DE112009000334B4

DE112009000334B4 - Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke und Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke

Info

Publication number: DE112009000334B4
Application number: DE112009000334.6T
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Kato; Kenji Kobayashi
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2029-01-24
Also published as: US8029339B2; JP2009190125A; TW201000260A; TWI422465B; WO2009101766A1; CN101939136B; KR20110007087A; CN101939136A; JP4985451B2; KR101549055B1; US20110053470A1; DE112009000334T5

Abstract

Doppelscheibenschleifvorrichtung (1) für Werkstücke, mindestens umfassend: einen Werkstückhalter (2), der ein Werkstück (W) in Form einer dünnen Platte von einer äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung hält und sich drehen kann; ein Paar Statikdruckhalteelemente (3), die auf beiden Seiten des Werkstückhalters angeordnet sind und den Werkstückhalter von beiden Seiten in dessen axialer Drehrichtung berührungslos auf der Grundlage eines statischen Drucks eines Fluids halten; und ein Paar Schleifsteine (4), die gleichzeitig beide Oberflächen eines vom Werkstückhalter gehaltenen Werkstücks schleifen,
wobei ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement nicht größer als 50 µm ist und die Statikdruckhalteelemente den Werkstückhalter auf der Grundlage des statischen Drucks des Fluids halten, der nicht weniger als 0,3 MPa beträgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke und ein Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke, die derart ausgelegt sind, dass beide Oberflächen eines Werkstücks in Form einer dünnen Platte, wie beispielsweise eines Silizium-Wafers, gleichzeitig geschliffen werden, und insbesondere eine Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke und ein Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke, die derart ausgelegt sind, dass ein Werkstückhalter, der ein Werkstück berührungslos hält, gehalten wird und beide Oberflächen des Werkstücks geschliffen werden.
STAND DER TECHNIK
Zum Beispiel ist in der letzten Zeit bei einer modernen Vorrichtung, bei der ein Silizium-Wafer mit einem größeren Durchmesser, der beispielsweise durch einen Durchmesser von 300 mm gekennzeichnet ist, bearbeitet wird, die Größe einer Oberflächenwelligkeitskomponente, die als Nanotopographie bezeichnet wird, zu einem Problem geworden. Die Nanotopographie ist eine Art von Oberflächenformen bei Wafern, die Unregelmäßigkeiten einer Wellenlängenkomponente von 0,2 bis 20 mm anzeigt, wobei eine Wellenlänge kürzer als bei Sori oder Warp aber länger als bei der Oberflächenrauigkeit ist, und es handelt sich hierbei um eine sehr flache Welligkeitskomponente mit einem PV-Wert von 0,1 bis 0,2 µm. Diese Nanotopographie soll das Ausbeuteverhältnis eines STI (shallow trench isolation; Flachgrabenisolation)-Verfahrens bei einem Bauteilverfahren beeinflussen, und es werden für einen Silizium-Wafer, der ein Bauteilsubstrat wird, eine strenge Ebenheit und Feinheit im Hinblick auf einen Konstruktionsmaßstab gefordert.
Die Nanotopographie entsteht in einem Verarbeitungsverfahren an einem Silizium-Wafer. Sie kann sich insbesondere bei einem Verarbeitungsverfahren verschlechtern, bei dem es keine Bezugsfläche gibt, z.B. beim Schneiden mittels Drahtsäge oder beim Doppelscheibenschleifen, und es ist wichtig, eine entsprechende Mäandrierung eines Drahts beim Schneiden mittels Drahtsäge oder einen Warp bzw. ein Verziehen des Wafers beim Doppelscheibenschleifen zu verbessern oder zu bewältigen.
Die Nanotopographie eines Silizium-Wafers nach dem Spiegelpolieren wird allgemein durch ein optisches Interferometer gemessen, bezeichnet als Nanomapper (hergestellt von ADE Corp.) oder Dynasearch (hergestellt von Raytex Corporation).
Die 9 sind Nanotopographieabbildungen, die mittels Nanomapper gemessen werden und die Intensitäten der Nanotopographie über die Schattierung zeigen. Die 9(a) zeigt ein Beispiel für eine Abbildung, bei der der Intensitätsgrad der Nanotopographie nicht besonders problematisch ist, und die 9(b) zeigt ein Beispiel für ein schlechtes Niveau, das bei einem Doppelscheibenschleifverfahren entsteht.
Wenn ein Werkstück bei einem Verfahren, wie beispielsweise einem Aufschneideverfahren oder einem Doppelscheibenschleifverfahren, ein Freiformwerkstück ist, ermöglicht die Durchführung eines arithmetischen Bandpassfilterverfahrens im Hinblick auf eine Sori-Form, die mit einem ein Kapazitätssystem übernehmendes Messinstrument erhalten wird, das Messen der Nanotopographie auf vereinfachte Weise, wie in der internationalen Veröffentlichung 2006/018961 offenbart ist.
Die 10(a) zeigt ein Beispiel für eine durch das Durchführen einer Bandpassfilterverarbeitung erhaltenen Pseudonanotopographie von 50 mm bis 1 mm bezüglich einer Sori-Form eines doppelscheibengeschliffenen Wafers, die mit einem das Kapazitätssystem übernehmenden Messinstrument gemessen wird. Es ist zu beachten, dass es sich bei der 10(b) um ein Diagramm handelt, der eine Nanotopographie bei Messung mittels eines Nanomappers zeigt.
Um die Bedingungen zu erfüllen, unter denen ein Nanotopographieniveau mit einer Wellenlängengröße von 10 mm bei einem Endprodukt nicht größer als 15 nm ist, was sich als neueres Erfordernis etabliert, muss eine Pseudonanotopographie in einer Zwischenverarbeitungsstufe gleich oder unter 0,2 µm liegen.
Die 12 zeigt das Verhältnis zwischen einem Wert einer Pseudonanotopographie nach dem Doppelscheibenschleifverfahren und einem Wert einer Nanotopographie nach einem abschließenden Verfahren. Es kann davon ausgegangen werden, dass zwischen ihnen eine enge Korrelation besteht.
Es wird nun ein herkömmliches Doppelscheibenschleifverfahren beschrieben.
Zuerst zeigt die 8 ein Beispiel für eine herkömmliche Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkzeuge, die zum Doppelscheibenschleifen verwendet wird. Wie in der 8 gezeigt ist, umfasst eine Doppelscheibenschleifvorrichtung 101 einen Werkstückhalter 102, der ein Werkstück W, das eine Ausgestaltung in Form einer dünnen Platte hat, von einer äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung hält und sich drehen kann, ein Paar Statikdruckhalteelemente 103, die auf beiden Seiten des Werkstückhalters 102 angeordnet sind und den Werkstückhalter 102 von beiden Seiten her in axialer Drehrichtung berührungslos mittels eines statischen Drucks eines Fluids halten, und ein Paar Schleifsteine 104, die gleichzeitig beide Flächen des Werkstücks W schleifen, das vom Werkstückhalter 102 gehalten wird. Die Schleifsteine 104 sind für einen Motor 105 ausgelegt und können sich mit hoher Drehzahl drehen.
