【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被研磨加工物（シリコンウェハや水晶ウェハ等の電子材料基板等）の上下面を研磨加工する被研磨加工物の研磨方法及び研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大規模集積回路（ＬＳＩ）、超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）やその他の集積回路（ＩＣ）の電子材料基板（以下、ウェハという）として使用されるシリコンウェハ，水晶発振子や振動子、ＳＡＷフィルター等の水晶製品に応用される水晶ウェハ，水晶ブランク，光学系各種部品に使用されるガラス，石英，酸化物ウェハ，その他電子デバイス，電子部品等に適用される各種硬脆材料ウェハは、一連のウェハ製造プロセスで製造される。そして、そのウェハ製造プロセスにおいて、ベース基板としてウェハを高品質化，高精度化するためにラッピングやポリシングと称せられる研磨加工によってウェハ両面又は片面が研磨加工される（非特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
「半導体製造装置用語辞典 第３版 日本半導体製造装置協会編 第１１５〜１２１頁（Ｃ．４ラッピング、Ｃ．５ポリシング）」 日刊工業新聞社 １９４４年１１月３０日発行
【０００４】
【非特許文献２】
「超精密研磨・鏡面加工技術 総合技術資料集 第２５６〜２６２頁（２−１ラッピング装置）」 経営開発センター出版部 昭和６２年１０月３１日発行
【０００５】
【非特許文献３】
「精密加工実用便覧 精密工学会編 第４８２〜４９２頁（４．２．２ラップ盤）」 日刊工業新聞社 ２０００年１２月２６日発行
【０００６】
一般的に、各種電子材料基板となるウェハを高品質，高精度に両面研磨加工する場合、上下定盤を備えた研磨装置が使用される。その研磨装置は、主要部分が回転する上定盤及び下定盤と、その上下定盤の間に挟持されるウェハを保持するキャリヤと、キャリヤを可動するサンギヤ，インターナルギヤ等で構成されている。
具体的な研磨加工方法としては、ウェハを保持したキャリヤを上定盤と下定盤で挟持した状態で上下定盤を相互に対向回転させると共に、前記キャリヤをサンギヤとインターナルギヤで自転公転（遊星運動）させてキャリヤに保持されたウェハを自転公転させ、研磨剤を上下定盤の間に供給しながらウェハの両面を研磨加工している。
通常、ラッピングによる研磨は、研磨剤の砥粒サイズが１μｍ以上の比較的大きな砥粒が使用され、その研磨剤をキャリヤが挟持された上下定盤の間に直接供給して行う研磨加工であり、一方ポリシンクによる研磨は、研磨クロスを両面テープや接着剤等で上下定盤の両研磨面に貼り付け、砥粒サイズが１μｍ以下の超微粒状の研磨剤を研磨クロスが貼られた上下定盤の間に供給して行う研磨加工である。ラッピング研磨も、ポリシンク研磨も、研磨加工それ自体は同様な加工機構であり、上下定盤の材質面では一部差異はあるものの、研磨装置は類似した機構のものが使用される。
【０００７】
一般に、ウェハの研磨加工は、上定盤及び下定盤を対向回転させ、その上下定盤に挟持されているキャリヤを下定盤と同方向に公転させると共に任意方向に自転させて研磨加工を行っている。上定盤の回転と下定盤の回転とキャリヤの公転回転との回転数は、略下定盤の３に対し上定盤が１でキャリヤが１（１・３・１）の回転比率になっている。つまり、キャリヤの公転回転数は、相互に対向回転する上定盤の回転数と下定盤の回転数とを合わせた略１／２の回転数になっている。
【０００８】
次に、この理由を述べる。上定盤の回転による周速をω１、下定盤の回転による周速をω２、キャリヤ（保持されたウェハも同様）の回転による周速をω３とする。そして、上定盤の周速ω１とキャリヤの周速ω３との周速差ωＵとし、下定盤の周速ω２とキャリヤの周速ω３との周速差ωＤとして、周速差をωＵとωＤを等しくする。そして、キャリヤに保持されたウェハは、この上下定盤とキャリヤとの上下面で、それぞれの周速差ωＵ及びωＤによって研磨加工されることになる。
ここで、通常、ウェハの研磨は、上定盤により研磨加工されるウェハの上面側の加工量と下定盤により研磨加工されるウェハの下面側の加工量はできるかぎり均等加工することが要求され、そのため必然的に上下定盤とキャリヤの上下面での周速差ωＵ及びωＤを同等にして研磨加工するようにしている。
そして、上下定盤は同心円上の環状円盤形状になっている関係上、外周縁部と内周縁部の周速差があり、当然、上下定盤の内外周縁部におけるウェハの研磨加工量は差異が生じてくる。そこで、通常、その研磨加工量の差異を少なくする方法としては、上定盤及び下定盤に挟持されているキャリヤ及びそのキャリヤに保持されたウエハを自転させている。この時のキャリヤの自転数は、ラッピング研磨あるいはポリシング研磨等の研磨加工方法の相違やウェハ（被研磨加工物）の材質，形状，寸法，硬さ，加工量等の被研磨加工物の仕様及び加工仕様によって一定時間内で直接的に大きく影響してくる場合や一定時間内では殆ど影響しない、あるいは無視できる程度の場合もあるため、実行上は研磨加工装置の製作メーカーあるいは研磨加工装置を使用する側で任意に決めているのが現状である。
【０００９】
また、キャリヤに保持されたウェハは、上下定盤の間でキャリヤと一体となって可動し、所謂遊星運動と称する自転公転によって研磨加工が行われているが、ウェハが研磨加工されるためには、ウェハが上下定盤に接することが必要であり、キャリヤに保持されているウェハはキャリヤの板厚より厚いことが条件となる。換言すればウェハは、上定盤を支える支点の役割も担っていることになる。つまり、上記ウェハの研磨装置においては、ウェハはキャリヤの自転公転に伴って被加工物として研磨加工されると同時に、自転公転運動において上定盤を支える支点の役割も果たすことにもなっているのである。
通常、ウェハの研磨においては、上方から研磨荷重をウェハに加えて研磨加工を行っているが、その研磨荷重の負荷方法は、上定盤の自重やその上部に鉛や鉄等のブロック重錘を搭載する負荷機構、あるいはエアーシリンダを応用した上定盤の自重を増減させる負荷機構によって行われる。つまり、上定盤は、ウェハの上面を研磨加工する研磨面となる研磨機能として作用する刃物台と研磨荷重となる負荷機能の二つの役目をし、ウェハの研磨加工を適切に行うのに役立てられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ウェハの研磨装置は、上定盤の支える支点となっているウェハが、キャリヤの自転公転に伴って同時に自転公転してその公転に伴って支点が移動する変動支点になっている。そのため、研磨加工中は上定盤を支える支点位置がランダムに変化し、上定盤の水平回転姿勢は非常に不安定なものになる。
このことは、ウェハの研磨加工中において上定盤に垂直方向の回転面振れを誘発、増幅させてしまうことになる。そして、この上定盤の面振れ現象は、研磨加工中、ウェハに対して大変不安定な偏りのある負荷と衝撃等を与えることになってしまうことから、可能な限り小さく抑えることが極めて重要な要素になっている。
【００１１】
しかし、シリコン，水晶，酸化物，ガラスのような硬脆のウェハにおける薄板化研磨加工の場合には、たとえ上定盤の垂直方向の回転面振れが小さくても、この回転振れによってウェハが割れてしまったり、一部が欠けてしまったり、またその欠けやその他で傷が発生してしまうことにもなる。したがって、そのような薄板化研磨加工の場合には、顧客が要求する所望の厚さ仕様（寸法）に限界が生じ、顧客の要求通りの極薄板にする研磨加工ができないのが現状である。たとえ、そのような研磨加工ができたとしても、極めて歩留が悪い事態になってしまう。
また、この上定盤の垂直方向の回転面振れ現象は、当然のことながら、ウェハの品質，精度，加工能率等を低下させる主原因の一つになっており、そのために、高品質なウェハの研磨加工が行われず、加工精度も高精度に仕上げることは極めて困難なことといえる。
【００１２】
このような問題を解決するために従来は、研磨装置の各部機構（回転系、負荷系，その他），定盤，キャリヤ等の精度を上げる改良や研磨加工に使用する研磨材料，部品の種類，構造，物性等の設定，選定あるいは研磨加工条件（回転数，回転比率，負荷，研磨材，研磨布等）を適正化する様々な改善を行って来た。
しかし、これまで行って来たいずれの改良や改善も、ウェハの両面研磨において、ウェハを所望の極薄板に加工できる有効な手段や方法を見出すことはできず、またウェハの研磨加工の品質，精度，加工能率の点においても、目的とする目標数値レベルには到底到達することはできなかった。
