JP2005238444A - 両面同時研削方法および両面同時研削盤並びに両面同時ラップ方法および両面同時ラップ盤 - Google Patents

Abstract

【課題】両面同時研削（ラップ）盤を使用する両面同時研削（ラップ）において、板状ワークの反りの発生を抑え、研削（ラップ）による反りの悪化を防止して、両面が高平坦度な板状ワークに加工することができ、さらに、反りの大きさを制御しつつ研削（ラップ）し、所望の反りを有す板状ワークに加工することができる両面同時研削（ラップ）方法および両面同時研削（ラップ）盤を提供する。
【解決手段】板状ワークＷを保持し、該板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対の研削砥石（ラップ定盤）２０，２１を用い、板状ワークの両面を同時に研削（ラップ）する方法において、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段４，５の中心と、一対の研削砥石（ラップ定盤）の砥石（定盤）面間隔の中心との相対位置を制御して研削（ラップ）することを特徴とする両面同時研削（ラップ）方法および両面同時研削（ラップ）盤１。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエーハ、露光原版用の石英基板等の板状ワークの両面同時研削方法および両面同時研削盤並びに両面同時ラップ方法および両面同時ラップ盤に関する。

従来から半導体ウエーハや石英基板等の板状ワークの精密加工において平面研削が用いられている。平面研削は、研削速度が速い、高平坦度のウエーハが得られ易い等の理由からラッピング等の代わりに使用されはじめてきた。
研削工程において、片面平面研削盤を用いた場合、片面を真空吸着して研削するため、前工程のスライス工程で発生したうねりを除去できない等の問題がある。この問題を解決するためにウエーハ両面を同時に研削する技術として、両面同時研削盤（両頭研削盤ともいう）が開発された。

ウエーハの表面を同時に研削する両頭研削方式にも幾つかの方式があるが、２つの対になる円筒砥石の間にウエーハを通すことによって研削するクリープフィード研削や、一対のカップ型砥石を用い、砥石がウエーハ中心を通過するようにカップ型砥石とウエーハとが共に回転しながら研削するインフィード研削方式がある。

図６に例示した半導体ウエーハの研削に用いられるインフィード型両面同時研削盤１ａは、同方向に回転する一対のカップ型砥石２０、２１と板状ワークＷを両面から支持する二対の板状ワーク押えローラ４、板状ワークＷの円周を支持する４個の板状ワークガイドローラ５と板状ワークＷを砥石と反対方向に回転駆動保持する一対の板状ワーク駆動保持ローラ３から構成されている。カップ型砥石２０、２１はカップ状基台２ａと砥石部２ｂと砥石回転軸２ｃから成り、砥石部２ｂの研削面には砥石セグメント（不図示）が接合されている。板状ワークＷとカップ型砥石２０、２１は所定の回転速度で回転される。研削液は、通常、砥石回転軸２ｃの中心孔（不図示）から供給するか、砥石の外周または内側に掛け流すようになっている。

また、両面同時研削盤の開発と平行して、従来の低精度、低生産性のバッチ式ラップ盤に代わる枚葉形式の両面同時ラップ盤が開発されている。このラップ盤を用いたラップ加工は、平面研削の利点である高加工能率を有し、高精度で自動化されている点と、ラップの利点である従来と同じ面状態を得られ、かつ裏面が従来と同等である点の両方を併せ持つ加工方式である。

この両面同時ラップ盤の構造は、図６に示したインフィード型両面同時研削盤１ａの一対のカップ型砥石２０、２１を、平板のラップ定盤に置き換えたものであり、板状ワークの駆動方法は、両面同時研削盤と同じ機構を採用している。そして大きく異なる点は、砥石或は定盤の送り方にある。両面同時研削盤の砥石の送り方法が、サーボモータ等の制御により設定された送り方、いわゆるインフィードであるのに対して、ラップ盤の定盤は、基本的には一定圧力で制御されるため、エアシリンダ等の加圧機構により常に支持されている。
また、実際の板状ワークの加工に際しての相違点は、両面同時研削盤では作用する加工種がカップ型砥石の固定砥粒であり、両面同時ラップ盤では遊離砥粒であるアルミナ砥粒等を含むラップ液（スラリ）を使用する点である。

近年、上記インフィード型の研削方法がクリープフィード型に比べ高い平坦度が得られ易いという利点から一般的に用いられているが、この方法では、両面の切削荷重のアンバランス等により研削されたワークに反り（以下、ワープ：ＷＡＲＰということがある）が発生し易いという問題がある。

これに対して、静圧パッドからクーラントを噴射して板状ワークを安定して支持するようにした技術も開示（例えば、特許文献１参照）されているが、これだけでは必ずしも十分に反りの発生を抑制できないことがわかった。さらに、両頭研削後のウエーハの反りが、研削前の反りより悪化する傾向が見られた。この反りは、研削の後工程では除去されにくいことから、一層の高平坦度を追求する上で、研削工程で解決すべき問題となっている。

