(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状ワークの同時両面研削のための装置であって、共線的に配置された２つのほぼ円形の研削車が設けられており、該研削車の研削面は、研削車の回転軸線に関して軸方向で互いに向かい合って位置しており、円板状ワークを静圧式に支承するための同様に互いに向かい合って位置する２つの装置が設けられており、これらの装置は、少なくともそれぞれ１つの静圧式の支承部と、ワークと静圧式の支承装置との間の間隔を測定するための少なくともそれぞれ１つの動圧ノズルとを有している形式のものにおいて、
各動圧ノズルの近傍に少なくとも１つの孔が設けられており、該孔を通って、流体および研削屑が、動圧ノズルの周りから、静圧式の支承装置を通り抜けて導出され、円板状ワークの静圧式の支承装置の表面に設けられた前記孔が、動圧ノズルを環状に取り囲む溝に開口していることを特徴とする、円板状ワークの同時両面研削のための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円板状ワークの同時両面研削のための装置であって、共線的に配置された２つのほぼ円形の研削車が設けられており、該研削車の研削面は、研削車の回転軸線に関して軸方向で互いに向かい合って位置しており、円板状ワークを静圧式に支承するための同様に互いに向かい合って位置する２つの装置が設けられており、これらの装置は、少なくともそれぞれ１つの静圧式の支承部と、ワークと静圧式（hydrostatisch）の支承装置との間の間隔を測定するための少なくともそれぞれ１つの動圧ノズルとを有している形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
円板状ワーク、例えば半導体ウェハまたは特別にシリコンウェハの両面を同時に研削するために使用される装置が先行技術により公知である。このような装置は通常、両面研削装置と呼ばれる。両面研削装置の広く知られたものは、英語で、double disk grindingまたは略してＤＤＧと言われる方法である。
【０００３】
先行技術のＤＤＧマシンは、例えば特開２０００−２８０１５５Ａ号公報および特開２００２−３０７３０３Ａ号公報に記載されているように、互いに向かい合って位置する２つの研削砥石（研削車）を有しており、これらの回転軸線は共線的に配置されている。研削過程において、両研削砥石間に位置する円板状ワークは両面で同時に、その軸線を中心として回転する両研削砥石によって処理され、この間、ワークはリング状の保持・回転装置によって位置保持され、同時に固有の軸線を中心として回転する。研削過程中に、両研削砥石は軸方向で、ワークの所望の最終厚さに達するまで互いに接近される。
【０００４】
保持・回転装置は例えば、ワークの縁部を把持する摩擦車を有している。しかしながらこれは、ワークをリング状に取り囲む装置であっても良く、場合によってはワークの周囲に存在する刻み目、溝または切欠（英語ではnotch）に係合する。このような形式の装置は、通常「ノッチフィンガ（notch finger）」と言われる。ワークの全面を処理するためには、ワークは研削砥石に対して相対的に、研削砥石の研削する研削セグメントが、常にワーク中心を通って延びる円形軌道を描くように案内される。
【０００５】
ワークはこの場合、通常、不動に位置固定されているのではなく、ワークの両側に設けられた静圧式の２つの支承装置（以下、「ハイドロパッド」と言う）によって軸方向で位置保持されている。このような形式の装置が、特開２００２−２８０１５５Ａ号公報に記載されている。この先行技術によれば、２つのハイドロパッドの、ワークに面した表面は平らに形成されていて互いに平行に向けられている。各ハイドロパッドは、静圧式の複数の支承部を有しており、これらの支承部の間に、静圧式の支承のために使用される媒体（以下、「流体支承媒体」と言う）と研削冷却媒体の導出のための溝が配置されている。
【０００６】
ハイドロパッドにはそれぞれ単数または複数の測定機構が組み込まれている。この測定機構は、研削過程中に、ハイドロパッドの表面とワーク表面との間の間隔を測定することができる。このような間隔の測定は、通常、動圧ノズルによってニューマチック式の動圧測定として行われる。動圧ノズルは、ガイド面を形成する、静圧式の支承部の縁部における単純な孔として形成される。ハイドロパッドとワークとの間の間隔を研削処理の場所のできるだけ近くで測定するために、動圧ノズルは通常、研削車に隣接するハイドロパッドの縁部の近傍に配置されている。
【０００７】
このような間隔測定は、ハイドロパッドの間でワークをセンタリングするために行われる制御回路の一部である。この制御回路の作動部材は研削車対であって、この研削車対は、動圧測定の結果に応じて、固有の回転軸線に対して軸方向で摺動される。即ちこの場合、測定される動圧、ひいては、ワークとハイドロパッドとの間の間隔が、ワークの両側で同じになるように摺動される。
【０００８】
研削過程中に円板状ワークをこのように支承した場合、処理されたワークのジオメトリ、特に、ナノトポグラフィとして知られているジオメトリパラメータの悪化につながる次のような欠点が生じる。