【００１３】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、第１の目的は、上定盤の水平回転姿勢を安定させることによって、硬脆材料からなる被研磨加工物の極薄板の研磨加工を可能にすると共に、高品質，高精度の加工が行われ、歩留や加工能率向上が図れる被研磨加工物の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、被研磨加工物の上下面側での等量加工及び等速加工を行うことによって、良好な研磨加工を行って極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が行われる被研磨加工物の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、上下定盤の内外周縁部における研磨加工量の差異をなくすことによって、良好な研磨加工を行って極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が行われる被研磨加工物の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の第４の目的は、被研磨加工物の上下面側での等量加工及び等速加工を行い、また上下定盤の内外周縁部における研磨加工量の差異をなくすことによって、良好な研磨加工を行って極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が行われる被研磨加工物の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の第５の目的は、上下定盤及びキャリヤの駆動制御内容を系統的に制御することによって、極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が行われる被研磨加工物の研磨装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る被研磨加工物の研磨方法は、被研磨加工物を保持したキャリヤを上定盤と下定盤で挟持して該上下定盤を相互に対向回転させ、前記キャリヤを公転方向には回転させずに静止させ自転のみ回転させることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、被研磨加工物を保持したキャリヤの公転を静止させた状態でキャリヤを挟持している上下定盤を相互に対向回転させることにより、まず被研磨加工物の上下面側を同時に研磨加工が可能である。次に、被研磨加工物を保持するキャリヤを公転させず静止させることで、被研磨加工物による上定盤を支える支点が一点に固定され、上定盤の水平回転姿勢が安定し、上定盤の垂直方向の回転面振れが解消される。
つまり、被研磨加工物にかかる研磨荷重が常に一定になり、上定盤の垂直方向の回転面振れによる被研磨加工物にかかる研磨抵抗のランダムな変動，不規則な偏りのある負荷や衝撃等が抑制され、硬脆材料からなる被研磨加工物であっても割れや一部が欠けたり、その欠けやその他要因による傷の発生が防止され、顧客が要求する所望の極薄板の研磨加工が可能となる。また、上定盤の水平回転姿勢が安定することから、必然的に研磨加工が安定し良好になって高品質，高精度の研磨加工が実現可能となり、歩留や加工能率が倍加する。
【００２０】
また、本発明の請求項２に係る被研磨加工物の研磨方法は、前記上下定盤を相互に等速回転させることを特徴とする。
【００２１】
この方法の発明によれば、上下定盤を相互に対向等速回転させることで、上定盤とキャリヤとの周速差と、下定盤とキャリヤとの周速差が等しくなり、上定盤により研磨加工される被研磨加工物の上面側と、下定盤により研磨加工される被研磨加工物の下面側の研磨加工量が等量加工となる。また、被研磨加工物に対して上下が等量の研磨抵抗になるため、被研磨加工物の上下面が等速等量研磨加工となって研磨加工の精度が良好となり、平坦度及び平面度の高い高品質，高精度の研磨加工が可能となると共に、被研磨加工物の割れ，欠け，ひび，傷等の発生は少なく、また被研磨加工物の極薄板の研磨加工が期待される。
【００２２】
本発明の請求項３に係る被研磨加工物の研磨方法は、前記キャリヤの自転方向及び該回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定することを特徴とする。
【００２３】
キャリヤの自転がないとした場合には、環状の上下定盤が回転すると、外周縁部と内周縁部の周速差が発生し、その周速差は、上下定盤の外周縁部に位置する被研磨加工物と上下定盤の内周縁部に位置する被研磨加工物とに研磨加工量の差異となって現れる。しかし、この方法の発明では、キャリヤを自転のみ回転させ、その自転方向及び回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて任意に設定する、即ちラッピング研磨加工やポリシング研磨加工等の研磨加工の相違や材質，形状，寸法，硬さ，加工量等、被研磨加工物の仕様あるいは加工仕様によって大きく影響する場合でも、キャリヤの自転方向及び回転数を任意に設定することにより、上下定盤による内外周縁部での研磨加工量の差異が最低限に抑制されて良好な研磨が行われ、したがって、被研磨加工物の極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が実現できる。
【００２４】
本発明の請求項４に係る被研磨加工物の研磨方法は、前記上下定盤を相互に等速対向回転させ、前記キャリヤの自転方向及び該回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定することを特徴とする。
【００２５】
この方法の発明によれば、上下定盤を等速対向回転させ、キャリヤの自転方向及び回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定することで、被研磨加工物の上下面が等速等量研磨加工となると共に、被研磨加工物の仕様や加工仕様に有効に対処して上下定盤の内外周縁部で同等の研磨加工量となり、研磨加工の極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の研磨加工が実現される。
【００２６】
本発明の請求項５に係る被研磨加工物の研磨装置は、被研磨加工物を保持したキャリヤと、該キャリヤを挟持して相互に対向回転する上下定盤と、該上下定盤を駆動する定盤駆動部と、前記キャリヤを公転方向には回転させずに静止させ自転のみ回転させるキャリヤ駆動部と、前記両駆動部を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
この装置の発明によれば、上下定盤及びキャリヤの駆動制御内容を系統的に制御することにより、被研磨加工物を保持したキャリヤの公転を静止し自転のみ回転させ、その状態でキャリヤを挟持している上下定盤を相互に対向回転させることを可能にしている。つまり、被研磨加工物を保持するキャリヤを自転回転させるものの公転させずに静止させることで、被研磨加工物による上定盤の支える支点が一点に固定され、上定盤の水平回転姿勢が安定し上定盤の垂直方向の回転面振れが解消され、上定盤の垂直方向の回転面振れによる被研磨加工物にかかる研磨抵抗のランダムな変動，不規則な偏りのある負荷や衝撃等が抑制される。したがって、硬脆材料からなる被研磨加工物であっても割れや一部が欠けたり、その欠けやその他の傷による発生が防止され、極薄板の研磨加工が可能となる。また、研磨加工の安定化によって高品質，高精度の研磨加工が実現可能となり、歩留及び加工能率が倍加促進される。
【００２８】
本発明の請求項６に係る被研磨加工物の研磨装置は、前記定盤駆動部には上下定盤を相互に等速で対向回転させる機能が包含されていることを特徴とする。
【００２９】
この装置の発明によれば、定盤駆動部に上下定盤を相互に等速で対向回転させる機能を包含することで、前記請求項２と同様に被研磨加工物の上下で等量及び等速研磨加工となって研磨加工の精度が良好となり、平坦度及び平面度の高い高品質，高精度の研磨が可能となり、また被研磨加工物の割れ，欠け，ひび，傷等の発生は少なくなり、極薄板の研磨加工が実現可能となる。
【００３０】
本発明の請求項７に係る被研磨加工物の研磨装置は、前記キャリヤ駆動部にはキャリヤの自転方向及び該回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定する機能が包含されていることを特徴とする。
【００３１】
この装置の発明によれば、キャリヤ駆動部にキャリヤの自転方向及び該回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に対応させる機能を包含することで、前記請求項３と同様に上下定盤による内外周縁部での研磨加工量の差異が最低限に抑制されて良好な研磨が行われ、被研磨加工物の極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が実現できる。
【００３２】
本発明の請求項８に係る被研磨加工物の研磨装置は、前記定盤駆動部には上下定盤を相互に等速対向回転させる機能が包含され、前記キャリヤ駆動部にはキャリヤの自転方向及び該回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定する機能が包含されていることを特徴とする。
【００３３】