特開平９−２６２７４７号公報

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、両面同時研削盤を使用する両面同時研削において、板状ワークの反りの発生を抑え、前工程で発生した反りの悪化を防止して、両面が高平坦度な板状ワークに加工することができる両面同時研削方法および両面同時研削盤を提供することを主たる目的とする。

もう一つの目的は、反りの大きさを制御しつつ研削し、所望の反りを有す板状ワークに加工することができる両面同時研削方法および両面同時研削盤を提供することである。

加えて、両面同時研削盤とほぼ同様の装置構造を採用している両面同時ラップ盤においても、上記両面同時研削盤が抱えている問題とほぼ同じことが課題となっており、本発明のさらなる目的は、ワークの反りの発生を抑え、前工程で発生した反りの悪化を防止して両面を高平坦度にラップ加工すること、および反りの大きさを制御しつつラップし、所望の反りを有する板状ワークに加工することができる両面同時ラップ方法および両面同時ラップ盤を提供することである。

上記課題を解決するため本発明は、板状ワークを保持し、該板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対の研削砥石を用い、板状ワークの両面を同時に研削する方法において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御し、研削することを特徴とする両面同時研削方法である。

ここで、板状ワークの厚さの中心とは、板状ワークの位置を規定するために設定した基準であり、例えば、板状ワーク面内の２点または３点以上における厚さの１／２の位置（中心）を通る線または面のことをいう。

また、板状ワークを保持する保持手段の中心とは、例えば板状ワークを表裏両面から支持する方式の場合、表裏一対の保持手段間の距離の１／２を通る仮想的な面または線であり、上記板状ワーク厚さの中心の位置を通る面とほぼ平行な面である。

上記板状ワークが高平坦度（平行度）のものであれば、板状ワークの厚さの中心と板状ワークを保持する保持手段の中心は一致する。つまり、板状ワークを保持する保持手段の中心も間接的に板状ワークの厚さの中心、つまり板状ワークの位置を示すものである。
一方、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心とは、砥石の位置を規定するために設定した基準であり、具体的には、一対の研削砥石間の距離の１／２を通る仮想的な線や面、さらに詳しくは、向かい合った研削面内の２点または３点以上の両面間の中間を通る仮想的な線または面で、板状ワークの厚さの中心とほぼ平行な面または線である。

つまり、板状ワークの位置を決める任意の基準面または基準線と砥石の位置、正確には研削面の位置を決める任意の基準面または基準線の相対位置を常に制御しながら研削することを特徴とする。特に板状ワークと研削面のそれぞれの基準面が平行である状態で、相対位置を制御すると、精度の良い反り制御ができる。

このように、板状ワークの両面を同時に研削する方法において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御して研削すれば、該研削工程における反りの発生を防止し、前工程で発生した反りの悪化を抑えることができ、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる。従って、研削工程における歩留りを上げ、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。また、故意に任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることもでき、板状ワークの用途上要求される特性付与に対応することができる。

この場合、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心とを常に一致させながら研削することができる。
このように、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心とを常に一致させながら研削すれば、反りが形成されることは殆どなく、前工程で発生した反りの悪化を抑えることができるので、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる。従って、研削工程における歩留り、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。

また、この場合、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との差を３μｍ以下に制御しながら研削することが望ましい。
このように両中心間の差を３μｍ以下に制御しながら研削すれば、確実に反りの発生を防止してより一層板状ワーク両面の全面を高平坦度化することができる。

さらにこの場合、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との差を所望の値に制御しながら研削することができる。
このように両中心間の差を所望の値に制御しながら研削すれば、任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることができ、板状ワークに対する特性要求に対応することができる。

次に、本発明は、少なくとも板状ワークを保持する保持手段と、板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対の研削砥石を用い、板状ワークの両面を同時に研削する研削手段を有する両面同時研削盤において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御する制御手段を具備することを特徴とする両面同時研削盤である。
ここで、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御する手段とは、先に示した板状ワークの位置を規定するために設定した基準と同様で、例えば、板状ワーク面内の２点または３点以上における厚さの１／２の位置を通る線または面、および／または板状ワークを表裏両面から保持する場合の表裏一対の保持手段の間の距離の１／２を通る研削面に平行な仮想的な線または面と、砥石の位置を規定するために設定した基準、例えば向かい合った一対の研削砥石間の距離の１／２を通る仮想的な線や面の相対位置を制御する手段である。

このように、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御する制御手段を具備する両面同時研削盤とすれば、両中心の相対位置を制御しながら研削することが出来るので、研削工程における反りの発生を防止することができ、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる両面同時研削盤となる。従って、この両面同時研削盤を使用して板状ワークを研削すれば、研削工程における歩留り、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。また、任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることができ、板状ワークに対する個別の特性要求に対応することができる。

