【0065】

上記実施例はいずれもウエーハＷの両面を研磨する研磨装置について説明したが、ウエーハＷの片面だけを研磨する研磨装置にも適用可能である。

【0066】

また、上記実施例では、ステップＳ２０，Ｓ２０′，Ｓ３０のとき、ステップＳ２１ないしステップＳ２６の処理動作を行っているが、これに限らず、他の加工ステップ動作のときにも、ステップＳ２１ないしステップＳ２６と同様な処理動作を行ってもよい。また、上記実施例では、シリコンウエーハを研磨する場合について説明したが、これに限らず、ガラス、セラミックス、水晶等の薄板状のワークであればよい。

【0067】

この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【符号の説明】

【0068】

１０ 研磨装置
２０ 研磨機
２１ 上定盤（定盤）
２２ 下定盤（定盤）
５０ 計測孔
１００ 形状測定装置
１０１ 光学ヘッド
１１１ 厚さ演算部
１１２ 位置演算部
１１３ 断面形状演算部
２００ 記憶部
３００ 制御装置
Ｗ ウエーハ（ワーク）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】