この装置の発明によれば、定盤駆動部に上下定盤を相互に等速対向回転させる機能を包含させ、キャリヤ駆動部にキャリヤの自転方向及び該回転数を被研磨加工物に応じて設定する機能を包含させることで、前記請求項４と同様に、被研磨加工物の上下面が等速等量加工となると共に、被研磨加工物の仕様や加工仕様に有効適切に対処して上下定盤の内外周縁部で同等の研磨加工となり、研磨加工の極薄板化が図れると共に、高品質，高精度の加工が実現できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る被研磨加工物の研磨方法及び研磨装置の実施形態を詳細に説明する。ここにおいて、図１は本発明の一実施形態であるポリシング装置の構成要部の一部切欠斜視図、図２はその構成要部の断面図である。また、図３はポリシング装置の構成を示すブロック図、図４はポリシング装置の構成要部の拡大断面斜視図である。
以下の実施形態では、ポリシングにおける研磨方法及び装置について説明するが、研磨加工原理が同一であるラッピングでも、同様な研磨方法及び装置で実現可能である。
【００３５】
図１及び図２はポリシング装置であるポリシング盤（ラップ盤）の主要部の構成を示し、図３はポリシング装置の全体の構成を示した。ポリシングによる研磨加工は、このポリシング盤を中心にして行われる。
図に示すように、ポリシング盤１は、下定盤２，上定盤３及びウェハ（電子材料基板）１０を保持するキャリヤ１１を備えている。下定盤２は、中心部に貫通孔５が形成された円環状の円盤で構成され、貫通孔５の中心に設けられた駆動軸７に回転可能に支持されている。駆動軸７には下定盤駆動部２１が接続し、下定盤２は、下定盤駆動部２１により駆動軸７を介して回転駆動されて所定方向（例えば、反時計方向）に回転運動する。下定盤２の研磨面２ａには、研磨剤を保持する研磨クロス２ｂが両面テープ又は接着剤等により貼り付けてある。
また、上定盤３は、これもまた中心部に貫通孔６が形成された円環状の円盤で構成され、上定盤３の一部に設けられたフック４を介して貫通孔６の中心に設けられた駆動軸９に接続し、下定盤２とは対向するよう（例えば時計方向）に回転運動を行うようになっている。ここで、駆動軸９には上定盤駆動部２２が接続され、下定盤２と同様に、上定盤３は、上定盤駆動部２２により駆動軸９を介して回転駆動される。
尚、前述の上定盤３は下定盤２と対向するような回転の駆動方法としては、上定盤３の一部に設けられているフック４を用いることなく、上定盤３の中心位置に設けられ、上定盤３の直結している中心軸１４の上部に別の駆動部を設けて中心軸１４を駆動し、直接、上定盤３に回転運動を与える方式のものもある。上定盤３にも、下定盤２と全く同様に研磨面３ａに研磨剤を保持する研磨クロス３ｂが両面テープ又は接着剤等により貼り付けてある。
【００３６】
因みに、ラッピング研磨を行う場合は、上下定盤３，２の研磨面３ａ，２ａには、研磨剤を保持する研磨クロス３ｂ，２ｂは貼り付けず、上下定盤３，２の研磨面３ａ，２ａを直接露出させた状態で行う。尚、研磨面３ａ，２ａには、研磨剤を保持する碁盤目状あるいは同心円状のような目切溝が形成されている。そして、実際の加工を行う場合には、上定盤３は、キャリヤ１１に保持されたウェハ１０の上面に接するように設置される。
【００３７】
次に、下定盤２の貫通孔５の中心には、駆動軸８の駆動により回転するサンギヤ１２が下定盤２の研磨面２ａ上に突出して設けられており、下定盤２の外周面外には、内円周面に切歯を有するインターナルギヤ１３が下定盤２の研磨面２ａ上に突出して設けられている。
一方、図３に示したように、サンギヤ１２にはサンギヤキャリヤ駆動部２３が接続され、インターナルギヤ１３にはインターナルギヤキャリヤ駆動部２４が接続されている。キャリヤ１１は、サンギヤキャリヤ駆動部２３により作動するサンギヤ１２とインターナルギヤキャリヤ駆動部２４により作動するインターナルギヤ１３の両ギヤを介して回転駆動される。つまり、キャリヤ１１は、前記サンギヤ１２とインターナルギヤ１３の相互作用によって任意の方向に自転するようになっている。
【００３８】
前述のキャリヤ１１は、ウェハ１０の板厚より薄く形成された歯車状円板で、この円板にはウェハ１０を保持するための取付孔１１ａが複数箇所均等に形成され、外縁部には切歯１１ｂが形成されている。ウェハ１０は、シリコンウェハ，磁気ディスク基板，マスクガラス基板，水晶発振子基板，酸化物ウェハ等の電子材料となる基板（被研磨加工物）からなり、キャリヤ１１の取付孔１１ａに必要枚数装着される。
このキャリヤ１１は、外縁部に形成された切歯１１ｂが下定盤２の内周面内に設けられたサンギヤ１２と下定盤２の外周面外に設けられたインターナルギヤ１３に噛合し、相互に対向回転する上下定盤３，２に挟持された状態で上下定盤３，２間を滑りながら任意方向に向かって自転するようになっている。これに伴いキャリヤ１１に保持されたウェハ１０も、キャリヤ１１の回転に合体して自転運動する。そして、研磨加工が行われる際には、キャリヤに保持されたウェハ１０の上下面が回転する上下定盤３，２にそれぞれ接触した状態でウェハ１０は研磨加工される。図１においては、図が複雑になる関係上、キャリヤ１１が一枚図示されているが、実際には図２に示すように複数枚配置され、ウェハ１０が複数のキャリヤ１１に保持されて多くのウェハ１０が同時に研磨加工できるようになっている。
【００３９】
前述の上定盤３は、その中心位置に設けられた中心軸１４に支持されているが、この中心軸１４は、単に上定盤３を支持するだけでなく上定盤３に対して二通りの働きを果たしている。
その一つは、中心軸１４の上部に取り付けられているエアーや油圧シリンダー等の負荷的機構により、中心軸１４を介して上定盤３からウェハ１０に対する押圧力を調整し負荷する役目である。二つ目は、加工前後にキャリヤ１１やウェハ１０のセットや取り出す際に、上記の中心軸１４に取り付けられているエヤーや油圧シリンダー等の作動的な機構により中心軸１４を介し、この上定盤３の上下方向の移動を行う役目も果たしている。
【００４０】
上定盤３の上方には、研磨剤を供給するための研磨剤供給手段１５が設けられ、研磨剤供給手段１５には、ノズル１７と供給ホッパ１８と供給管１６とが設けられている。供給ホッパ１８は、全周に亘って凹溝が形成されたリング状の部材で構成され、その凹溝の底部には複数の穴が設けられ、この穴から上定盤３を貫通するパイプ状の供給管１６が複数箇所に接続されている。供給ホッパ１８の上方にはノズル１７が配置され、このノズル１７から供給ホッパ１８内に適量の研磨剤が供給される。そして、供給ホッパ１８内に供給された研磨剤は、複数の供給管１６を通してキャリヤ１１が介装された上下定盤３，２間のスペース１９内に供給される。このようにして供給された研磨剤は、キャリア１１に保持されたウェハ１０の上下面と上定盤３及び下定盤２の研磨面３ａ，２ａ上の研磨クロス３ｂ，２ｂとの微小な隙間に入り込む。
【００４１】
そして、キャリア１１の回転（自転のみ回転）や上定盤３及び下定盤２の回転に伴ってウェハ１０の上下面を研磨加工する。研磨剤には、アルミナ粉末、酸化セリウム、シリカなどの微粒子状の素材が使用され、ウェハ１０の材質、形状及び厚さ等の仕様及び要求される品質、精度、加工時間等の加工仕様によって砥粒番号（砥粒サイズ）＃１０００，＃２０００，＃３０００等から１／１００μｍ，１／１０００μｍの超微粒子の中から適当な種類、材質やサイズの砥粒が選ばれる。選定された研磨剤は、ウェハ１０の仕様及び加工仕様に応じて適宜流量が制御される。
【００４２】
上記ポリシング盤１を備えた研磨装置は、図２に示したように、ウェハ１０を保持したキャリヤ１１を上下定盤３，２間に介装した状態で加工が進められるが、図３に示した如く、この装置による研磨加工は駆動制御手段２０による制御により行われる。
駆動制御手段２０は、下定盤駆動部２１及び上定盤駆動部２２とサンギヤキャリヤ駆動部２３及びインターナルギヤキャリヤ駆動部２４を一括して制御するもので、プログラム制御部２５と手動制御部２６とを備えている。プログラム制御部２５では、ウェハ１０の加工仕様等の入力データに基づいて、回転比率，回転数や加工時間等がプログラムされ、始動から停止までを全て自動で行う。一方の手動制御部２６は、操作スイッチ等が備えられて、ウェハ１０の加工状態をモニタリンクしながら手動で操作するようになっている。
【００４３】
次に、本実施態様のポリシング装置を用いてウェハをポリシング（ポリシングによる研磨加工）の実際の手順を説明する。
最初にポリシング盤１の上定盤３を上げ、下定盤２の所定の位置にキャリヤ１１を配置してキャリヤ１１の取付孔１１ａにシリコンウェハ等からなるウェハ１０を装入しセットする。次に、上定盤３を下に戻してウェハ１０の上下面に上下定盤３，２の研磨面３ａ，２ａ上の研磨クロス３ｂ，２ｂが軽く接するようにしてウェハ１０を上下定盤３，２で挟持する。
【００４４】
そして、上定盤３の上方に位置する供給ホッパ１８から供給管１６を通して研磨剤を上下定盤３，２の間のスペース１９内に供給し、上下定盤３，２を公転回転し、同時にキャリヤ１１の自転方向の回転を開始する。図４に示す如く上定盤３を時計方向Ａに、下定盤２を上定盤３と対向（逆方向）になる反時計方向Ｂにして、上下定盤３，２が相互に等速で対向方向に回転させる。同時に、キャリヤ１１の公転方向の回転を静止させた状態でキャリヤ１１の自転方向の回転を、時計方向Ｃ又は反時計方向Ｄに回転させる。即ち、キャリヤ１１は公転方向には回転させずに静止させたままにし、自転のみ時計方向Ｃ又は反時計方向Ｄに回転させて研磨加工を開始する。これによって、上下定盤３，２の研磨クロス３ｂ，２ｂとウェハ１０の上下面との間に研磨剤が浸入し、ウェハ１０の両面が研磨される。