そしてこの場合、相対位置を制御する手段が、板状ワークを保持する保持手段の位置を検出する手段、各研削砥石面の位置を検出する手段、これらの検出結果を処理するコンピューター、並びにコンピューターで処理された情報を基に前記保持手段および／または研削砥石の位置を移動させる手段から構成されていることを特徴とする両面同時研削盤である。このような保持手段および／または研削砥石の位置を移動させる手段としては、モータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等のアクチュエータが挙げられる。

このような構成にすれば、板状ワークを保持する保持手段の位置と各研削砥石面の位置を常時検出し、これらの検出結果をコンピューターで処理し、コンピューターで処理された情報を基に保持手段および／または研削砥石の位置を移動させて所定の位置を保持して研削することになるので、研削工程における反りの発生を防止することができ、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる両面同時研削盤となる。従って、この両面同時研削盤を使用して研削すれば、研削工程における歩留り、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。

この場合、相対位置を制御する手段が、相対位置を３μｍ以下となるように制御するか、所定値で一定となるように制御する手段であることが望ましい。
このように高精度の制御が可能な制御手段を具備する両面同時研削盤を用いて研削すれば、より一層確実に板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる両面同時研削盤となる。

次に本発明の両面同時ラップ方法に係る発明は、板状ワークを保持し、該板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対のラップ定盤を用い、板状ワークの両面を同時にラップする方法において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御し、ラップすることを特徴とする両面同時ラップ方法である。
ここで、板状ワークの厚さの中心、板状ワークを保持する保持手段の中心、および一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心等の定義は、前記両面同時研削方法における定義と同じである。

このように、板状ワークの両面を同時にラップする方法において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御してラップすれば、該ラップ工程における反りの発生を防止し、前工程で発生した反りの悪化を抑えることができ、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる。従って、ラップ工程における歩留りを上げ、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。また、故意に任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることもでき、板状ワークの用途上要求される特性付与に対応することができる。

この場合、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心とを常に一致させながらラップすることができる。
このように、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心とを常に一致させながらラップすれば、反りが形成されることは殆どなく、前工程で発生した反りの悪化を抑えることができるので、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる。従って、ラップ工程における歩留り、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。

また、この場合、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との差を３μｍ以下に制御しながらラップすることが望ましい。
このように両中心間の差を３μｍ以下に制御しながらラップすれば、確実に反りの発生を防止してより一層板状ワーク両面の全面を高平坦度化することができる。

さらにこの場合、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との差を所望の値に制御しながらラップすることができる。
このように両中心間の差を所望の値に制御しながらラップすれば、任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることができ、板状ワークに対する特性要求に対応することができる。

次に、本発明は、少なくとも板状ワークを保持する保持手段と、板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対のラップ定盤を用い、板状ワークの両面を同時にラップするラップ手段を有する両面同時ラップ盤において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御する制御手段を具備することを特徴とする両面同時ラップ盤である。
ここで、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御する手段とは、先に両面同時研削盤の項で示した板状ワークの位置を規定するために設定した基準と同様である。

このように、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御する制御手段を具備する両面同時ラップ盤とすれば、両中心の相対位置を制御しながらラップすることが出来るので、ラップ工程における反りの発生を防止することができ、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる両面同時ラップ盤となる。従って、この両面同時ラップ盤を使用して板状ワークをラップすれば、ラップ工程における歩留り、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。また、任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることができ、板状ワークに対する個別の特性要求に対応することができる。

そしてこの場合、相対位置を制御する手段が、板状ワークを保持する保持手段の位置を検出する手段、各ラップ定盤面の位置を検出する手段、これらの検出結果を処理するコンピューター、並びにコンピューターで処理された情報を基に前記保持手段および／またはラップ定盤の位置を移動させる手段から構成されていることを特徴とする両面同時ラップ盤である。

このような構成にすれば、板状ワークを保持する保持手段の位置と各ラップ定盤面の位置を常時検出し、これらの検出結果をコンピューターで処理し、コンピューターで処理された情報を基に保持手段および／またはラップ定盤の位置を移動させて所定の位置を保持してラップすることになるので、ラップ工程における反りの発生を防止することができ、板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる両面同時ラップ盤となる。従って、この両面同時ラップ盤を使用してラップすれば、ラップ工程における歩留り、生産性の向上を図ることができ、コストを改善することができる。

この場合、相対位置を制御する手段が、相対位置を３μｍ以下となるように制御するか、所定値で一定となるように制御する手段であることが望ましい。
このように高精度の制御が可能な制御手段を具備する両面同時ラップ盤を用いてラップすれば、より一層確実に板状ワーク両面の全面を高平坦度に加工することができる両面同時ラップ盤となる。