Wenn eine solche Doppelscheibenschleifvorrichtung 101 verwendet wird, um beide Flächen des Werkstücks W zu schleifen, wird das Werkstück W zunächst vom Werkstückhalter 102 gehalten. Es ist zu beachten, dass es durch das Drehen des Werkstückhalters 102 möglich wird, das Werkstück W zu drehen. Weiter wird ein Fluid einem Raum zwischen dem Werkstückhalter 102 und den Statikdruckhalteelementen 103 vom jeweiligen Statikdruckhalteelement 103 auf beiden Seiten zugeführt, um den Werkstückhalter 102 mittels eines statischen Drucks des Fluids in axialer Drehrichtung zu halten. Außerdem werden beide Oberflächen des Werkstücks W, das vom Werkstückhalter 102 und den Statikdruckhalteelementen 103 gehalten wird und sich dreht, mittels der Schleifsteine 104, die mit hoher Drehzahl vom Motor 105 gedreht werden, geschliffen.
Es sind verschiedene Verbesserungen für Einrichtungen zum Halten eines Werkstücks in einer Drehachsenrichtung bestimmungsgemäß untersucht worden, da eine während des Schleifens verursachte Beschädigung des Werkstücks die Genauigkeit oder Nanotopographie einer vorgesehenen Verarbeitungsoberfläche beeinträchtigt.
Zum Beispiel schlägt die internationale Veröffentlichung Nr. 2000/67950 das Durchführen des Schleifens vor, während eine relative Position zwischen dem Zentrum der Dicke eines Werkstücks und/oder dem Zentrum von Haltemitteln zum Halten des Werkstücks und dem Zentrum eines Abstands zwischen den Schleifsteinoberflächen eines Paars von Schleifsteinen gesteuert wird, um das Schleifen durchzuführen.
Außerdem offenbart zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2007-96015 für eine solche Vorrichtung, bei der das Halten mittels statischen Drucks durch ein Fluid erfolgt, wie in der 8 gezeigt ist, dass eine Nanotopographiekomponente, die durch eine Einstellungsfunktion, die in der herkömmlichen Vorrichtung vorgesehen ist, d.h. durch die Neigungsverstellung oder Verschiebungsverstellung einer Schleifsteinachse, nicht ausreichend verbessert werden kann, durch das Einführen eines Statikdruckzuführelements verbessert werden kann, bei dem jede von mehreren Taschen Halteöffnungen für ein Fluid hat und das einen statischen Druck des Fluids in Übereinstimmung mit jeder Tasche im Hinblick auf ein Verfahren zum Halten eines statischen Drucks für Vorder- und Rückflächen, die ein Werkstück in axialer Richtung halten, einstellen kann.
Wie oben beschrieben, ist es bei der herkömmlichen Technologie im Hinblick auf die Nanotopographie wichtig, so weit wie möglich zu verhindern, dass das Werkstück während des Schleifens verformt wird, und wurde Energie in eine Neigungssteuerung oder Verschiebungssteuerung der Schleifsteinachse oder Steuerung eines statischen Drucks, der ein Werkstück in einer geeigneten Position in der Drehachsenrichtung hält, gesteckt.
Allerdings gibt es, wenn eine solche herkömmliche Doppelscheibenschleifvorrichtung oder ein solches herkömmliches Doppelscheibenschleifverfahren verwendet wird, um eine Pseudonanotopographie eines Wafers zu messen, der einem Doppelscheibenschleifen unterworfen wird, viele Unregelmäßigkeiten, und das Nanotopographieniveau mit einer Wellenlängengröße von 10 mm übersteigt in einigen Fällen 0,2 µm. Wenn die Pseudonanotopographie im Doppelscheibenschleifverfahren auf diese Weise 0,2 µm übersteigt, liegt das Nanotopographieniveau beim Endprodukt über 15 nm, und es ist schwierig, die Nanotopographie auf ein Niveau zu senken, das in letzter Zeit gefordert wird (12).
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es wird üblicherweise berücksichtigt, dass ein Werkstückhalter, der ein Werkstück von einer äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung hält und dasselbe dreht, die Waferqualität, z.B. eine Nanotopographie bei der Doppelscheibenschleifvorrichtung, nicht beeinträchtigt. Allerdings haben die vorliegenden Erfinder durch das Durchführen einer Untersuchung im Hinblick auf Probleme bei einem solchen Doppelscheibenschleifen gezeigt, dass die Steuerung einer Position in axialer Drehrichtung eines Werkstückhalters als Haltemittel in radialer Richtung des Werkstücks und nicht die Neigungssteuerung oder Verschiebungssteuerung der Schleifsteinachse oder Steuerung des statischen Drucks zum Halten des Werkstücks in einer geeigneten Stellung in axialer Drehrichtung bezüglich der Steuerung der Nanotopographie wichtig ist.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Doppelscheibenschleifvorrichtung und ein Doppelscheibenschleifverfahren zur Verfügung zu stellen, durch die eine Position in axialer Drehrichtung eines Werkstückhalters, der ein Werkstück von einer äußeren Umfangsseite her hält, beim Doppelscheibenschleifen des Werkstücks stabilisiert werden kann, was ein Faktor für eine Verschlechterung der Nanotopographie des Werkstücks sein kann.
Um diese Aufgabe zu erzielen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke zur Verfügung gestellt, die mindestens umfasst: einen Werkstückhalter, der ein Werkstück in Form einer dünnen Platte von einer äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung hält und sich drehen kann; ein Paar Statikdruckhalteelemente, die auf beiden Seiten des Werkstückhalters angeordnet sind und den Werkstückhalter von beiden Seiten in dessen axialer Drehrichtung berührungslos auf der Grundlage eines statischen Drucks eines Fluids halten; und ein Paar Schleifsteine, die gleichzeitig beide Oberflächen eines vom Werkstückhalter gehaltenen Werkstücks schleifen,
wobei ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement nicht größer als 50 µm ist und die Statikdruckhalteelemente den Werkstückhalter auf der Grundlage des statischen Drucks des Fluids halten, der nicht weniger als 0,3 MPa beträgt.
Bei herkömmlichen Beispielen ist kein Einfluss einer Position des Werkstückhalters in dessen axialer Drehrichtung, der die Nanotopographie des Werkstücks negativ beeinflusst, festgestellt worden, und ein Wert von z.B. 200 bis 500 µm ist allgemein als Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement üblich.
Wenn allerdings wie bei der vorliegenden Erfindung die Doppelscheibenschleifvorrichtung, bei der der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement, d.h. der Abstand zwischen einer Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, und einer Oberfläche jedes Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält, nicht größer als 50 µm ist und die Statikdruckhalteelemente den Werkstückhalter mit einem statischen Druck eines Fluids von nicht weniger als 0,3 MPa halten, übernommen wird, kann die Position des Werkstückhalters, der das Werkstück hält, bei der Durchführung des Doppelscheibenschleifens stabilisiert werden, und aufgrund dieser Stabilisierung kann weitgehend verhindert werden, dass die Nanotopographie des Werkstücks sich verschlechtert.
Es ist nun bevorzugt, dass der Werkstückhalter eine Parallelität von 5 µm oder weniger und eine Ebenheit von 5 µm oder weniger besitzt.
Wenn, wie bei der vorliegenden Erfindung, der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement auf nicht größer als 50 µm verringert wird, kann beim Drehen des Werkstückhalters und des vom Werkstückhalter gehaltenen Werkstücks eine Last angelegt werden. Wenn allerdings als Formgenauigkeiten des Werkstückhalters die Parallelität 5 µm oder weniger ist und die Ebenheit 5 µm oder weniger ist, kann die Last ausreichend unterdrückt werden, wodurch das Doppelscheibenschleifen weiter sanft erfolgt.