【００４５】
上下定盤３，２の回転は、ウェハ（被研磨加工物）１０の種類，材質等の仕様によって回転数，加工時間等が異なり、駆動制御手段２０によって自動的に予めプログラムされた制御手順に従って下定盤駆動部２１及び上定盤駆動部２２を介して上下定盤３，２を回転させる。
【００４６】
一方、キャリヤ１１の自転方向及び回転数については次のように設定する。キャリヤ１１の自転方向及び回転数も、ポリシングあるいはラップ等の研磨加工方法の相違やウェハ１０の材質，形状，寸法，硬さ，加工量等のウェハ（被研磨加工物）１０の仕様及び加工仕様によって様々に異なってくる。そこで、前述の研磨加工方法の相違やウェハ１０の材質，形状，寸法，硬さ，加工量等のウェハ（被研磨加工物）１０の仕様及び加工仕様により、その時、その場合の研磨加工量及び研磨加工速度を把握し、学習することによってキャリヤ１１の自転方向及び回転数を適宜決定し、サンギヤキャリヤ駆動部２３及びインターナルギヤキャリヤ駆動部２４によりサンギヤ１２及びインターナルギヤ１３を介してキャリヤ１１を回転駆動させて研磨を行う。
【００４７】
ここで、前述したそれぞれの場合の研磨加工量及び研磨加工速度についての計測手段は、色々な方法が採用できる。例えば、本ポリシング研磨装置に組み込まれていない計測機器を用いて測定する方法、あるいは本ポリシング研磨装置の駆動制御手段２０に組み込まれた計測機器、センサー等により自動的に計測及び検出する方法などである。
さらに、前述したそれぞれについての場合の研磨加工量及び研磨加工速度のデーター処理方法及びそのデーターを使用してのキャリヤ１１の自転方向及び回転数の決定とサンギヤキャリヤ駆動部２３及びインターナルギヤキャリヤ駆動部２４により、サンギヤ１２及びインターナルギヤ１３を介してキャリヤ１１を手動又は自動で回転駆動制御する方法もある。
【００４８】
例えば、前述の研磨加工量及び研磨加工速度のデーター処理方法については、先ず本ポリシング研磨装置に装備、組込んだあるいは別に設けた研磨加工速度学習プログラム機器（機能）によって、ソフトデータとして収集及び蓄積しておく。そして、手動の場合は、上記研磨加工速度学習プログラム機器（機能）データー数値を作業者が読み取り、ウェハ１０の加工状態をモニタリングしながら手動で操作し、上下定盤３，２の回転数及びキャリヤ１１の自転方向，回転数を決定し手動制御部２６を介しマニュアル操作する方法が、一方、自動の場合は、上記研磨加工速度学習プログラム機器（機能）データー数値を自動的に適宜プログラム制御部２５に信号を送ることにより、プログラム制御部２５においてキャリヤ１１の自転方向及び回転数を適宜決定し、サンギヤキャリヤ駆動部２３及びインターナルギヤキャリヤ駆動部２４により、サンギヤ１２及びインターナルギヤ１３を介してキャリヤ１１の回転方向、回転数を自動制御する方法などが採用できる。
【００４９】
このようにして、両面ポリシング加工において、φ５０（５０ｍｍφ）の酸化物ウェハのポリシング研磨加工を行った所、加工が良好に行われて、所望のｔ＝２７μｍの極薄板が得られ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー干渉縞測定において、干渉縞のない（干渉縞数：０本レベル）の平坦度，平面度の高い精度の酸化物ウェハの薄板が得られた。
また、３Ｂ（３インチのキャリヤ用）サイズ両面ポリシング加工において、φ１０（１０ｍｍφ）の水晶ブランクウェハのポリシング研磨加工を行った所、加工が良好に行われて、所望のｔ＝１６μｍの極薄板が得られ、Ｈｅ−Ｎｅレーザー干渉縞測定において、干渉縞のない平坦度，平面度の高い精度の水晶ブランクウェハの薄板が得られた。
【００５０】
即ち、キャリヤ１１を公転方向には回転させないで静止したままの状態で、研磨加工が行われることにより、電子材料基板（ウェハ１０）にかかる研磨抵抗のランダムな変動，不規則な偏りのある負荷や衝撃等が抑制され、割れ，欠けや傷の発生が防止されて極薄板加工が可能になり、また平坦度，平面度の高い高精度の研磨加工が行われる。
上下定盤３，２は、相互に所定の同一回転数で対向回転にするので、ウェハの上下面で等量等速加工となって、割れ，ひび，傷の発生が防止され、板厚の薄い極薄板のウェハの研磨加工が実現可能となる。
また、キャリヤ１１の自転方向及び回転数をウェハ（電子材料基板）１０の仕様及び加工量等の加工仕様により任意に設定することによって、研磨加工が良好になって、平坦度，平面度の高い精度のウェハが得られる。
【００５１】
上記本発明の実施形態においては、被研磨加工物の対象物としてシリコンウェハ，磁気ディスク基板，マスクガラス基板，水晶発振子基板及び酸化物ウェハ等の電子材料基板を挙げたが、これ以外にもセラミック，プラスチックや金属基板等の被研磨加工物の研磨加工にも、本発明の研磨方法及び研磨装置が適用可能である。
また、キャリヤの取付孔の形状や大きさを変えることで、研磨加工対象物となる被研磨加工物は、円板状以外に四角形状あるいは多角形状の電子材料基板を研磨加工処理することが可能である。
本発明の被研磨加工物の研磨方法及び装置は、シリコンウェハ，磁気ティスク基板等の電子材料基板が主に研磨対象物になるが、これ以外に光学分野や精密機械分野等で用いられる材料の研磨加工にも、適用できるものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る被研磨加工物の研磨方法及び装置によれば、被研磨加工物を保持したキャリヤの公転を静止させた状態で上下定盤を相互に対向回転させ、またキャリヤを自転のみ回転させることで、被研磨加工物の上下面で研磨抵抗の均衡が図られ、また上定盤の水平回転姿勢が安定する。
したがって、被研磨加工物の上下面の均一な研磨が期待され、また上定盤の垂直方向の回転面振れに起因する偏りのある負荷や衝撃等が抑制され、硬脆材料からなる被研磨加工物であっても割れや一部が欠けたり、その欠けやその他による傷の発生が防止され、極薄板の研磨加工が可能となる。また、高品質，高精度の研磨加工が実現可能となって、歩留及び加工能率が向上する。
【００５３】
また、本発明の研磨方法及び研磨装置によれば、上下定盤を相互に対向等速回転させることで、被研磨加工物の上下面側の等量加工及び等速研磨加工となって研磨加工の精度が良好となり、平坦度及び平面度の高い高品質，高精度の研磨加工が保証される。また、被研磨加工物の割れ，欠け，ひび，傷等の発生は少なく、極薄板の研磨加工の実現が可能となる。
【００５４】
さらに、本発明の研磨方法及び研磨装置によれば、被研磨加工物の仕様及び加工仕様によって上下定盤による内外周縁部での研磨加工量の差異が著しなる被研磨加工物を加工する場合においても、キャリヤの自転方向及び回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定することにより、上下定盤による内外周縁部での研磨加工量の差異がなくなる。つまり、被研磨加工物の仕様や加工仕様に適切に対処して高品質，高精度の研磨加工が得られることになる。
【００５５】
また、本発明の研磨方法及び研磨装置によれば、上下定盤を等速対向回転させ、被研磨加工物の上下面で等速等量加工となると共に、キャリヤの自転方向及び回転数を被研磨加工物の仕様及び加工仕様に応じて設定することで、上下定盤の内外周縁部で研磨加工量の差異が極めて抑制，制御され、被研磨加工物の極薄板化が図れ、高品質，高精度の研磨加工が実現できる。
【００５６】
さらに、本発明の研磨装置によれば、上下定盤及びキャリヤの駆動制御内容を系統的に制御することによって、上定盤の水平回転姿勢を安定させ、不規則な偏りのある負荷や衝撃等を制御すると共に、被研磨加工物全体でどの場所（部分）でも加工量に偏りのない加工状態を与えることができる。そのため、被研磨加工物は偏りのある負荷や衝撃等がかかることなく、被研磨加工物の加工量も極めて均一でバラツキのないものにできる。即ち、被研磨加工物の極薄板の研磨加工及び高品質，高精度の研磨加工を実現可能にし、その上歩留及び加工能率を向上させる効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置一実施形態であるポリシング装置の構成要部を示す一の部切欠傾視図である。
【図２】上記ポリシング装置の構成要部の断面図である。
【図３】上記ポリシング装置の構成を示すブロック図である。
【図４】上記ポリシング装置の構成要部を拡大した断面斜視図である。
【符号の説明】
２ 下定盤
３ 上定盤
１０ ウェハ
１１ キャリヤ
２０ 駆動制御手段
２１ 下定盤駆動部
２２ 上定盤駆動部
２３ サンギヤキャリヤ駆動部
２４ インターナルギヤキャリヤ駆動部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus for a workpiece to be polished by polishing upper and lower surfaces of a workpiece (such as an electronic material substrate such as a silicon wafer or a quartz wafer).