【０００９】
１．動圧測定が研削過程中に行われる。このことは、研削屑を含む流体支承媒体と研削冷却媒体とが動圧ノズルの領域に到り、動圧測定を乱す恐れがあることを意味する。結果としてワークは、研削過程中にハイドロパッドの間に正確に等距離には位置されない。
【００１０】
２．２つの研削車の研削特性が異なることにより、ワーク表面における圧縮歪みが異なる（英語ではsubsurface damage）。これによりワークが湾曲する。このような湾曲は一般的には回転対称的であることが特徴である。これによりさらに、ワークの部分領域が、ハイドロパッドの間の真ん中には位置していないことになる。静圧式の支承装置が、ワークのこの作用に反作用するので、ワークは両研削車に対して不均一に押し付けられ、相応に回転対称的な湾曲がワークに研削される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の根底をなす課題は、改善されたハイドロパッドを提供し、両面研削装置でこのハイドロパッドを使用することにより、研削過程後に改善されたワークジオメトリを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために本発明の構成では、静圧式の両支承装置の、ワークに面した各表面が平らに形成されておらず、即ち、表面とワークとの間の間隔が、静圧式の支承装置の、研削車に面した縁部で最小の値になり、この間隔は、研削車への距離が離れるほど増大するようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ハイドロパッドの、ワークに面した面が、ワークとハイドロパッドとの間の間隔が、通常、研削車の近傍に位置する動圧ノズルの場所で最小になるように形成されている。何故ならば測定間隔とともに外乱影響を受けやすくなるからである。また、静圧式の支承部におけるワークの位置に対するワーク湾曲の影響は、レバー作用に基づき、研削車から距離が離れるほど大きくなる。従って、ワークからハイドロパッドの間隔は本発明によれば、研削車もしくは、通常研削車の縁部の近傍に配置される動圧ノズルへの間隔が大きくなるほど大きくなっている。このことを保証するために、本発明によれば、ハイドロパッドの、ワークに面した表面が平坦ではないように形成されている。例えば、ハイドロパッドの表面は円錐状または凸状に形成されていて良い。この場合、有利には、ワークに最も近い点、即ち円錐の仮想先端は研削車の中心に位置している。ハイドロパッドの表面には段部が設けられていても良く、これによりハイドロパッドのワークからの距離は、研削車への間隔、もしくは通常研削車の縁部近傍に配置される動圧ノズルへの間隔が増大するにつれ増大するという要求が満たされている。ハイドロパッドの表面は有利には、ハイドロパッドと最終的に研削されたワークの表面との間の間隔が、研削車の近傍で、ひいては動圧ノズルの近傍で、約５０〜２００μｍの範囲（特に有利には８０〜１２０μｍの範囲）にあって、ここから離れると、１５０〜２５０μｍの範囲（特に有利には１３０〜１７０μｍの範囲）にあるように形成されている。
【００１４】
さらに上記課題を解決するために本発明の構成では、各動圧ノズルの近傍に少なくとも１つの孔が設けられており、該孔を通って、流体および場合によっては研削屑が、動圧ノズルの周りから導出されるようにした。
【００１５】
動圧ノズルは、研削過程中に流体支承媒体と、研削冷却媒体とワーク研削屑とから成る混合物による乱流にさらされる。このような乱流は、測定にとって著しい外乱ファクタである。このような問題を解決するために、この混合物は本発明によればできるだけ短い距離で、動圧ノズルの周りにおける臨界領域から導出される。この導出は、動圧孔に対して平行な動圧孔のすぐ近くに設けられた孔から直接行われる。この外乱流体は、この孔とハイドロパッドとを通って臨界的な領域から離れる。
【００１６】
作用を改善するために、有利には、動圧ノズルの周りに複数の孔が設けられる。有利にはこれらの孔は、それぞれ隣接する孔に対して、かつ動圧ノズルに対して等距離に設けられている。
【００１７】
有利には、ハイドロパッドの本発明による構成（上記参照）は、動圧ノズルの周りから流体を導出するための複数の孔と、場合によってはリング状の溝とが組み合わされても良い。
【００１８】
作用を改善する本発明の別の手段では、ハイドロパッドの、ワークに面した表面に設けられた孔が、動圧ノズルをリング状に取り囲む溝で終わっている。この構成も有利である。溝は有利には円形に形成されているが、別のジオメトリックな形状であっても良い。
【００１９】
さらに上記課題を解決するために本発明の構成では、静圧式の両支承装置の、ワークに面した各表面が、研削車に隣接する縁部に、縁部を起点とする溝を有していないようにした。
【００２０】
このような手段により、できるだけ僅かな研削冷却媒体が研削車の領域からハイドロパッドとワークとの間へと、ひいては動圧ノズルの周りの領域へと到る。測定を妨げる流体の量はこの手段により減じられ、従って測定の精度が改善される。
【００２１】