本発明によれば、両面同時研削盤を使用する両面同時研削において、板状ワークの反りの発生を抑え、研削により発生した反りの悪化を防止して、両面が高平坦度な板状ワークに加工することができると共に、歩留を上げ、生産性の向上を図り、コストを低減することができる。
さらに本発明によれば、反りの大きさを制御しつつ研削することができるので、所望の大きさの反りを有す板状ワークに加工することができる。
また、本発明によれば、両面同時ラップ盤を使用する両面同時ラップにおいて、板状ワークの反りの発生を抑え、前工程で発生した反りの悪化を防止して、両面が高平坦度な板状ワークに加工することができると共に、歩留を上げ、生産性の向上を図り、コストを低減することができる。
さらに本発明によれば、反りの大きさを制御しつつラップすることができるので、所望の大きさの反りを有す板状ワークに加工することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、後述する説明は、主に両面同時研削方法および両面同時研削盤について行っているが、両面同時ラップ方法および両面同時ラップ盤についても適応されることは、下記実施例において、同じ課題があり、同様の手段を用いて、同様の効果を得られることが確認されている。従って、特に断らない限り、両面同時研削方法および両面同時研削盤の説明文中の“研削”という単語を“ラップ”に、“砥石”という単語を“定盤”に読み替えれば、両面同時ラップ方法および両面同時ラップ盤の説明になる。

前述のように板状ワークの両面同時研削に際し、従来のインフィード型の両面同時研削では、両面の切削荷重のアンバランス等により反りが発生し易い、あるいは研削前の反りよりも悪化する傾向が見られる等の問題があった。この反りは研削の後工程では除去されにくいことから、高平坦度を求める上で、研削工程で解決すべき問題であった。

そこで、本発明者らは、これらの問題点を解決するために、インフィード型両面同時研削盤の構造、加工精度等を調査し、実験的に反りの発生原因、悪化の原因を調査、検討した結果、両頭研削では、二つの砥石の砥石面と板状ワークの平行度、一対の砥石と板状ワークとの相対位置および研削抵抗が大きく影響を及ぼしていることが判り、特に板状ワークの厚さの中心（板状ワーク保持手段の中心）と一対の砥石面間隔の中心とを常に一致させて研削すれば、板状ワークの両面で反りが殆どなくなり、高平坦度な板状ワークに加工できることを見出すと共に、前記両中心の差（ズレ）を所望の値に制御しながら研削すれば、所望の反りの大きさを有する板状ワークを作製できることを見出し、諸条件を見極めて本発明を完成させた。

先ず、本発明の両面同時研削盤と両面同時ラップ盤を図面に基づいて説明する。両面同時ラップ盤については、機器の構成上大きな差は無いので両面同時研削盤について説明する（［ ］内の名称、符号は両面同時ラップ盤の名称、符号である）。
ここで図１［図７］は本発明の一例として両面同時研削盤［両面同時ラップ盤］の構成概要を説明するための概略説明図である。

本発明のインフィード型両面同時研削盤［両面同時ラップ盤］は、板状ワーク例えば半導体ウエーハの両面を同時に研削［ラップ］する装置として構成され、図１［図７］に示すように、両面同時研削盤１［両面同時ラップ盤５０］は、同方向に回転する一対のカップ型砥石２０、２１［ラップ定盤５１、５２］と板状ワークＷを両面から支持する二対の板状ワーク押えローラ４［５４］、板状ワークＷの円周を支持する４個の板状ワークガイドローラ５［５５］と板状ワークＷを砥石［定盤］と反対方向に回転駆動保持する一対の板状ワーク駆動保持ローラ３［５３］から構成されている。また両面同時ラップ盤では一対のラップ定盤５１、５２を相反する方向へ回転させながら加工する場合もある。カップ型砥石２０、２１［ラップ定盤５１、５２］はカップ状基台２ａ［定盤受け台５６］と砥石部２ｂ［定盤表面部５７］と砥石回転軸２ｃ［定盤回転軸５８］から成り、砥石部２ｂの研削面には砥石セグメント（不図示）が接合されている。板状ワークＷとカップ型砥石２０、２１［ラップ定盤５１、５２］は所定の回転速度で回転される。研削液［ラップ液］は、通常、砥石回転軸２ｃ［定盤回転軸５８］の中心孔（不図示）から供給するか、砥石［定盤］の外周または内側に掛け流すようになっている。