[0002]
[Prior art]
Silicon wafers used as electronic material substrates (hereinafter referred to as wafers) for large-scale integrated circuits (LSI), very large-scale integrated circuits (VLSI) and other integrated circuits (ICs), crystal oscillators and resonators, SAW filters, etc. Quartz wafers applied to various quartz products, quartz blanks, glass used for various optical components, quartz, oxide wafers, and other various hard and brittle material wafers applied to electronic devices and electronic components are a series of wafers Manufactured in a manufacturing process. Then, in the wafer manufacturing process, both sides or one side of the wafer are polished by polishing called lapping or polishing in order to improve the quality and precision of the wafer as a base substrate (see Non-Patent Documents 1 to 3). ).
[0003]
[Non-patent document 1]
“Semiconductor Manufacturing Equipment Glossary, 3rd Edition, Japan Semiconductor Manufacturing Equipment Association, pp. 115-121 (C.4 wrapping, C.5 polishing)” Published by Nikkan Kogyo Shimbun, November 30, 1944
[0004]
[Non-patent document 2]
"Ultra-precision polishing / mirror surface finishing technology technical documents, 256-262 pages (2-1 wrapping device)" Published by Management Development Center Publishing Department October 31, 1987
[0005]
[Non-Patent Document 3]
"Handbook of Precision Processing, Precision Engineering Society, pp. 482-492 (4.2.2 lapping machine)" Published by Nikkan Kogyo Shimbun, December 26, 2000
[0006]
2. Description of the Related Art In general, when a wafer serving as various electronic material substrates is subjected to high-quality and high-precision double-side polishing, a polishing apparatus having upper and lower platens is used. The polishing apparatus includes an upper surface plate and a lower surface plate whose main parts rotate, a carrier holding a wafer sandwiched between the upper and lower surface plates, a sun gear, an internal gear, and the like that move the carrier. .
As a specific polishing method, a carrier holding a wafer is sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate, and the upper and lower surface plates are rotated opposite to each other, and the carrier is rotated by a sun gear and an internal gear. (Movement) to revolve the wafer held by the carrier, and polishing both surfaces of the wafer while supplying an abrasive between the upper and lower platens.
Usually, polishing by lapping is a polishing process in which relatively large abrasive grains having an abrasive grain size of 1 μm or more are used, and the abrasive is supplied directly between the upper and lower platens holding the carrier. On the other hand, for polishing with a polysink, a polishing cloth is attached to both polishing surfaces of the upper and lower platens with a double-sided tape or an adhesive, and an ultrafine abrasive having an abrasive size of 1 μm or less is attached to the upper and lower polishing pads. This is a polishing process that is performed by supplying between the boards. Both the lapping polishing and the polysink polishing have the same processing mechanism as the polishing process itself, and although there are some differences in the material of the upper and lower platens, a polishing apparatus having a similar mechanism is used.
[0007]
Generally, in the polishing process of a wafer, the upper platen and the lower platen are opposed to each other, and the carrier held between the upper and lower platens is revolved in the same direction as the lower platen and is rotated in an arbitrary direction to perform the polishing process. I have. The number of rotations of the rotation of the upper platen, the rotation of the lower platen, and the revolving rotation of the carrier is such that the rotation ratio of the upper platen is 1 and the carrier is 1 (1.3.1) to 3 of the lower platen. I have. In other words, the revolving speed of the carrier is approximately half the sum of the speed of the upper surface plate and the speed of the lower surface plate rotating opposite to each other.
[0008]
Next, the reason will be described. The peripheral speed due to the rotation of the upper surface plate is ω1, the peripheral speed due to the rotation of the lower surface plate is ω2, and the peripheral speed due to the rotation of the carrier (the same holds for the held wafer) is ω3. The difference between the peripheral speeds ωU and ωD is defined as the peripheral speed difference ωU between the peripheral speed ω1 of the upper surface plate and the peripheral speed ω3 of the carrier, and the peripheral speed difference ωD between the peripheral speed ω2 of the lower surface plate and the peripheral speed ω3 of the carrier. Are equal. Then, the wafer held by the carrier is polished on the upper and lower surfaces of the upper and lower platens and the carrier by the respective peripheral speed differences ωU and ωD.
Here, usually, when polishing the wafer, it is required that the processing amount on the upper surface side of the wafer polished by the upper platen and the processing amount on the lower surface side of the wafer polished by the lower platen be processed as evenly as possible. Therefore, the peripheral speed differences ωU and ωD between the upper and lower platens and the upper and lower surfaces of the carrier are inevitably made equal to each other for polishing.
Since the upper and lower lapping plates have a concentric circular disk shape, there is a peripheral speed difference between the outer rim and the inner rim. Naturally, the polishing amount of the wafer at the inner and outer rims of the upper and lower lapping plates is different. Will occur. Therefore, as a method of reducing the difference in the amount of polishing, the carrier sandwiched between the upper and lower stools and the wafer held by the carrier are usually rotated. The number of rotations of the carrier at this time depends on the specification of the workpiece to be polished, such as the difference in the polishing method such as lapping or polishing, the material, shape, size, hardness, and the amount of the wafer (the workpiece). Depending on the processing specifications, it may have a large effect directly within a certain period of time, or it may have little or no effect within a certain period of time. It is the current situation that the decision is made arbitrarily.
[0009]
In addition, the wafer held by the carrier is movable together with the carrier between the upper and lower platens, and is polished by a revolving revolution called so-called planetary motion. Requires that the wafer be in contact with the upper and lower platens, and that the wafer held by the carrier be thicker than the carrier. In other words, the wafer also serves as a fulcrum for supporting the upper platen. In other words, in the above wafer polishing apparatus, the wafer is polished as a workpiece along with the rotation of the carrier, and at the same time, plays a role of a fulcrum that supports the upper surface plate in the rotation and orbital motion. It is.
Usually, in the polishing of a wafer, polishing is performed by applying a polishing load to the wafer from above, and the method of applying the polishing load is based on its own weight of the upper platen or a block weight such as lead or iron. Or a load mechanism that increases / decreases the weight of the upper stool using an air cylinder. In other words, the upper stool serves as a tool post serving as a polishing function serving as a polishing surface for polishing the upper surface of the wafer and a load function serving as a polishing load, and is useful for appropriately performing the polishing process on the wafer. Has been.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described wafer polishing apparatus, the wafer serving as a fulcrum supported by the upper platen is a revolving fulcrum in which the wafer revolves at the same time as the carrier revolves and the fulcrum moves with the revolving motion. Therefore, during the polishing process, the fulcrum position supporting the upper stool changes randomly, and the horizontal rotation posture of the upper stool becomes very unstable.
This induces and amplifies the vertical rotation of the rotating surface of the upper surface plate during the polishing of the wafer. It is extremely important to suppress the surface runout phenomenon of the upper surface plate as small as possible because the surface vibration phenomenon causes a very unstable biased load and impact to the wafer during the polishing process. Elements.
[0011]
However, in the case of thinning polishing on hard and brittle wafers such as silicon, quartz, oxide, and glass, even if the vertical rotation of the upper surface plate is small, the rotation can break the wafer. In some cases, the chip may be lost, or a part may be chipped, or the chipped or otherwise may cause damage. Therefore, in the case of such a thinning polishing process, there is a limit to a desired thickness specification (dimension) required by a customer, and at present, it is impossible to perform an ultrathin polishing process as requested by the customer. Even if such polishing can be performed, the yield is extremely poor.
In addition, the vertical run-out of the upper platen is, of course, one of the main causes of deterioration in wafer quality, accuracy, processing efficiency, and the like. Therefore, it can be said that it is extremely difficult to finish the workpiece with high precision without polishing.
[0012]
Conventionally, in order to solve such a problem, the mechanism of each part of the polishing apparatus (rotating system, load system, etc.), the improvement of the accuracy of the platen, the carrier, etc., the polishing material used for polishing, the type of parts, Various improvements have been made to set and select the structure and physical properties and to optimize the polishing processing conditions (number of rotations, rotation ratio, load, abrasive material, polishing cloth, etc.).
However, none of the improvements and improvements that have been made to date can find an effective means or method for processing a wafer into a desired ultra-thin plate in the double-side polishing of the wafer. In terms of accuracy and processing efficiency, the target numerical value level could not be reached.
[0013]
The present invention has been made in view of the above, and a first object of the present invention is to stabilize the horizontal rotation posture of an upper surface plate, thereby enabling polishing of an extremely thin plate of a workpiece to be polished made of a hard and brittle material. Another object of the present invention is to provide a polishing method and a polishing apparatus for a workpiece to be polished in which high-quality and high-precision processing is performed and yield and processing efficiency are improved.
[0014]
A second object of the present invention is to perform equal polishing and constant speed processing on the upper and lower surfaces of a workpiece to be polished, thereby achieving good polishing and achieving ultra-thin plates, and achieving high quality and high precision. An object of the present invention is to provide a polishing method and a polishing apparatus for a workpiece to be polished in which the above-mentioned processing is performed.
[0015]
A third object of the present invention is to eliminate differences in the amount of polishing at the inner and outer peripheral edges of the upper and lower platens, thereby achieving good polishing to achieve ultra-thin plates and performing high-quality, high-precision processing. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for polishing a workpiece to be polished.