Es ist zu beachten, dass die Parallelität des hier verwendeten Werkstückhalters für jede ebene Vorder- und Rückfläche einen Abweichungsbetrag von einer geeigneten Position bedeutet und die Ebenheit einen PV-Wert der Welligkeit dieser Oberfläche darstellt.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass zumindest eine Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, aus Aluminiumoxidkeramik ausgebildet ist.
Bei der Verwendung der Aluminiumoxidkeramik ist die Bearbeitbarkeit ausgezeichnet, tritt kaum eine Wärmeausdehnung auf, selbst wenn während der Verarbeitung Wärme erzeugt wird, und können die Formgenauigkeiten der Oberfläche des berührungslos gehaltenen Werkstückhalters verbessert werden.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass eine Oberfläche des Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält, eine Ebenheit von 20 µm oder weniger hat.
Wenn eine solche Konfiguration übernommen wird, ist es schwierig, während des Drehens des Werkstückhalters eine Last anzulegen, obwohl der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement wie bei der vorliegenden Erfindung auf nicht größer als 50 µm verringert wird, wodurch so das Doppelscheibenschleifen sanfter ausgeführt wird.
Darüber hinaus kann der Schleifstein aus Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Körnergröße von 1 µm oder weniger und einem glasartigen Bindungsmaterial ausgebildet sein.
In den letzten Jahren sind aufgrund der Anforderungen von Kunden nicht nur das Erreichen einer Werkstücksgüte sondern auch die Reduzierung der Herstellungskosten gewünscht worden, wobei eine Reduzierung der Grundrohstoffeinheiten, die durch eine Verringerung der Verarbeitungsmenge in jedem Verfahren oder eine Verbesserung der Produktivität einer Verarbeitungsvorrichtung erzielt wird, erforderlich ist, um die Herstellungskosten zu senken. Beim Doppelscheibenschleifverfahren besteht ein großes technisches Problem darin, die Poliermenge in einem Doppelseitenpolierverfahren als Nachbearbeitungsverfahren zu reduzieren, indem ein Diamantschleifkorn der Schleifsteine zum Schleifen verfeinert wird. Obwohl ein Schleifstein mit einer Größe #3000 und einer durchschnittlichen Schleifkorngröße von 4 µm in herkömmlichen Beispielen verwendet wird, ist die Entwicklung eines Schleifsteins, der aus feinen Schleifkörnern mit einer durchschnittlichen Schleifkorngröße von 1 µm oder weniger, wie einer Größe #6000 bis 8000, vorangetrieben worden, um die Oberflächenrauigkeit weiter zu verbessern oder die Tiefe der Beschädigung weiter zu verringern.
Wenn der Schleifstein aus solchen Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Schleifkorngröße von 1 µm oder weniger und einem glasartigen Bindungsmaterial gebildet wurde, wurde die Schleifbelastung erhöht und stieg bei einer herkömmlichen Vorrichtung die Beanspruchung des Werkstücks während des Schleifens, konnte eine Haltewirkung durch einen statischen Druck eines Fluids nicht erhalten werden, neigte der Werkstückhalter dazu, sich zu verbiegen, und war das Steuern der Werkstückhalterposition schwierig. Dagegen kann gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn zum Beispiel ein Schleifstein von größerer Abmessung, durch die eine solche Schleifbelastung erhöht wird, zur Verfügung gestellt wird und die Position des Werkstückhalters gesteuert werden kann, eine Nanotopographie des Werkstücks in ausreichendem Umfang vor einer Verschlechterung bewahrt werden.
Weiter wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke zur Verfügung gestellt, zumindest umfassend: Verwenden eines Werkstückhalters zum Halten eines Werkstücks in Form einer dünnen Platte von der äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung und Drehen desselben; berührungsloses Halten des Werkstückhalters von beiden Seiten in axialer Drehrichtung auf der Grundlage eines statischen Drucks eines Fluids durch ein Paar Statikdruckhalteelemente, die auf beiden Seiten des Werkstückhalters positioniert sind; und gleichzeitiges Schleifen von beiden Oberflächen des Werkstücks, das vom Werkstückhalter gehalten wird, durch ein Paar Schleifsteine,
wobei ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement auf nicht größer als 50 µm eingestellt wird und der statische Druck des Fluids auf nicht weniger als 0,3 MPa eingestellt wird, um beide Oberflächen des Werkstücks zu schleifen.
Wenn, wie oben beschrieben, der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement auf nicht größer als 50 µm eingestellt werden kann und ein statischer Druck des Fluids auf nicht weniger als 0,3 MPa eingestellt werden kann, um beide Oberflächen des Werkstücks zu schleifen, kann das Doppelscheibenschleifen für das Werkstück durchgeführt werden, während eine Position des Werkstückhalters, der das Werkstück hält, stabilisiert wird, wodurch eine Verschlechterung der Nanotopographie des Werkstücks weitgehend unterbunden wird. Weiterhin ist eine Maßabweichung des Nanotopographieniveaus geringer als bei herkömmlichen Beispielen und kann das Nanotopographieniveau auf ein besseres Niveau gebracht werden.
Jetzt ist es bevorzugt, dass der Werkstückhalter eine Parallelität von 5 µm oder weniger und eine Ebenheit von 5 µm oder weniger aufweist.
Die Übernahme dieser Konfiguration ermöglicht ein ausreichendes Unterdrücken einer Last beim Drehen des Werkstückhalters und des Werkstücks, das vom Werkstückhalter gehalten wird, und das Doppelscheibenschleifen kann problemloser durchgeführt werden.
Außerdem ist vorzugsweise zumindest eine Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, aus Aluminiumoxidkeramik ausgebildet.
Wenn Aluminiumoxidkeramik verwendet wird, ist die Bearbeitbarkeit während des Formens des Werkstückhalters ausgezeichnet, der Werkstückhalter lässt sich nur schwer durch die während des Verarbeitens erzeugte Wärme wärmeexpandieren und die Formgenauigkeiten der Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, können erhöht werden, wodurch die während des Doppelscheibenschleifens angelegte Last weiter verringert werden kann.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass eine Oberfläche des Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält, eine Ebenheit von 20 µm oder weniger aufweist.
Wenn diese Konfiguration übernommen wird, kann während des Drehens des Werkstückhalters kaum eine Last wirken und das Doppelscheibenschleifen kann problemloser durchgeführt werden.
Weiter kann der Schleifstein aus Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1 µm oder weniger und einem glasartigen Bindungsmaterial ausgebildet werden.
Selbst wenn der Schleifstein aus einem Material gebildet wird, das die Schleifbelastung erhöht, kann eine Position des Werkstückhalters gesteuert werden und die Nanotopographie des Werkstücks kann ausreichend vor einer Verschlechterung bewahrt werden.