そして本発明の反りの大きさを制御する装置は、例えば、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する板状ワーク押えローラ４［５４］、板状ワークガイドローラ５［５５］および板状ワーク駆動保持ローラ３［５３］から成る板状ワーク保持手段の中心を検出する板状ワーク保持手段（板状ワーク）中心検出器９［６０］、砥石［定盤］面間隔の中心を検出する砥石［定盤］面間隔中心検出器１０［６１］、これらの検出結果を処理するコンピューター１２［６３］、並びにコンピューター１２［６３］で処理された情報を基に、板状ワーク保持手段（板状ワーク）の位置を制御する板状ワーク保持手段（板状ワーク）位置制御手段１３［６４］、砥石［定盤］間の隙間を制御する砥石［定盤］面間隔制御手段１４［６５］から構成されている。例えば、これらの制御手段としては、モータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等のアクチュエータが挙げられる。ここで、α、βは、それぞれの制御手段が出力する制御方向と移動量を表している。

別に板状ワークＷと二つの砥石［定盤］の砥石部２ｂ［定盤表面部５７］の研削［ラップ］面との平行度を調整するため、砥石軸２ｃ［定盤回転軸５８］の傾きを調整する砥石［定盤］軸傾斜角制御手段１５［６６］を具備しており、研削［ラップ］を始める前にステッピングモータ等で調整しておくことができる。また、砥石軸２ｃ［定盤回転軸５８］の傾斜角を検出する砥石［定盤］軸傾斜角検出器１１［６２］を取り付け、検出結果をコンピューター１２［６３］で処理して砥石［定盤］軸傾斜角制御手段１５［６６］に出力すれば砥石［定盤］軸傾斜角制御を自動化することができる。ここで、δは砥石［定盤］軸傾斜角制御手段が出力する制御方向と移動量を表している。

次に、上記両面同時研削盤１［両面同時ラップ盤５０］による板状ワークＷの研削［ラップ］方法について説明する。板状ワークＷを装置にセットし、二対の板状ワーク押えローラ４［５４］で両面を支持し、４個の板状ワークガイドローラ５［５５］で板状ワークＷの円周を支持する。次に、所望の反りの大きさになるように、板状ワーク保持手段（板状ワーク）中心位置、砥石［定盤］面間隔中心位置をコンピューター１２［６３］に入力し設定する。二つの砥石［定盤］軸傾斜角も所定値に調整しておく。そして、板状ワーク駆動保持ローラ３［５３］で板状ワークＷを回転させ、一対のカップ型砥石２０、２１［ラップ定盤５１、５２］を回転させながら、板状ワークＷの両面から挟み込むようにして近づけ、砥石部２ｂ［定盤表面部５７］を板状ワークＷに接触させ、板状ワークＷとカップ型砥石２０、２１［ラップ定盤５１、５２］を互いに反対方向に回転させて研削［ラップ］する。そして、研削［ラップ］中は研削液［ラップ液］を砥石回転軸２ｃ［定盤回転軸５８］の中心孔（不図示）から供給するか、砥石［定盤］の外周または内側に掛け流す。

以下、反りの形成を防止し、反りの悪化を抑える研削条件を求めるために行った試験とその結果について述べる。
図１に示したような制御手段を備えた両面同時研削盤を用いて研削を行った。
原料板状ワークは、ワイヤーソーにより切断された直径２００ｍｍ、厚さ７７５μｍの半導体シリコンウエーハを用いた。

基本的な研削条件を次に示す。
ワーク回転数：７〜２５ｒｐｍ、
研削砥石：メタルボンド砥石＃６００またはビトリファイドボンド砥石＃２０００（砥粒はダイヤモンド）でワークとほぼ同直径のインフィード型カップ型砥石、砥石回転数：２０００〜３５００ｒｐｍ、砥石送り速度：６０〜３００μｍ／ｍｉｎ、
研削液（研削水）流量：３〜１５Ｌ／ｍｉｎ、研削代：両面で６０μｍ。

＜ウエーハと砥石の平行度の調査＞
ウエーハと砥石の平行度（板状ワークの厚さの中心と一対の研削砥石の砥石面間隔の中心の基準面の平行度）を最適にして、高平坦度ウエーハを試作する。
一対の砥石（図で示す左右の砥石、以下、左右砥石ということもある）軸の傾きを移動させることにより、左右砥石とワークとの平行度を変化させて研削を行い、その時の反りを測定した。研削砥石はメタルボンド砥石＃６００を用いた。

なお、反りはワープ（ＷＡＲＰ）として数値化した。ワープは吸着固定しない状態のウエーハで指定された基準面よりウエーハ面上の最大値と最小値の差で求めた値であり、具体的にはＡＤＥ ＵＧ９７００（ＡＤＥ社製）で測定した。
反りの少ないウエーハ（ワープがほぼ零の高平坦度なシリコンウエーハもしくはガラス基板）を両面同時研削盤にセットし、研削盤のステッピングモータにより左右砥石軸傾きを変化させて（砥石軸傾き移動量δ＝−４、−２、０、２、４（μｍ））研削を行った。この移動量δは、ウエーハと接触する砥石部分をウエーハ側、もしくはウエーハから離れる方向に動かした距離で表した。
図２は左右砥石軸傾き移動量δ（μｍ）をウエーハＷに対して傾けた砥石（一方の砥石２０（左）、他方の砥石２１（右））を示している。