[0016]
A fourth object of the present invention is to perform equal processing and uniform speed processing on the upper and lower surfaces of a workpiece to be polished, and to eliminate a difference in the amount of polishing between the inner and outer peripheral edges of the upper and lower platens, thereby achieving a favorable processing. An object of the present invention is to provide a polishing method and a polishing apparatus for a workpiece to be polished, which can achieve ultra-thin plates by performing polishing, and perform high-quality, high-precision processing.
[0017]
A fifth object of the present invention is to systematically control the drive control of the upper and lower platens and the carrier, thereby achieving an extremely thin plate and polishing a workpiece to be polished to perform high-quality and high-precision processing. It is to provide a device.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a method of polishing a work to be polished according to claim 1 of the present invention comprises: holding a carrier holding a work to be polished between an upper surface plate and a lower surface plate; It is characterized in that the carrier is rotated oppositely, the carrier is stationary without rotating in the revolving direction, and only the rotation is performed.
[0019]
According to the present invention, the upper and lower surfaces of the work to be polished are first rotated by rotating the upper and lower platens holding the carrier opposite each other while the orbit of the carrier holding the work to be polished is stationary. Polishing is possible at the same time. Next, the carrier holding the workpiece to be polished is stationary without revolving, so that the fulcrum supporting the upper platen by the workpiece to be polished is fixed at one point, and the horizontal rotation posture of the upper platen is stabilized, Vertical plane rotation of the board is eliminated.
In other words, the polishing load applied to the work to be polished is always constant, the fluctuation of the polishing resistance applied to the work to be polished due to the run-out of the rotating surface of the upper platen in the vertical direction, the load or the impact having irregular bias. This prevents cracking and partial chipping even of a work piece made of hard and brittle material, and prevents the occurrence of scratches due to the chipping and other factors. It becomes possible. Further, since the horizontal rotation posture of the upper surface plate is stabilized, the polishing process is inevitably stabilized and improved, so that high-quality and high-precision polishing can be realized, and the yield and the processing efficiency are doubled.
[0020]
Further, a polishing method of a workpiece to be polished according to claim 2 of the present invention is characterized in that the upper and lower platens are mutually rotated at a constant speed.
[0021]
According to the invention of this method, by rotating the upper and lower platens at constant speed opposite to each other, the peripheral speed difference between the upper platen and the carrier becomes equal to the peripheral speed difference between the lower platen and the carrier. The amount of polishing on the upper surface side of the workpiece to be polished by the lower surface plate is equal to the amount of polishing on the lower surface side of the workpiece by the lower surface plate. In addition, since the upper and lower surfaces of the object to be polished have the same amount of polishing resistance, the upper and lower surfaces of the object to be polished are polished at the same speed, and the polishing accuracy is improved, and the flatness and flatness are improved. It is possible to perform high-quality, high-precision polishing with low cracks, chips, cracks, scratches, and the like on the polished object, and it is expected to polish an extremely thin plate of the polished object.
[0022]
A polishing method for a workpiece to be polished according to claim 3 of the present invention is characterized in that the rotation direction and the number of rotations of the carrier are set according to the specifications and processing specifications of the workpiece.
[0023]
Assuming that the carrier does not rotate, when the annular upper and lower platens rotate, a peripheral speed difference occurs between the outer peripheral edge and the inner peripheral edge, and the peripheral speed difference is located at the outer peripheral edge of the upper and lower platens. The difference in polishing amount appears between the workpiece to be polished and the workpiece to be polished located on the inner peripheral edge of the upper and lower platens. However, in the invention of this method, the carrier is rotated only in rotation, and the rotation direction and the number of rotations are arbitrarily set according to the specifications and processing specifications of the workpiece to be polished, that is, polishing such as lapping polishing or polishing polishing. Even if the difference in processing and the material, shape, size, hardness, processing amount, etc. greatly affect the specifications of the workpiece to be polished or the processing specifications, the upper and lower limits can be set by arbitrarily setting the rotation direction and rotation speed of the carrier. The difference in the amount of polishing at the inner and outer peripheral edges by the disc is suppressed to a minimum, and good polishing is performed. Therefore, the workpiece to be polished can be made extremely thin, and high-quality, high-precision processing can be realized. .
[0024]
The polishing method for a workpiece to be polished according to claim 4 of the present invention comprises rotating the upper and lower platens at a constant speed to each other, and setting the rotation direction and the number of rotations of the carrier to the specifications and processing specifications of the workpiece. It is set in accordance with this.
[0025]
According to the invention of this method, the upper and lower surfaces of the workpiece are polished by rotating the upper and lower platens at a constant speed and setting the rotation direction and the number of rotations of the carrier according to the specifications and processing specifications of the workpiece. Is a constant-speed equal-amount polishing process, and at the same time the inner and outer peripheral edges of the upper and lower platens effectively deal with the specifications and processing specifications of the workpiece to be polished, thereby achieving ultra-thin polishing. High quality and high precision polishing can be realized.
[0026]
A polishing apparatus for a workpiece to be polished according to claim 5 of the present invention comprises a carrier holding a workpiece to be polished, an upper and lower platen sandwiching the carrier and rotating opposite to each other, and driving the upper and lower platen. It is characterized by comprising a surface plate drive unit, a carrier drive unit that stops the carrier without rotating in the revolving direction and rotates only the rotation, and a drive control unit that controls both the drive units.
[0027]
According to the invention of this apparatus, by controlling systematically the drive control contents of the upper and lower platens and the carrier, the revolving of the carrier holding the workpiece to be polished is stopped and only the rotation is performed, and the carrier is held in that state. This makes it possible to rotate the upper and lower platens facing each other. In other words, by rotating the carrier holding the work to be polished and rotating it, but not revolving, the fulcrum supported by the work to be polished on the upper surface plate is fixed at one point, and the horizontal rotation posture of the upper surface plate is stable. The vertical rotation of the upper surface plate has been eliminated, and the random fluctuation of the polishing resistance on the workpiece to be polished due to the vertical surface rotation of the upper surface plate, irregularly biased loads and impacts, etc. Is suppressed. Therefore, even a work to be polished made of a hard and brittle material is prevented from being cracked or partially chipped, or the occurrence of the chipping or other scratches, and the polishing of an extremely thin plate can be performed. Further, by stabilizing the polishing process, a high-quality and high-precision polishing process can be realized, and the yield and the processing efficiency are doubled.
[0028]
The polishing apparatus for a workpiece to be polished according to claim 6 of the present invention is characterized in that the platen drive section includes a function of rotating the upper and lower platens at a constant speed to face each other.
[0029]
According to the invention of this apparatus, the platen drive unit includes a function of rotating the upper and lower platens opposite to each other at a constant speed, so that the same amount and the same amount can be obtained above and below the workpiece to be polished in the same manner as in the second aspect. High-speed polishing enables high-precision polishing with high flatness and flatness, enabling high-precision polishing with high flatness and flatness, and less occurrence of cracks, chips, cracks, scratches, etc. on the workpiece. Thus, polishing of an extremely thin plate can be realized.
[0030]
In the apparatus for polishing a workpiece to be polished according to claim 7 of the present invention, the carrier driving section includes a function of setting the rotation direction and the number of rotations of the carrier according to the specifications and processing specifications of the workpiece. It is characterized by having.
[0031]
According to the invention of this apparatus, the carrier driving unit includes a function of making the rotation direction and the number of rotations of the carrier correspond to the specification and the processing specification of the workpiece to be polished, so that the upper and lower platens are similar to the above-mentioned claim 3. As a result, the difference in the amount of polishing at the inner and outer peripheral edges is suppressed to a minimum, good polishing is performed, the workpiece to be polished can be made extremely thin, and high-quality, high-precision processing can be realized.
[0032]
In the apparatus for polishing a workpiece to be polished according to claim 8 of the present invention, the platen drive unit includes a function of rotating the upper and lower platens at a constant speed to each other, and the carrier drive unit includes a rotation direction of the carrier. And a function of setting the number of revolutions in accordance with the specifications of the workpiece to be polished and the processing specifications.
[0033]
According to the invention of this apparatus, the function of rotating the upper and lower platens at a constant speed to each other is included in the platen drive unit, and the rotation direction and the number of rotations of the carrier are set in the carrier drive unit according to the workpiece to be polished. As described in claim 4, the upper and lower surfaces of the workpiece to be polished are processed at the same speed and the same amount, and the upper and lower surfaces of the workpiece to be polished are effectively and appropriately dealt with. The same polishing process is performed on the inner and outer peripheral edges of the surface plate, so that the polishing process can be made extremely thin and high quality and high precision processing can be realized.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method and apparatus for polishing a workpiece to be polished according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a main part of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the polishing apparatus, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional perspective view of a main part of the configuration of the polishing apparatus.
In the following embodiments, a polishing method and apparatus for polishing will be described. However, a similar polishing method and apparatus can be used for lapping with the same polishing principle.
[0035]
1 and 2 show the configuration of a main part of a polishing machine (lapping machine) as a polishing apparatus, and FIG. 3 shows the entire configuration of the polishing apparatus. Polishing by polishing is performed centering on the polishing board.