Gemäß der Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke und dem Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke nach der vorliegenden Erfindung ist die Maßabweichung gering und kann die Nanotopographie im Werkstück nach dem Doppelscheibenschleifen grundlegend bewahrt werden. Insbesondere kann ein Schleifstein mit einer größeren Größe, der aus feinen Schleifkörnern gebildet ist, deren durchschnittliche Korngröße 1 µm oder weniger beträgt, verwendet werden, um die Herstellungskosten auf der Grundlage einer geringeren Verarbeitungsmenge in einem Nachbearbeitungsverfahren zu senken und die hochpräzise Nanotopographie zu erhalten.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Doppelscheibenschleifvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel für einen Werkstückhalter zeigen, wobei (a) eine Gesamtansicht ist und (b) eine Querschnittsansicht ist;
3 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel für ein Statikdruckhalteelement zeigen, wobei (a) eine Gesamtansicht ist, (b) einer vergrößerte Ansicht eines Werkstückhalter-Statikdruckabschnitts ist, (c) eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' ist und (d) eine Fluidzuführleitung ist;
4 ist eine Messansicht, die ein Beispiel für ein Formmessergebnis eines Statikdruckhalteelements zeigt;
5 ist eine erläuternde Ansicht, die Formen und die Positionsbeziehung zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement zeigt;
6 zeigt Messergebnisse von Pseudonanotopographien gemäß dem Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1;
7 zeigt Messergebnisse von Pseudonanotopographien gemäß dem Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2;
8 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine herkömmliche Doppelscheibenschleifvorrichtung zeigt;
9 sind Messansichten, die Beispiele für Nanotopographieabbildungen zeigen, die mittels Nanomapper gemessen werden, wobei (a) ein Beispiel zeigt, bei dem das Nanotopographieniveau gut ist, und (b) ein Beispiel zeigt, bei dem das Nanotopographieniveau schlecht ist;
10(a) ist eine Diagramm, das ein Beispiel für eine Pseudonanotopographie zeigt, die durch das Durchführen einer Bandpassfilterverarbeitung im Hinblick auf eine Sori-Form erhalten wird, die durch ein ein Kapazitätssystem übernehmendes Messinstrument gemessen wird, und 10(b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine mittels Nanomapper gemessene Nanotopographie zeigt;
11 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Werkstückhalter nicht ordnungsgemäß funktioniert ist, ohne dass seine Position in einem herkömmlichen Doppelscheibenschleifverfahren festgelegt wird; und
12 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Wert einer Pseudonanotopographie nach einem Doppelscheibenschleifverfahren und einem Wert einer Nanotopographie nach einem Endverfahren zeigt.

BESTE VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist.
Als Ergebnis von sorgfältig durchgeführten Untersuchungen über die Beziehung zwischen einer Doppelscheibenschleifvorrichtung, einem Doppelscheibenschleifverfahren und der Nanotopographie eines Werkstücks nach dem Schleifen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass die Positionssteuerung eines Werkstückhalters als Haltemittel, das in radialer Richtung des Werkstücks vorgesehen ist, in dessen axialer Drehrichtung wichtig ist. Es wurde davon ausgegangen, dass eine solche Steuerung die Waferqualität, z.B. eine übliche Nanotopographie, nicht beeinflusst.
Darüber hinaus haben sie die Untersuchungen weiter vorangetrieben und dadurch festgestellt, dass in herkömmlichen Beispielen ein Wert von 200 bis 500 µm als Abstand zwischen einem Werkstückhalter und einem Statikdruckhalteelement üblich ist (d.h. ein Abstand zwischen einer Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, und einer Oberfläche des Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält), aber eine Haltewirkung auf der Grundlage eines statischen Drucks eines Fluids nicht erhalten werden kann, wenn diese Abmessung übernommen wird. Das bedeutet, dass festgestellt wurde, dass die Steuerung einer Position des Werkstückhalters in axialer Drehrichtung des Werkstückhalters unmöglich ist. Daher wird davon ausgegangen, dass, wie in der 11 gezeigt ist, der Aufbau deformiert werden kann und die Position des Werkstückhalters in dessen axialer Drehrichtung nicht fest ist. Ein Versagen des Werkstückhalters während des Schleifens verursacht eine Verlagerung eines eingeführten Werkstücks in dessen axialer Drehrichtung und führt zu einer Verschlechterung der Nanotopographie.
Weiterhin haben die vorliegenden Erfinder insbesondere auch entdeckt, dass das Versagen des Werkstückhalters beträchtlich wird, wenn ein Schleifstein mit einem hohen Anteil an feinen Schleifkörnern (z.B. 1 µm oder weniger) mit einer hohen Schleifbelastung verwendet wird.
Um die Kosten bezogen auf einer Verringerung beispielsweise einer Poliermenge in einem Doppelseitenpolierverfahren als Verfahren nach dem Doppelscheibenschleifen besonders mittels eines solchen Schleifsteins mit hohem Anteil zu verbessern oder die Nanotopographie des Werkstücks nach dem Schleifen zu verbessern, und zwar unter Berücksichtigung einer Verbesserung der Oberflächenrauigkeit oder der Tiefe der Beschädigung, haben die vorliegenden Erfinder gezeigt, dass der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement auf nicht größer als 50 µm eingestellt wird, ein statischer Druck des Fluids, der erforderlich ist, um den Werkstückhalter hydrostatisch zu halten, auf nicht weniger als 0,3 MPa eingestellt wird und beide Oberflächen des Werkstücks, das vom Werkstückhalter gehalten wird, geschliffen werden. Die vorliegenden Erfinder haben entdeckt, dass der Werkstückhalter während des Schleifens unter diesen Bedingungen stabil gehalten wird und die Positionssteuerung auch in geeigneter Weise durchgeführt wird, wodurch die vorliegende Erfindung abgeschlossen ist.
Die 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Doppelscheibenschleifvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Doppelscheibenschleifvorrichtung 1 umfasst hauptsächlich einen Werkstückhalter 2, der ein Werkstück W hält, ein Paar Statikdruckhalteelemente 3, die den Werkstückhalter 2 berührungslos mittels eines statischen Drucks eines Fluids halten, und ein Paar Schleifsteine 4, die gleichzeitig beide Oberflächen des Werkstücks W schleifen.
Der Werkstückhalter 2 wird zuerst beschrieben. Die 2 zeigen einen Umriss des Werkstückhalters 2. Wie in einer Gesamtansicht der 2(a) und einer Querschnittsansicht (b) gezeigt ist, hat der Werkstückhalter 2 hauptsächlich einen ringförmigen Ringabschnitt 6 mit einem L-förmigen Querschnitt, einen Halteabschnitt 7, der mit dem Werkstück W in Kontakt ist und es von einer äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung des Werkstücks W hält, und einen Innenverzahnungsabschnitt 8, der verwendet wird, um den Werkstückhalter 2 zu drehen, wobei der innere Innenverzahnungsabschnitt 8 an eine Innenseite der L-förmigen Form des Ringabschnitts 6 durch den Halteabschnitt 7 geschraubt ist.
Darüber hinaus ist ein Antriebszahnrad 10, das mit einem Motor 9 verbunden ist, so angeordnet, dass der Werkstückhalter 2 gedreht wird und mit dem Innenverzahnungsabschnitt 8 in Eingriff steht, und das Drehen des Antriebszahnrads 10 mittels des Motors 9 ermöglicht das Drehen des Werkstückhalters 2 durch den Innenverzahnungsabschnitt 8. Weiter ist, wie in der 2(a) gezeigt, ein Vorsprung, der zur Innenseite hin vorragt, an einem Teil eines Randabschnitts des Halteabschnitts 7 gebildet und passt mit einer gekerbten Form zusammen, die als Kerbe bezeichnet wird und an einem Umfangsabschnitt des Werkstücks W ausgebildet ist, wodurch ein Drehantrieb des Werkstückhalters 2 auf das Werkstück W übertragen wird.