図４に測定結果を示す。図４は、横軸に砥石を傾けた移動量、縦軸にワープ変化量（｜（研削後のワープ）−（研削前のワープ）｜）をとった。
図から２μｍ右側に傾けたことにより、ワープの変化量を最小にすることができたことが判る。
これは、左右砥石軸傾きを調整することにより、左右砥石面とウエーハが平行になり、研削時に作り込まれる反りの影響がなくなるためである。従って、反りのない研削を行うには、このような砥石軸の傾きの補正を行う必要がある。

＜ウエーハと砥石の相対位置の調査＞
図１に示したような配置の両頭研削盤を用いた時のウエーハと砥石の最適な相対位置を求める。
ウエーハは所定位置に固定し、一方の砥石を基準側砥石（左側）とし、この基準側砥石を０、５、１０、１５、２０、２５、３０μｍと基準位置に対して右側にズラして、ウエーハ支持位置と基準側砥石の相対位置を変化させた。このような位置にズラした後、基準側砥石とこの砥石側にあるウエーハ支持部の相対位置を固定し、反対側の砥石等を研削代にあわせ移動させ研削した後、ウエーハの反りを確認した。
ただし、基準側砥石の始めの位置（基準位置＝０）は、必ずしもウエーハの中心と一致させたものでなく、任意に決めたものである。なお、原料ウエーハの反りは約１０μｍ程度であった。

図３は所定位置に固定された一対の板状ワーク駆動保持ローラ３の中心（ウエーハ厚さの中心）ｍと左右砥石の面間隔の中心ｎとの間にズレ（差）ｐが存在する時に作られるウエーハの反り（点線）を表している。

図５にその結果を示す。図５は、横軸に砥石をズラした距離、縦軸にワープ変化量（｜（研削後のワープ）−（研削前のワープ）｜）をとった。
図からウエーハと砥石の相対位置を変更することにより、反り変化量が最小（ワープ変化量＝０）になる基準側砥石位置が存在し、基準側砥石が最適位置からズレると、図３に示したようにウエーハが変形し、反りの大きさが変化することが判る。

この例では、任意に決めた基準位置から約１５〜２０μｍ右側にズラした位置でワープの変化量が最小になり、この位置がウエーハと砥石の相対位置で最も好ましい位置であることが判る。この最適位置は、ウエーハの中心（ウエーハ保持手段の中心）と砥石の中心（左右の研削面間の中間）がほぼ一致したところであった。

従来の両面同時研削盤には、ウエーハと左右砥石との平行度を調整する砥石軸傾き調整装置は付いていたが、ウエーハの厚さ（ウエーハ保持手段）の中心位置と砥石面間隔の中心位置を検出する手段と相対位置調整装置は備えられていなかった。従って、従来の両面同時研削装置で最適位置を見出すには、上記のようなテストを行って確認し、砥石の位置またはウエーハの位置を補正する必要がある。

また、本発明のようにウエーハと砥石の最適位置を常にモニタし、相対位置がズレないように制御手段を設ければ、上記のようなテストを行う必要はなく、一旦基準位置を正確に決めて、板状ワーク保持手段中心検出器９や砥石面間隔中心検出器１０をキャリブレーションしておけば、その後の研削でも反りを悪化させることなく安定して研削することができる。

さらに、図５から、基準側砥石が基準位置からズレた場合に、ウエーハの反りの変化がほぼ移動量に比例して変化していることがわかる。
図５より、基準側砥石の位置の最適値（約１９μｍ）の右側では、反りは悪化した。すなわち、原料ウエーハの反りは１０μｍであったのが、約１６μｍにまで悪化したことになる。
一方、最適値の左側では、反りが改善され、研削後のウエーハの反りは約５μｍにまで改善されたことが判る。

このような結果が得られたのは、原料ウエーハが右側に凸（約１０μｍ）の状態でセットされたためであり、これが逆に反るように研削されたものである。つまり、最適位置から左右にズラす（ウエーハと研削面の相対位置を変化させる）ことで反りの方向、反りの大きさも任意に制御できることが判った。

以上述べた二種類のテストから、ウエーハと砥石の相対位置および砥石軸傾きを最適化することにより、反りの発生を防止し、反りの悪化を抑えることができることが判る。
また、このズレの大きさと方向を所望の値に制御すれば、所望の大きさと方向の反りを有するウエーハを作製することができる。

つまり、両面同時研削では、ウエーハに負荷をかけない状態、或は両方の砥石を同じ荷重でウエーハに押している状態（同じ研削条件）では、ウエーハの厚さ中心と砥石面間隔の中心が一致していることが、反りの発生を防止し、反りの悪化を抑える上で必要な条件である。