As shown in the drawing, the polishing machine 1 includes a lower surface plate 2, an upper surface plate 3, and a carrier 11 for holding a wafer (electronic material substrate) 10. The lower surface plate 2 is formed of an annular disk having a through hole 5 formed at the center thereof, and is rotatably supported by a drive shaft 7 provided at the center of the through hole 5. A lower surface plate driving unit 21 is connected to the drive shaft 7, and the lower surface plate 2 is rotationally driven by the lower surface plate driving unit 21 via the drive shaft 7 and rotates in a predetermined direction (for example, counterclockwise). A polishing cloth 2b for holding an abrasive is attached to a polishing surface 2a of the lower stool 2 with a double-sided tape or an adhesive.
The upper platen 3 is also formed of an annular disk having a through hole 6 formed in the center, and the center of the through hole 6 is provided via a hook 4 provided in a part of the upper platen 3. Is connected to the drive shaft 9 provided in the lower surface plate 2 so as to rotate (for example, clockwise) so as to face the lower surface plate 2. Here, the upper surface plate driving unit 22 is connected to the drive shaft 9, and the upper surface plate 3 is driven to rotate by the upper surface plate driving unit 22 via the driving shaft 9, similarly to the lower surface plate 2.
In addition, as a driving method of the rotation so that the upper platen 3 is opposed to the lower platen 2, the center position of the upper platen 3 is used without using the hook 4 provided in a part of the upper platen 3. There is also a type in which another driving unit is provided above the central shaft 14 directly connected to the upper stool 3 to drive the central shaft 14 and directly give a rotational motion to the upper stool 3. A polishing cloth 3b for holding the polishing agent on the polishing surface 3a is attached to the upper surface plate 3 in the same manner as the lower surface plate 2 with a double-sided tape or an adhesive.
[0036]
By the way, when lapping polishing is performed, the polishing cloths 3b, 2b holding the abrasive are not attached to the polishing surfaces 3a, 2a of the upper and lower platens 3, 2, but the polishing surfaces 3a, 2b of the upper and lower platens 3, 2 are not attached. This is performed with 2a directly exposed. The polishing surfaces 3a and 2a are formed with grids or concentric grooves for holding the abrasive. When performing actual processing, the upper platen 3 is placed so as to be in contact with the upper surface of the wafer 10 held by the carrier 11.
[0037]
Next, at the center of the through hole 5 of the lower stool 2, a sun gear 12 that rotates by driving the drive shaft 8 is provided so as to protrude above the polishing surface 2 a of the lower stool 2, and is provided outside the outer peripheral surface of the lower stool 2. Is provided with an internal gear 13 having cutting teeth on an inner circumferential surface thereof protruding above the polishing surface 2 a of the lower stool 2.
On the other hand, as shown in FIG. 3, the sun gear 12 is connected to a sun gear carrier drive unit 23, and the internal gear 13 is connected to an internal gear carrier drive unit 24. The carrier 11 is rotationally driven via both a sun gear 12 operated by a sun gear carrier driving unit 23 and an internal gear 13 operated by an internal gear carrier driving unit 24. That is, the carrier 11 rotates in an arbitrary direction by the interaction between the sun gear 12 and the internal gear 13.
[0038]
The carrier 11 is a gear-shaped disk formed thinner than the thickness of the wafer 10. The disk 11 is formed with a plurality of mounting holes 11a for holding the wafer 10 at equal positions, and the outer edge is cut off. Teeth 11b are formed. The wafer 10 is composed of a substrate (a workpiece to be polished) which is an electronic material such as a silicon wafer, a magnetic disk substrate, a mask glass substrate, a crystal oscillator substrate, and an oxide wafer. You.
The carrier 11 has cutting teeth 11b formed on the outer edge thereof mesh with a sun gear 12 provided on the inner peripheral surface of the lower stool 2 and an internal gear 13 provided on the outer peripheral surface of the lower stool 2. In the state of being sandwiched between the upper and lower stools 3 and 2 that rotate opposite to each other, the upper and lower stools 3 and 2 are rotated in an arbitrary direction while sliding between the upper and lower stools. Accordingly, the wafer 10 held by the carrier 11 also rotates together with the rotation of the carrier 11. When the polishing process is performed, the wafer 10 is polished while the upper and lower surfaces of the wafer 10 held by the carrier are in contact with the rotating upper and lower platens 3 and 2, respectively. In FIG. 1, one carrier 11 is shown because of the complexity of the drawing, but a plurality of carriers 11 are actually arranged as shown in FIG. Can be simultaneously polished.
[0039]
The upper platen 3 is supported by a center shaft 14 provided at the center of the upper platen 3. The center shaft 14 not only supports the upper platen 3 but also supports the upper platen 3. Performing street work.
One of the functions is to adjust and apply a pressing force from the upper platen 3 to the wafer 10 via the central shaft 14 by a load mechanism such as air or a hydraulic cylinder mounted on the upper portion of the central shaft 14. . Second, when the carrier 11 and the wafer 10 are set and taken out before and after the processing, the operating mechanism such as an air or a hydraulic cylinder attached to the central shaft 14 passes through the central shaft 14 through the operating shaft. It also serves to move the board 3 up and down.
[0040]
Above the upper platen 3, an abrasive supply unit 15 for supplying an abrasive is provided, and the abrasive supply unit 15 is provided with a nozzle 17, a supply hopper 18, and a supply pipe 16. The supply hopper 18 is formed of a ring-shaped member having a concave groove formed over the entire circumference. A plurality of holes are provided at the bottom of the concave groove, and a pipe-shaped penetrating the upper platen 3 from this hole. Supply pipes 16 are connected to a plurality of locations. A nozzle 17 is disposed above the supply hopper 18, and an appropriate amount of abrasive is supplied from the nozzle 17 into the supply hopper 18. The abrasive supplied into the supply hopper 18 is supplied through a plurality of supply pipes 16 into a space 19 between the upper and lower stools 3 and 2 in which the carrier 11 is interposed. The abrasive supplied in this manner is applied to a small gap between the upper and lower surfaces of the wafer 10 held by the carrier 11 and the polishing cloths 3b, 2b on the polishing surfaces 3a, 2a of the upper and lower stools 3. Get in.
[0041]
Then, the upper and lower surfaces of the wafer 10 are polished with the rotation of the carrier 11 (only the rotation of the carrier 11) and the rotation of the upper platen 3 and the lower platen 2. Fine particles such as alumina powder, cerium oxide, and silica are used as the polishing agent, and the polishing is performed according to the specifications such as the material, shape, and thickness of the wafer 10 and the processing specifications such as required quality, accuracy, and processing time. Abrasive grains of an appropriate type, material, and size are selected from ultrafine particles of 1/100 μm and 1/1000 μm from grain numbers (abrasive grain sizes) # 1000, # 2000, # 3000, etc. The flow rate of the selected abrasive is appropriately controlled according to the specifications of the wafer 10 and the processing specifications.
[0042]
As shown in FIG. 2, the polishing apparatus provided with the polishing machine 1 proceeds with the processing while the carrier 11 holding the wafer 10 is interposed between the upper and lower stools 3, 2. As described above, polishing by this apparatus is performed under the control of the drive control means 20.
The drive control means 20 collectively controls the lower platen drive unit 21 and the upper platen drive unit 22, the sun gear carrier drive unit 23, and the internal gear carrier drive unit 24. The program control unit 25 and the manual control unit 26 And In the program control unit 25, the rotation ratio, the number of rotations, the processing time, and the like are programmed based on input data such as the processing specifications of the wafer 10, and all operations from start to stop are automatically performed. The manual control unit 26 is provided with an operation switch and the like, and is manually operated while monitoring and linking the processing state of the wafer 10.
[0043]
Next, the actual procedure of polishing (polishing by polishing) a wafer using the polishing apparatus of this embodiment will be described.
First, the upper platen 3 of the polishing platen 1 is raised, the carrier 11 is arranged at a predetermined position of the lower platen 2, and a wafer 10 made of a silicon wafer or the like is charged and set in the mounting hole 11 a of the carrier 11. Next, the upper platen 3 is returned to the lower side, and the wafer 10 is moved so that the polishing cloths 3b, 2b on the polishing surfaces 3a, 2a of the upper and lower platens 3, 2 lightly contact the upper and lower surfaces of the wafer 10, respectively. , 2.
[0044]
Then, the abrasive is supplied from the supply hopper 18 located above the upper platen 3 through the supply pipe 16 into the space 19 between the upper and lower platens 3 and 2, and the upper and lower platens 3 and 2 revolve and rotate at the same time. The rotation of the carrier 11 in the rotation direction is started. As shown in FIG. 4, the upper platen 3 is set in the clockwise direction A, and the lower platen 2 is set in the counterclockwise direction B opposite to (opposite to) the upper platen 3. Rotate in opposite direction. At the same time, the rotation of the carrier 11 in the rotation direction is rotated clockwise C or counterclockwise D while the rotation of the carrier 11 in the revolution direction is stopped. That is, the carrier 11 is kept stationary without rotating in the revolving direction, and only the rotation is rotated in the clockwise direction C or the counterclockwise direction D to start polishing. As a result, the abrasive penetrates between the polishing cloths 3b, 2b of the upper and lower stools 3, 2 and the upper and lower surfaces of the wafer 10, and both surfaces of the wafer 10 are polished.