Weiterhin wird der Werkstückhalter 2 drehbar durch drei oder mehr Rollen 11 gehalten, die sich frei in einer peraxialen Drehrichtung drehen. In dem in der 2(a) gezeigten Beispiel sind die vier Rollen 11 angebracht, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Der Ringabschnitt 6 mit einer Oberfläche, die von den Statikdruckhalteelementen 3 berührungslos gehalten wird, ist zum Beispiel aus Aluminiumoxidkeramik ausgebildet. Wenn daher das Material Aluminiumoxidkeramik ist, da dadurch die Bearbeitbarkeit ausgezeichnet ist und eine Wärmeausdehnung während der Verarbeitung kaum auftritt, kann die berührungslos gehaltene Oberfläche hochgenau in die gewünschte Form gebracht werden.
Außerdem kann ein Harz als Material des Halteabschnitts 7 verwendet werden und SUS kann als Material des Innenverzahnungsabschnitts 8 und des Antriebszahnrads 10 verwendet werden, allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Das Statikdruckhalteelement 3 wird nachfolgend beschrieben.
Die 3 zeigen einen Umriss des Statikdruckhalteelements 3. Zuerst zeigt die 3(a) das ganze Statikdruckhalteelement 3. Eine äußere Umfangsseite ist ein Werkstückhalter-Statikdruckabschnitt, der den Werkstückhalter 2 berührungslos hält, und eine innere Umfangsseite ist ein Werkstück-Statikdruckabschnitt, der das Werkstück W berührungslos hält. Darüber hinaus sind eine Öffnung, in die das Antriebszahnrad 10, das zum Drehen des Werkstückhalters 2 verwendet wird, eingesetzt ist, und eine Öffnung, in die der Schleifstein 4 eingesetzt ist, im Statikdruckhalteelement 3 ausgebildet.
Die 3(b) zeigt den teilweise vergrößerten Teil des Werkstückhalter-Statikdruckabschnitts. Weiter ist die 3(c) eine Querschnittsansicht entlang A-A' in der 3(b).
Wie in den 3(b) und (c) gezeigt ist, hat eine Vorderfläche eine Umrandung 12 und Taschen 13, bei denen es sich um konkave Abschnitte handelt, die von der Umrandung 12 umgeben sind, und ist eine Zuführöffnung 14, durch die der Tasche 13 ein Fluid (z.B. Wasser) von einer Fluidzuführöffnung zugeführt wird, in jeder Tasche 13 ausgebildet.
Weiter zeigt die 3(d) eine Leitung zum Zuführen des Fluids zu jeder Zuführöffnung 14, und jede Leitung ist mit einem Ventil 15 und einem Druckmesser 16 ausgestattet. Diese Elemente können verwendet werden, um einen statischen Druck des Fluids einzustellen, das jeder Tasche 13 über jede Zuführöffnung 14 zugeführt wird. Wenn tatsächlich ein Doppelscheibenschleifen ausgeführt wird, wird ein statischer Druck auf nicht unter 0,3 MPa eingestellt, und dieser statische Druck wird verwendet, um den Werkstückhalter 2 berührungslos zu halten.
Darüber hinaus sind, wie in der 1 gezeigt ist, die Statikdruckhalteelemente 3 auf beiden Seiten des Werkstückhalters 2 angeordnet. Außerdem ist jedes Statikdruckhalteelement 3 an Mitteln zum Einstellen von deren Position (nicht gezeigt) angebracht, und es wird ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter 2 und jedem Statikdruckhalteelement 3, d.h. wie in der 3(c) gezeigt, ein Abstand D zwischen der Oberfläche des Werkstückhalters 2, der berührungslos gehalten wird, und der Oberfläche des Statikdruckhalteelements 3, das den Werkstückhalter berührungslos hält, während des Doppelscheibenschleifens auf nicht größer als 50 µm eingestellt.
Es ist zu beachten, dass eine Konfiguration des Werkstück-Statikdruckabschnitts nicht besonders beschränkt ist, und der Mechanismus zum Zuführen des Fluids nicht vorgesehen sein muss, oder eine Umrandung, Taschen und Zuführöffnungen wie bei der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2007-96015 vorgesehen sein können, um die Zuführung des Fluids zum Raum zwischen dem Werkstück W und jedem Statikdruckhalteelement 3 zu ermöglichen.
Weiter ist der Schleifstein 4 nicht besonders beschränkt, und es kann beispielsweise wie bei herkömmlichen Beispielen einer mit einer Größe #3000, dessen durchschnittliche Schleifkorngröße 4 µm ist, verwendet werden. Außerdem kann auch ein Schleifstein mit der größeren Größe #6000 bis 8000 verwendet werden. Zum Beispiel gibt es einen Schleifstein, der aus Diamantschleifkörnern, deren durchschnittliche Korngröße 1 µm oder weniger ist, und einem glasartigen Bindungsmaterial ausgebildet ist. Es ist zu beachten, dass jeder Schleifstein 4 mit dem Motor 5 verbunden ist, so dass er sich mit hoher Drehzahl drehen kann.
Wenngleich der Abstand zwischen der Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, und der Oberfläche des Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält, in einer herkömmlichen Vorrichtung 200 bis 500 µm ist, ist die Schleifbelastung hoch, wenn besonders die Schleifsteine mit großer Größe verwendet werden, und ist das Stabilisieren einer Position des Werkstückhalters in dessen axialer Drehrichtung schwierig.
Allerdings wird in der Doppelscheibenschleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung selbst bei Verwendung der Schleifsteine 4 mit einer großen Größe der Werkstückhalter 2 mit dem Abstand D gehalten, der nicht größer als 50 µm ist, und beträgt der statische Fluiddruck nicht weniger als 0,3 MPa, wodurch die Position des Werkstückhalters 2 in dessen axialer Drehrichtung ausreichend stabilisiert wird. Daher kann das Schleifen mittels der Schleifsteine mit großer Größe, bei dem eine hohe Last angelegt wird, durchgeführt werden, kann eine Nanotopographie weitgehend vor einer Verschlechterung im Vergleich zu herkömmlichen Beispielen bewahrt werden, und kann das Werkstück mit hoher Qualität geschliffen werden.
Wenn die Schleifsteine 4 mit großer Größe übernommen werden, kann darüber hinaus die Poliermenge in einem Doppelseitenpolierverfahren nach dem Doppelscheibenschleifen verringert werden, und eine Verbesserung der Produktivität und eine Verringerung der Kosten können erzielt werden, und die Oberflächenrauigkeit oder die Tiefe der Beschädigung kann beim Doppelscheibenschleifen verbessert werden.
Obwohl die jeweiligen Aufbauten, zum Beispiel der Werkstückhalter 2, die Statikdruckhalteelemente 3, die Schleifsteine 4 und andere, für die Doppelscheibenschleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben sind, werden nachfolgend besonders bevorzugte Ausführungsformen des Werkstückhalters 2 und der Statikdruckhalteelemente 3 erläutert.
Zuerst haben die vorliegenden Erfinder die Formgenauigkeiten des Werkstückhalters 2 und jedes Statikdruckhalteelements 3 in der Doppelscheibenschleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung untersucht.
Um insbesondere den Abstand D zwischen dem Werkstückhalter 2 und jedem Statikdruckhalteelement 3 auf nicht größer als 50 µm einzustellen, wurde eine Vorrichtung verwendet, bei der die Ebenheit und Parallelität des Werkstückhalters 2 und die Ebenheit der Oberfläche von jedem Statikdruckhalteelement 3, das den Werkstückhalter 2 berührungslos hält, geändert und kombiniert wurden, um einen Versuch zum Untersuchen eines Drehzustands durchzuführen, indem der Werkstückhalter 2 berührungslos auf der Grundlage eines statischen Drucks von Wasser gehalten und der Werkstückhalter 2 gedreht wird. Als Schleifstein wurde einer mit der großen Größe #8000 verwendet.