従って、板状ワークと一対の砥石を平行に配置し、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心とが一致するように、研削開始前に設定して置くことが重要であり、好ましくは両中心間の差（ズレ）を３μｍ以下に制御しながら研削するのがよい。これによって、反りのない研削をすることができる。

上記目的を確実に達成し、反りを抑制するためには、実際の研削において、砥石の送り速度、砥石の回転速度のバラツキ、砥石回転軸のブレを極力抑制することや、砥石回転時の研削面の面ブレを抑え、その平坦度を保つことが重要となる。

また、板状ワークが完全な剛体でないために、板状ワークがある程度変形したり、砥石がウエーハに食い込んだ状態になり両面の研削状態の差を緩和するような作用を起こし、研削代のバラツキが起き易くなることにも配慮が必要である。

さらに研削中の砥石の目づまり等によって研削抵抗が大きくなると、砥石がウエーハに押し込む力（加工力）が大きくなり、研削時のウエーハの変形につながることもあるが、これは、砥石の目直し（ドレッシング）により研削抵抗を小さくすることによってウエーハの変形を抑制でき、反りを改善できる。

また、両面同時研削盤では、研削によるウエーハの減厚に応じた砥石の位置調整が通常行われるが、研削状態（砥石磨耗量や研削代）のバラツキや、ウエーハの変形等により減厚に応じた位置調整だけでは反りを制御できず、ウエーハと砥石の相対的な位置がズレてしまうことが判った。

そこで、従来の両面同時研削盤には備えられていなかった、このようなズレを検出し、補正制御する手段を具備し、このズレを研削前、研削中に自動的に補正制御するようにした。このように、本発明では、板状ワークを保持する保持手段の位置を検出する手段、各研削砥石面の位置を検出する手段を有する相対位置を制御する手段を具備する。
制御方法としては、ウエーハ（ウエーハ保持手段）および各研削砥石面の位置を常時検出し、これらの検出結果をコンピューターで処理し、コンピューターで処理された情報を基にウエーハ（ウエーハ保持手段）および／または研削砥石の位置を移動させて制御するようにすればよい。

また、この相対位置の制御は、板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との差（ズレ）を所望の値に制御しながら研削すれば、任意の大きさの反りを形成したり、反りの方向を制御したりすることができる。

さらに、両面同時研削であることから、反りの方向も制御することができる。これは片面研削と異なり、ウエーハ位置に対して、図１に示すような配置の砥石を左右どちらにも移動させることができるためである。このことから、原料ウエーハの反りの方向及び反り量を調べておけば、元の反りと反対方向の反りを作るように制御することによりワープの値を小さくすることもできる。
また、故意にウエーハに反りを付与して、その後の片面薄膜形成により発生する反りを打ち消すようにしてもよい。

尚、両面同時研削盤における板状ワークの保持手段には種々な形態がある。
例えば、図１に示した保持手段は、板状ワークＷを両面から支持する二対の板状ワーク押えローラ４、板状ワークＷの円周を支持する４個の板状ワークガイドローラ５と板状ワークＷを砥石と反対方向に回転駆動保持する一対の板状ワーク駆動保持ローラ３等複数の保持手段から構成されている。
しかし、別に複数の静水圧パッドから板状ワークの両面に同圧力のクーラントを噴射してその圧力で板状ワークを保持し、板状ワークの円周を支持する複数の板状ワークガイドローラと一対の板状ワーク駆動保持ローラで支持する方法もある。

このように複数の保持手段から構成されている場合、全ての保持手段の中心と一対の研削砥石面間隔の中心とを一致させることができれば好ましいが、例え全てを一致させなくても、保持手段の中で最も板状ワークの位置を決定する作用の大きい保持手段の中心と、砥石面間隔の中心を一致させれば効果を奏する。

この両中心の相対位置の制御は、板状ワーク保持手段で行う他、板状ワークは所定位置に固定し、一対の研削砥石を二つ同時に移動させるか、別々に移動させて制御してもよい。
この板状ワーク保持手段の中心と一対の研削砥石面間隔の中心との相対位置制御は、板状ワークの減厚に応じた位置調整に加えて、研削圧力、砥石のライフ等による保持手段の中心と研削砥石面間隔の中心とのズレを補正制御するようにすることもできる。

板状ワーク（板状ワーク保持手段）の位置、研削砥石面の位置を検出する手段としては、レーザービームの反射位置の変化を利用するもの、空気マイクロメータ、電気容量マイクロメータ等の各種センサーを用いて直接的に検出する検出器を用いてもよく、また、板状ワーク、砥石を設置、保持している部分の機械的な位置により間接的に検出する検出器を用いてもよい。但し、間接的に検出する場合には、板状ワークの研削代や砥石の摩耗量等を考慮に入れた補正が必要になる。