この手段を、本発明の構成のハイドロパッド（上記参照）と、動圧ノズルの周りから流体を導出するための孔と場合によっては環状の溝とに組み合わせると特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００２３】
図１および図２には概略的に円板状ワーク１が示されている。このワーク１は本発明による２つの円錐状のハイドロパッド２の間に支承されており、２つの共線的に配置された研削車３によって加工される。動圧ノズル４の位置は、ワーク中心の上方、即ち、ハイドロパッド２の縁部近くに位置している。動圧ノズル４によって、定置のハイドロパッド２とワーク表面との間の間隔が測定される。ワーク１とハイドロパッド２との間の間隔は、研削車３に面したハイドロパッド２の縁部で、ひいては、動圧ノズル４の場所の近くでも極めて小さく、研削車３への距離が離れるほどこの間隔は大きくなる。
【００２４】
図３および図４は、動圧ノズル４の有利な構成が示されている。動圧ノズル４を取り囲んで円形に、ハイドロパッド２に溝５が設けられている。この溝５では、動圧ノズル４からのニューマチック媒体と、液体封入支承媒体とが集められ、孔６を通ってハイドロパッド２から排出される。これによりこの孔と溝とには、ほぼ通常周囲の圧力に相当する圧力が存在する。このようにして動圧測定は、他の媒体からほぼ影響を受けることはない。
【００２５】
実施例
直径３００ｍｍの複数のシリコン単結晶から、従来のワイヤおさのこ盤（英語ではmulti wire saw, MWS）によって、厚さが１０００μｍ以下の約１００００の円板が裁断される。円板の半部は、次いで先行技術（比較例）のように、両面研削法で処理される。別の半部は本発明（実施例）のように両面研削法で処理される。この場合、一方のディスク面につきそれぞれ約５０μｍの材料が研削される。このために、市販の両面研削機（ＤＤＧマシン）、即ち日本の光洋機械工業株式会社のＤＸＳＧ３２０が使用される。研削後にシリコンウェハはエッチングされポリッシングされる。ポリッシングされたシリコンウェハは、ナノマッパー（Nanomapper：ADE社）によってSQMMモードで測定される。THA4値が評価される。
【００２６】
比較例
研削装置は、ワークに面した表面が平坦な従来技術の２つのハイドロパッドを備えている。ハイドロパッドはそれぞれ動圧ノズル４を、図１および図２に示した位置に有している。さらに、各ハイドロパッドは複数の溝を有しており、この溝は、研削車に面したハイドロパッドの縁部を起点としている。ナノトポグラフィの測定によれば、最終的にポリッシングされたシリコンウェハの平均値は、THA4パラメータのためには３２．０ｎｍであり、これは８．０ｎｍの標準的な誤差を有している。
【００２７】
実施例
研削装置は、図１に示したようにワーク１に面した表面が円錐状に形成されている本発明の２つのハイドロパッド２を備えている。ハイドロパッドとワーク表面との間の間隔は、動圧ノズルにおいては、研削車３から最も離れた場所よりも約５０μｍ小さい。ハイドロパッドはそれぞれ、図１および図２に示した位置で動圧ノズル４を有している。この場合、動圧ノズルには環状溝５と孔６とが設けられている。さらにハイドロパッドには、研削車に面したハイドロパッドの縁部を起点とする溝は設けられていない。ナノトポグラフィの測定によれば、最終的にポリッシングされたシリコンウェハの平均値は、THA4パラメータのためには２６．５ｎｍであり、これは４．３ｎｍの標準的な誤差を有している。
【００２８】
従ってハイドロパッドを本発明のように変更することにより、ナノトポグラフィに関して明らかに改善され、高いプロセス安定性が得られる。このようなプロセス安定性は標準的な誤差がより小さくなることに反映されている。種々様々な手段の正確な分析により、ハイドロパッドの形状の変更は主として平均値を小さくし、リング溝と孔を設けることにより不都合な流体を導出でき、縁部を起点とする溝を設けないことによりまず第一に標準的な誤差を小さくすることができる。
【００２９】
本発明による装置は、従来のＤＤＧ装置において、円板状ワーク、例えば半導体ウェハの研削、特にシリコンウェハの研削のために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による２つの円錐状のハイドロパッドの間に支承されていて、同線的に配置された２つの研削車によって処理される円板状ワークを概略的に示した図であって、ワークの軸線と研削車の軸線とを有した平面に沿って断面した図である。
【図２】図１に示したハイドロパッドの１つと、対応する研削車とを示した平面図である。
【図３】動圧ノズルの有利な構成を示した平面図であって、動圧ノズルを取り囲む円形の溝がハイドロパッドに設けられている。
【図４】図３に示した動圧ノズルの横断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ワーク、  ２  ハイドロパッド、  ３  研削車、  ４  動圧ノズル、  ５  溝、  ６  孔
【図１】
0004550841.tif 000002
【図２】
0004550841.tif 000003
【図３】
0004550841.tif 000004
【図４】
0004550841.tif 000005