Zuerst wurden die mehreren Statikdruckhalteelemente 3 und die mehreren Werkstückhalter 2 hergestellt und eine dreidimensionale Messvorrichtung ZYZAXRVA-A (hergestellt von Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) wurde verwendet, um zwei Niveaus (Ebenheit von 15 µm und 20 µm) im Hinblick auf das Statikdruckhalteelement 3 und drei Niveaus (Ebenheit von 50 µm und Parallelität von 10 µm; Ebenheit von 15 µm und Parallelität von 10 µm; und Ebenheit von 5 µm und Parallelität von 5 µm) im Hinblick auf den Werkstückhalter 2 auszuwählen. Die 4 zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis der Formmessung des Statikdruckhalteelements.
Diese Elemente wurden kombiniert, um den Abstand D zwischen dem Werkstückhalter 2 und jedem Statikdruckhalteelement 3 auf 50 µm einzustellen, und dann wurde ein Drehzustand der Drehung des Werkstückhalters 2 untersucht. Es ist zu beachten, dass der statische Druck von zuzuführendem Wasser auf 0,3 MPa eingestellt wurde.

Die Tabelle 1 zeigt Kombinationen von Ebenheit und Parallelität des Werkstückhalters 2 und des Statikdruckhalteelements 3 sowie Drehzustände. [Tabelle 1]

Statikdruckhalteelement	Werkstückhalter		e + f + (h - g) /2	Drehzustand
Ebenheit (e)	Ebenheit (h - g)	Parallelität (f)	e + f + (h - g) /2	Drehzustand
15	50	10	50	Hohe Last
20	15	10	37,5	Hohe Last
20	5	5	27,5	Gut
15	5	5	22,5	Gut

Wie in der Tabelle 1 gezeigt ist, bestätigte die Kombination von großer Ebenheit und großer Parallelität ein Phänomen, bei dem eine Last des Motors, der das Antriebszahnrad 10 dreht, höher als gewöhnlich war, obwohl der Werkstückhalter 2 sich drehte, und es zeigte sich, dass der Werkstückhalter 2 mit dem Statikdruckhalteelement 3 in Kontakt stand.
Im Hinblick auf ein Verhältnis des Abstands D zwischen dem Werkstückhalter 2 und dem Statikdruckhalteelement 3 und jeder Form, kann der Abstand D zwischen dem Werkstückhalter 2 und dem Statikdruckhalteelement 3 als D=e+f+(h-g)/2+α dargestellt werden, wobei e die Ebenheit des Statikdruckhalteelements 3 ist, f die Parallelität des Werkstückhalters 2 ist, h-g die Ebenheit des Werkstückhalters 2 ist und α die Dicke eines Statikdruckwasserfilms ist, wie in der 5 gezeigt. Da die Statikdruckwasserfilmdicke α schwer zu messen ist, können andere Abmessungen nicht spezifiziert werden, aber eine notwendige Bedingung ist, dass ein numerischer Wert von e+f+(h-g)/2 30 µm oder weniger, bezogen auf ein Ergebnis des Drehzustands, ist, wie in der Tabelle 1 gezeigt.
Allerdings kann in Bezug auf die Formgenauigkeiten des Statikdruckhalteelements 3 und des Werkstückhalters 2 während der Verarbeitung der Werkstückhalter 2 eine höhere Formgenauigkeit aufweisen, da seine Form einfach ist; weiterhin gibt es eine Grenze für die Formgenauigkeit des Statikdruckhalteelements 3 mit einer komplizierten Form. Daher ist es bevorzugt, dass als realistische Formgenauigkeiten der numerische Wert von e+f+(h-g)/2 nicht größer als 30 µm ist, die Ebenheit des Statikhalteelements 3 nicht größer als 20 µm ist, die Ebenheit des Werkstückhalters 2 ist nicht größer als 5 µm ist und die Parallelität desselben nicht größer als 5 µm ist.
Insbesondere kann die Genauigkeit des Werkstückhalters 2, d.h. eine Ebenheit von nicht größer als 5 µm und eine Parallelität von nicht größer als 5 µm, bei herkömmlich verwendetem SUS 304 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von ungefähr 17×10^-6/°C wegen der Wärmeerzeugung während der Verarbeitung nicht erhalten werden. Diese Genauigkeit kann leicht durch Verwendung von Aluminiumoxidkeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6×10^-6/°C als Ringabschnitt 6 des Werkstückhalters 2 erzielt werden.
Es ist zu beachten, dass im Hinblick auf die Kombination von zwei Niveaus, wobei ein numerischer Wert von e+f+(h-g)/2 nicht größer als 30 µm wird (der Werkstückhalter 2 hat die Parallelität von 5 µm und die Ebenheit von 5 µm und die Oberfläche des Statikdruckhalteelements 3, das den Werkstückhalter berührungslos hält, ist 20 µm oder 15 µm), eine Pseudonanotopographie, die nach den Schleifen des Werkstücks gemessen wurde, unter 0,2 µm fiel, wodurch ein hervorragendes Niveau bestätigt wird.
Bezogen auf die oben beschriebene Untersuchung wurde davon ausgegangen, dass der Werkstückhalter 2 mit einer Parallelität von 5 µm oder weniger und einer Ebenheit von 5 µm oder weniger und das Statikdruckhalteelement 3 mit einer Ebenheit von 20 µm oder weniger auf der Oberfläche, das den Werkstückhalter 2 berührungslos hält, bevorzugt sind. Es ist zu beachten, dass die Parallelität von jedem Statikdruckhalteelement 3 auf beiden Seiten einer parallelen Angleichung während des Zusammenbaus unterworfen werden kann.
Weiter haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass die Doppelscheibenschleifvorrichtung, die diese Bedingungen erfüllt, wirksam verhindern kann, dass eine Last des Motors 9 für das Antriebszahnrad 10 steigt, eine Partikelerzeugung aufgrund von Abrieb zwischen dem Innenverzahnungsabschnitt 8 und dem Antriebszahnrad 10 auftritt und erzeugte Fremdpartikel in den Spalt zwischen dem Werkstückhalter 2 und dem Statikdruckhalteelement 3 gelangen, obwohl der Abstand D zwischen dem Werkstückhalter 2 und dem Statikdruckhalteelement 3 einen geringen Wert hat, d.h. 50 µm oder weniger. Dadurch kann beispielsweise als Ergebnis erreicht werden, dass ein Phänomen sowie weitere, die die Drehung des Werkstückhalters 2 verhindern, auftreten.
Das Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Obwohl hier eine Beschreibung gegeben wird, die sich auf eine Situation bezieht, bei der die Doppelscheibenschleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die in der 1 gezeigt ist, verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und ein Verfahren, das den Abstand D zwischen dem Werkstückhalter 2 und dem Statikdruckhalteelement 3 auf nicht größer als 50 µm einstellt und den statischen Druck des Fluids auf nicht weniger als 0,3 MPa anpasst, kann ausreichen, um beide Oberflächen des Werkstücks W zu schleifen,.
Das Werkstück W (z.B. ein Silizium-Wafer) wird von einer äußeren Umfangsseite in radialer Richtung des vom Halteabschnitt 7 des Werkstückhalters 2 zu haltenden Werkstücks W gehalten.