[0045]
The rotation of the upper and lower platens 3 and 2 varies depending on the type and material of the wafer (workpiece to be polished) 10, the number of rotations, the processing time, and the like, and according to a control procedure automatically programmed by the drive control means 20 in advance. The upper and lower stools 3 and 2 are rotated via the lower stool drive unit 21 and the upper stool drive unit 22.
[0046]
On the other hand, the rotation direction and rotation speed of the carrier 11 are set as follows. The direction of rotation and the number of rotations of the carrier 11 are also different from each other in terms of the polishing method such as polishing or lapping, and the specifications and processing specifications of the wafer (workpiece to be polished) 10 such as the material, shape, size, hardness and processing amount of the wafer 10. Will be different. Therefore, depending on the above-mentioned differences in the polishing method and the specifications and processing specifications of the wafer (workpiece to be polished) 10 such as the material, shape, size, hardness, and processing amount of the wafer 10, the polishing amount and The direction of rotation and the number of rotations of the carrier 11 are appropriately determined by grasping and learning the polishing speed, and the carrier 11 through the sun gear 12 and the internal gear 13 is driven by the sun gear carrier driving unit 23 and the internal gear carrier driving unit 24. Is rotated to perform polishing.
[0047]
Here, various methods can be adopted as the measuring means for the polishing amount and the polishing speed in each case described above. For example, a method of measuring using a measuring device not incorporated in the present polishing and polishing apparatus, a method of automatically measuring and detecting by a measuring device and a sensor incorporated in the drive control means 20 of the present polishing and polishing device, and the like. is there.
Further, the data processing method of the polishing amount and the polishing speed in each case described above, the rotation direction and the rotation speed of the carrier 11 using the data, the sun gear carrier driving unit 23 and the internal gear carrier driving There is also a method of controlling the rotation of the carrier 11 manually or automatically by the unit 24 via the sun gear 12 and the internal gear 13.
[0048]
For example, regarding the data processing method of the polishing amount and the polishing speed described above, first, the polishing data is collected and stored as soft data by a polishing speed learning program device (function) which is provided in the polishing apparatus and which is incorporated or separately provided. Keep it. In the case of manual operation, the operator reads the numerical values of the polishing processing speed learning program (function) data and manually operates while monitoring the processing state of the wafer 10, and performs the rotation of the upper and lower stools 3, 2 and the carrier. The method of determining the rotation direction and the number of rotations of the motor 11 and manually operating it via the manual control unit 26. On the other hand, in the case of the automatic operation, the above-mentioned polishing speed learning program device (function) data is automatically and appropriately adjusted by the program control unit 25. , The rotation direction and the rotation speed of the carrier 11 are appropriately determined in the program control unit 25, and the sun gear carrier driving unit 23 and the internal gear carrier driving unit 24 transmit the signal via the sun gear 12 and the internal gear 13. A method of automatically controlling the rotation direction and the number of rotations of the carrier 11 can be adopted.
[0049]
Thus, in the double-side polishing, when the polishing and polishing of the oxide wafer of φ50 (50 mmφ) was performed, the processing was performed well, and a desired ultrathin plate of t = 27 μm was obtained. In the laser interference fringe measurement, an oxide wafer thin plate having no interference fringes (the number of interference fringes: 0 level) and high flatness and flatness was obtained.
In addition, in a 3B (3 inch carrier) size double-side polishing process, when a polishing and polishing process of a quartz blank wafer of φ10 (10 mmφ) was performed, the processing was performed well, and a desired ultrathin plate of t = 16 μm was obtained. As a result, in the measurement of He-Ne laser interference fringes, a thin plate of a quartz blank wafer having high flatness and high flatness without interference fringes was obtained.
[0050]
That is, the polishing is performed in a state where the carrier 11 is not rotated in the revolving direction and kept stationary, so that the polishing resistance applied to the electronic material substrate (wafer 10) has a random fluctuation and a load having an irregular bias. In addition, the occurrence of cracks, chips and scratches can be prevented, and ultra-thin plate processing can be performed, and high-precision polishing with high flatness and flatness is performed.
Since the upper and lower stools 3 and 2 are opposed to each other at a predetermined number of rotations, the upper and lower surfaces of the wafer are processed at an equal rate and the same speed, thereby preventing the occurrence of cracks, cracks and scratches, and reducing the thickness of the plate. Polishing of a very thin wafer can be realized.
In addition, by setting the rotation direction and the number of rotations of the carrier 11 arbitrarily according to the specifications of the wafer (electronic material substrate) 10 and the processing specifications such as the processing amount, the polishing is improved, and the flatness and flatness are improved. An accurate wafer is obtained.
[0051]
In the embodiment of the present invention, electronic materials substrates such as a silicon wafer, a magnetic disk substrate, a mask glass substrate, a crystal oscillator substrate, and an oxide wafer are described as objects to be polished. The polishing method and the polishing apparatus of the present invention can be applied to polishing of a workpiece to be polished such as a ceramic, plastic or metal substrate.
In addition, by changing the shape and size of the mounting holes of the carrier, the workpiece to be polished can be polished to a square or polygonal electronic material substrate other than a disk. It is.
In the method and apparatus for polishing a workpiece to be polished according to the present invention, an electronic material substrate such as a silicon wafer or a magnetic disk substrate is mainly used as an object to be polished. It can also be applied to polishing.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the method and apparatus for polishing a workpiece to be polished according to the present invention, the upper and lower stools are rotated opposite to each other while the orbit of the carrier holding the workpiece to be polished is stationary. By rotating only the rotation, the polishing resistance is balanced on the upper and lower surfaces of the workpiece to be polished, and the horizontal rotation posture of the upper surface plate is stabilized.
Therefore, uniform polishing of the upper and lower surfaces of the workpiece to be polished is expected, and biased loads and impacts due to vertical rotation of the upper surface plate are suppressed. Even if it is an object, it is possible to prevent the occurrence of cracks or partial chipping, and the occurrence of scratches due to the chipping or other defects, and it becomes possible to polish an extremely thin plate. Further, high-quality and high-precision polishing can be realized, and the yield and the processing efficiency are improved.
[0053]
According to the polishing method and the polishing apparatus of the present invention, the upper and lower surfaces of the workpiece are polished by rotating the upper and lower platens at a constant speed opposite to each other. The polishing accuracy is improved, and high-quality, high-precision polishing with high flatness and flatness is guaranteed. Further, the occurrence of cracks, chips, cracks, scratches, and the like on the workpiece to be polished is small, and the polishing of an extremely thin plate can be realized.
[0054]
Furthermore, according to the polishing method and the polishing apparatus of the present invention, when processing a workpiece to be polished in which the difference in the amount of polishing at the inner and outer peripheral edges by the upper and lower platens is significant depending on the specifications and processing specifications of the workpiece. In this case, the rotation direction and the number of rotations of the carrier are set in accordance with the specifications and processing specifications of the workpiece to be polished, so that there is no difference in the polishing amount between the inner and outer peripheral edges between the upper and lower platens. That is, high-quality, high-precision polishing can be obtained by appropriately coping with the specifications and processing specifications of the workpiece to be polished.
[0055]
Further, according to the polishing method and the polishing apparatus of the present invention, the upper and lower platens are rotated at a constant speed in opposite directions so that the upper and lower surfaces of the work to be polished are processed at a constant speed, and the rotation direction and the rotation speed of the carrier are controlled. By setting according to the specifications of the workpiece and the processing specifications, the difference in the amount of polishing at the inner and outer peripheral edges of the upper and lower platens is extremely suppressed and controlled, and the workpiece to be polished can be made extremely thin and high quality. High-precision polishing can be realized.
[0056]
Furthermore, according to the polishing apparatus of the present invention, by controlling the drive control contents of the upper and lower stool and the carrier in a systematic manner, the horizontal rotation posture of the upper stool is stabilized, and irregularly biased loads and impacts are obtained. And a processing state in which the processing amount is not biased at any place (part) in the entire workpiece to be polished. Therefore, the workpiece to be polished is not subjected to a biased load, an impact, or the like, and the processing amount of the workpiece to be polished can be made extremely uniform and uniform. That is, it is possible to realize the polishing of an ultra-thin plate and the high-quality and high-precision polishing of the work to be polished, and furthermore, it is possible to bring about the effect of improving the yield and the processing efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a main part of a polishing apparatus as an embodiment of a polishing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the polishing apparatus.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the polishing apparatus.
FIG. 4 is an enlarged sectional perspective view of a main part of the polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Lower surface plate
3 Upper surface plate
10 wafers
11 Carrier
20 Drive control means
21 Lower surface plate drive
22 Upper surface plate drive unit
23 Sun gear carrier drive
24 Internal gear carrier drive