Der Werkstückhalter 2, der das Werkstück W hält, wird zwischen dem Paar von Statikdruckhalteelementen 3 derart gehalten, dass jedes Statikdruckhalteelement 3 und der Werkstückhalter 2 einen Abstand aufweisen. Dabei wird Wasser als Fluid von der Zuführöffnung 14 von jeder Tasche 13 des Statikdruckhalteelements 3 zugeführt, um den statischen Druck auf nicht weniger als 0,3 MPa in Übereinstimmung mit jeder Tasche 13 einzustellen. Darüber hinaus wird der Abstand D zwischen jedem Statikdruckhalteelement 3 und dem Werkstückhalter 2 auf nicht über 50 µm eingestellt.
Der Werkstückhalter 2, der das Werkstück W von der äußeren Umfangsseite her hält, wird mittels der Statikdruckhalteelemente 3 auf der Grundlage des statischen Drucks von Wasser berührungslos gehalten, und die Schleifsteine 4 werden mittels des Motors 5 unter Drehung des Werkstückhalters 2 durch das Antriebszahnrad 10 gedreht, wodurch beide Oberflächen des Werkstücks W gleichzeitig geschliffen werden.
Um eine Verschlechterung der Nanotopographie des Werkstücks W zu vermeiden, ist die Steuerung der Position des Werkstückhalters 2, der das Werkstück W hält, in dessen axialer Drehrichtung ein wichtiger Faktor. Da das Doppelscheibenschleifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Doppelscheibenschleifen für das Werkstück W ermöglicht, während der Werkstückhalter 2 zu einer geeigneten Position in dessen axialer Drehrichtung gesteuert wird, kann die Nanotopographie auf ein hohes Niveau mit weniger Maßabweichung im Vergleich zu herkömmlichen Beispielen verbessert werden. Zum Beispiel kann die Pseudonanotopographie während des Doppelscheibenschleifens auf 0,2 µm oder weniger eingestellt werden, wodurch die Nanotopographie in einem Endprodukt auf 15 nm oder weniger reduziert werden kann. Dies ist das Niveau, das die jüngsten Forderungen von Kunden ausreichend zufriedenstellen kann.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Ringabschnitt 6 mit der Oberfläche, die berührungslos gehalten wird, aus Aluminiumoxidkeramik im Werkstückhalter 2 ausgebildet wird, die Oberfläche, die berührungslos gehalten wird, mit hoher Formgenauigkeit bearbeitet werden kann und insbesondere der Werkstückhalter 2, der eine Parallelität von 5 µm oder weniger und eine Ebenheit von 5 µm oder weniger besitzt, vorgesehen werden kann.
Außerdem ist es bevorzugt, dass jedes Statikdruckhalteelement 3 eine Ebenheit von 20 µm oder weniger aufweist.
Wenn der Werkstückhalter 2 oder jedes Statikdruckhalteelement 3, das eine solche Form aufweist, verwendet wird, um ein Doppelscheibenschleifen durchzuführen, kann ein Einfluss auf die Drehung des Werkstückhalters 2 verhindert werden, ohne dass der Werkstückhalter 2 und jedes Statikdruckhalteelement 3 miteinander in Kontakt gebracht werden, obwohl der Abstand D zwischen diesen Elementen während des Schleifens nur 50 µm beträgt.
Weiterhin kann ein Schleifstein 4 verwendet werden, der eine große Größe hat und aus Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1 µm oder weniger und einem glasartigen Bindungsmaterial ausgebildet ist. Bei herkömmlichen Beispielen kann, wenn ein solcher Schleifstein mit großer Größe verwendet wird, die Positionssteuerung des Werkstückhalters aufgrund einer Last während des Schleifens nicht durchgeführt werden, und die Nanotopographie des Werkstücks W verschlechtert sich. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann allerdings, selbst wenn die Schleifsteine mit großer Größe verwendet werden, die Positionssteuerung des Werkstückhalters erfolgen und eine Verschlechterung der Nanotopographie des Werkstücks kann ausreichend verhindert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der Schleifsteine mit großer Größe eine Verringerung der Poliermittelmenge bei einem späteren Doppelseitenschleifverfahren, wodurch eine Senkung der Kosten oder eine Verbesserung der Oberflächenrauigkeit oder eine Reduzierung der Beschädigungstiefe erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher auf der Grundlage von Beispielen erläutert, ist aber nicht darauf beschränkt.
(Beispiel 1)
Es wurde ein Doppelscheibenschleifen eines Werkstücks (eines Silizium-Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm) auf der Grundlage des Doppelscheibenschleifverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Doppelscheibenschleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die in der 1 gezeigt ist, durchgeführt.
Als Werkstückhalter wurde einer mit einem Ringabschnitt verwendet, der aus Aluminiumoxidkeramik ausgebildet war. Der Werkstückhalter hat eine Ebenheit von 5 µm und eine Parallelität von 5 µm, und die Statikdruckhalteelemente haben eine Ebenheit von 15 µm.
Ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und jedem Statikdruckhalteelement wurde auf 30 µm eingestellt. Weiterhin wurde Wasser von Zuführöffnungen eines jeden Statikdruckhalteelements zugeführt, und der Werkstückhalter wurde berührungslos auf der Grundlage eines statischen Drucks von 0,6 MPa gehalten. Außerdem wurden als Schleifsteine ein Schleifstein SD #3000 und ein Schleifstein SD #8000, die aus Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1 µm oder weniger und einer glasartigen Bindung (Keramikbindungsschleifsteine, hergestellt von Allied Material Corporation) ausgebildet sind, verwendet.
Der Schleifbetrag ist 30 µm.
Die 6 zeigt einen Abstand zwischen dem Werkstückhalter und jedem Statikdruckhalteelement und ein Ergebnis einer Pseudonanotopographie des geschliffenen Werkstücks.
Wie in der 6 gezeigt ist, ist in beiden Fällen, bei denen die jeweiligen Schleifsteine verwendet wurden, eine Maßabweichung geringer als bei den nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispielen, und die Pseudonanotopographie wurde erfolgreich auf ein ausgezeichnetes Niveau gebracht, d.h. auf 0,2 µm oder weniger. Insbesondere kann davon ausgegangen werden, dass ein ausgezeichnetes Ergebnis erzielt wird, obwohl der Schleifstein mit der großen Größe SD #8000 verwendet wurde.
(Vergleichsbeispiel 1)
Das Doppelscheibenschleifen für ein Werkstück (einen Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm) wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Abstand zwischen einem Werkstückhalter und jedem Statikdruckhalteelement auf 100 µm oder 200 µm eingestellt war.
Wie in der 6 gezeigt, ist eine Maßabweichung bei einer Pseudonanotopographie größer als im Beispiel 1, und die Pseudonanotopographie übersteigt in einigen Fällen 0,2 µm. Es kann davon ausgegangen werden, dass der Abstand zwischen jedem Statikdruckhalteelement und dem Werkstückhalter wie in der vorliegenden Erfindung auf nicht größer als 50 µm eingestellt werden muss, um sicher die Pseudonanotopographie auf 0,2 µm oder weniger zu bringen.
Im Übrigen wird deutlich, dass der Wert der Pseudonanotopographie verringert wird, indem der Abstand zwischen jedem Statikdruckhalteelement und der Werkstückhalter schmaler wird. Wenn der Schleifstein SD #8000 verwendet wird, wird diese Tendenz verstärkt, und die Pseudonanotopographie wird stark verschlechtert, wenn der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und jedem Statikdruckhalteelement breiter wird.
(Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 2)
Das Doppelscheibenschleifen für ein Werkstück (einen Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm) wurde wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass der Schleifstein SD #8000 als Schleifstein verwendet wurde und der statische Druckwert von Wasser geändert und eingestellt wurde.
Der statische Druck von Wasser wurde auf 0,3 MPa, 0,8 MPa und 1,0 MPa (diese Werte gehören zu Beispiel 2) und 0,2 MPa (Vergleichsbeispiel 2) eingestellt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Die 7 zeigt den statischen Druckwert von Wasser und das Ergebnis einer Pseudonanotopographie von jedem geschliffenen Werkstück. Es ist zu beachten, dass ein Wert der Pseudonanotopographie gemäß Beispiel 1 auch als Referenz gezeigt wird (der Wert, bei dem der hydrostatische Druck 0,6 MPa ist).
Die Pseudonanotopographie ist im Vergleichsbeispiel 2 mit 0,8 µm recht groß, und im Beispiel 2 wurde die Pseudonanotopographie bei jedem hydrostatischen Druck auf 0,2 µm oder weniger gesenkt.
Wenn der statische Druckwert kleiner als 0,3 MPa ist, wird, wie oben beschrieben, die Pseudonanotopographie ziemlich groß und es kann kein geschliffenes Werkstück hoher Qualität erhalten werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Einstellung des Werts für den statischen Druck auf nicht weniger als 0,3 MPa ein Senken der Pseudonanotopographie auf ein ausgezeichnetes Niveau ermöglicht.
Darüber hinaus kann aus den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 entnommen werden, dass der Abstand zwischen dem Werkstückhalter und jedem Statikdruckhalteelement auf nicht größer als 50 µm eingestellt werden muss und die Statikdruckhalteelemente wie bei der vorliegenden Erfindung den Werkstückhalter berührungslos auf der Grundlage eines statischen Drucks von nicht weniger als 0,3 MPa halten müssen, um ein geschliffenes Werkstück mit einer Pseudonanotopographie auf einem hohen Niveau zu erhalten.
(Vergleichsbeispiel 3)
Eine herkömmliche Doppelscheibenschleifvorrichtung wurde verwendet, um ein Doppelscheibenschleifen für ein Werkstück (einen Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm) durchzuführen.
Die verwendete Doppelscheibenschleifvorrichtung XSG-320 (hergestellt von Koyo Machine Industries Co., Ltd.) ist eine herkömmliche Standardvorrichtung, und die tatsächliche Messung mittels der dreidimensionalen Formmessmaschine ZYZAXRVA-A (hergestellt von Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) zeigte, dass ein aus SUS ausgebildeter Werkstückhalter eine Parallelität von 10 µm und eine Ebenheit von 50 µm hat und jedes Statikdruckhalteelement eine Ebenheit von 20 µm besitzt.
Ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und jedem Statikdruckhalteelement wurde auf einen Standardwert, d.h. 200 µm, eingestellt, und ein hydrostatischer Druck wurde auf 0,6 MPa eingestellt. Darüber hinaus wurde als Schleifstein immer ein Schleifstein SD #3000, der aus einer Keramikbindung ausgebildet ist und einen Durchmesser von 160 mm hat (ein von Allied Material Corporation hergestellter Keramikbindungsschleifstein), verwendet.
Der Schleifbetrag ist 30 µm.
Als Ergebnis der Messung der Pseudonanotopographie eines geschliffenen Werkstücks war die Maßabweichung sehr groß und sie betrug im Durchschnitt 0,6 µm und maximal 1,2 µm. Ein Pseudonanotopographiesollwert von 0,2 µm wurde nicht erfüllt. Als Grund dieser Maßabweichung ist in Betracht zu ziehen, dass der Werkstückhalter bei einem Abstand von 200 µm kippen kann und das Kippen des Werkstückhalters zu einer Abweichung des Werkstücks von einer zentralen Position und zu einer Deformation des Werkstücks führt.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist. Die vorstehende Ausführungsform ist nur eine Veranschaulichung und alle Beispiele, die weitgehend dieselbe Konfiguration aufweisen und dieselben Funktionen und Wirkungen wie das technische Konzept zeigen, das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, sind vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.

Claims

Doppelscheibenschleifvorrichtung (1) für Werkstücke, mindestens umfassend: einen Werkstückhalter (2), der ein Werkstück (W) in Form einer dünnen Platte von einer äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung hält und sich drehen kann; ein Paar Statikdruckhalteelemente (3), die auf beiden Seiten des Werkstückhalters angeordnet sind und den Werkstückhalter von beiden Seiten in dessen axialer Drehrichtung berührungslos auf der Grundlage eines statischen Drucks eines Fluids halten; und ein Paar Schleifsteine (4), die gleichzeitig beide Oberflächen eines vom Werkstückhalter gehaltenen Werkstücks schleifen, wobei ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement nicht größer als 50 µm ist und die Statikdruckhalteelemente den Werkstückhalter auf der Grundlage des statischen Drucks des Fluids halten, der nicht weniger als 0,3 MPa beträgt.
Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke nach Anspruch 1, wobei der Werkstückhalter eine Parallelität von 5 µm oder weniger und eine Ebenheit von 5 µm oder weniger besitzt.
Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei zumindest eine Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, aus Aluminiumoxidkeramik ausgebildet ist.
Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Oberfläche des Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält, eine Ebenheit von 20 µm oder weniger aufweist.
Doppelscheibenschleifvorrichtung für Werkstücke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schleifstein aus Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1 µm oder weniger und einem glasartigen Bindungsmaterial ausgebildet ist.
Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke, zumindest umfassend: Verwenden eines Werkstückhalters (2) zum Halten eines Werkstücks (W) in Form einer dünnen Platte von der äußeren Umfangsseite her in radialer Richtung und Drehen desselben; berührungsloses Halten des Werkstückhalters von beiden Seiten in axialer Drehrichtung auf der Grundlage eines statischen Drucks eines Fluids durch ein Paar von Statikdruckhalteelementen (3), die auf beiden Seiten des Werkstückhalters angeordnet sind; und gleichzeitiges Schleifen von beiden Oberflächen des Werkstücks, das vom Werkstückhalter gehalten wird, mittels eines Paars von Schleifsteinen (4), wobei ein Abstand zwischen dem Werkstückhalter und dem Statikdruckhalteelement so auf nicht größer als 50 µm eingestellt wird und der statische Druck des Fluids auf nicht weniger als 0,3 MPa eingestellt wird, um beide Oberflächen des Werkstücks zu schleifen.
Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke nach Anspruch 6, wobei der Werkstückhalter eine Parallelität von 5 µm oder weniger und eine Ebenheit von 5 µm oder weniger besitzt.
Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei wenigstens eine Oberfläche des Werkstückhalters, der berührungslos gehalten wird, aus Aluminiumoxidkeramik ausgebildet ist.
Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine Oberfläche des Statikdruckhalteelements, das den Werkstückhalter berührungslos hält, eine Ebenheit von 20 µm oder weniger hat.
Doppelscheibenschleifverfahren für Werkstücke nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Schleifstein aus Diamantschleifkörnern mit einer durchschnittlichen Korngröße von 1 µm oder weniger und einem glasartigen Bindungsmaterial ausgebildet ist.