別に板状ワークと二つの砥石の研削面との平行度を調整するため、砥石軸の傾きを調整する砥石軸傾斜角制御手段を備え、研削を始める前にステッピングモータ等で調整しておくことができる。また、砥石軸の傾斜角を検出する砥石軸傾斜角検出器を取り付け、検出結果をコンピューターで処理して砥石軸傾斜角制御手段に入力すれば砥石軸傾斜角制御を自動化することができる。

以下、本発明の実施例と比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示した両面同時研削盤に直径２００ｍｍの一対のビトリファイドボンド＃２０００カップ型砥石（砥石幅約３ｍｍ）を取り付けて、半導体シリコンウエーハの研削を行った。
シリコンウエーハは、インゴットよりワイヤーソーを用いて切断された厚さ７７５μｍ、直径２００ｍｍ（８インチ）のものを使用した。
基本的な研削条件は、ワーク回転数：７〜２５ｒｐｍ、砥石回転数：２０００〜３５００ｒｐｍ、砥石送り速度：６０〜３００μｍ／ｍｉｎ、研削水流量：３〜１５Ｌ／ｍｉｎ、研削代：両面で６０μｍ等とした。
研削前の初期設定でワークを保持する保持手段の中心と、研削砥石面間隔の中心とを手動で一致させた後、両面を同条件で同時に研削した。
その結果、研削前のワープ値が５〜２５μｍであったのに対し、研削後の反りは研削前と比較して殆ど変化しなかった。反りは、ＡＤＥ ＵＧ９７００（ＡＤＥ社製）により測定した値を用いた。
研削後、ウエーハ保持手段の中心と、研削砥石面間隔の中心の差を確認したところ３μｍ以内に制御されていた。

（比較例１）
ウエーハ保持手段の中心と、研削砥石面間隔の中心とのズレを補正することなく、繰り返し複数枚のウエーハを研削した以外は実施例と同条件で研削した。
その結果、研削前のワープ値が５〜２５μｍであったのに対し、研削後の反りは、その発生が徐々に大きくなり、また発生の仕方にもバラツキがあった。平均して１０μｍ程度の反りの変化が見られた。
研削後、ウエーハ保持手段の中心と研削砥石面間隔の中心とのズレを確認したところ、１０μｍ以上のズレが観察された。

（実施例２）
図７に示した両面同時ラップ盤に直径２００ｍｍの一対の鋳鉄製定盤を取り付けて、半導体シリコンウエーハのラップを行った。ラップ定盤は幅５０ｍｍのリング状の鋳鉄に溝を切ったものを使用した。
シリコンウエーハは、インゴットよりワイヤーソーを用いて切断された厚さ７７５μｍ、直径２００ｍｍ（８インチ）のものを使用した。
基本的なラップ条件は、ワーク回転数：１０ｒｐｍ、定盤回転数：５００ｒｐｍ、ラップ荷重：１００〜３００ｇｆ／ｃｍ^２で、ラップ液：アルミナ砥粒＃１２００を含むスラリ、スラリ流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ、ラップ量：両面で６０μｍとした。
ラップ前の初期設定でワークを保持する保持手段の中心と、ラップ定盤面間隔の中心とを手動で一致させた後、両面を同条件で同時にラップした。
その結果、ラップ前のワープ値が５〜２５μｍであったのに対し、ラップ後の反りはラップ前と比較して殆ど変化しなかった。ラップ後、ウエーハ保持手段の中心と、ラップ定盤面間隔の中心の差を確認したところ３μｍ以内に制御されていた。

（比較例２）
ウエーハ保持手段の中心と、ラップ定盤面間隔の中心とのズレを補正することなく、繰り返し複数枚のウエーハをラップした以外は実施例２と同条件でラップした。
その結果、ラップ前のワープ値が５〜２５μｍであったのに対し、ラップ後の反りは、その発生が徐々に大きくなり、また発生の仕方にもバラツキがあった。平均して１０μｍ程度の反りの変化が見られた。
ラップ後、ウエーハ保持手段の中心とラップ定盤面間隔の中心とのズレを確認したところ、１０μｍ以上のズレが観察された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、両面同時研削盤［両面同時ラップ盤］は、板状ワークを縦に保持する形式のものや、横に保持する形式のものがあるが、本発明は特にこれらの形式にとらわれるものではなく、どのような形式にも適用することができる。
また、本発明の実施形態では、直径２００ｍｍ（８インチ）のシリコン単結晶棒をスライスして得たウエーハを研削［ラップ］しているが、近年の２５０ｍｍ（１０インチ）〜４００ｍｍ（１６インチ）あるいはそれ以上の大直径化にも十分対応することができる。

本発明の両面同時研削盤の一例を示す概略説明図である。（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図。 両頭砥石軸を傾けた場合の作用説明図である。 本発明の板状ワーク保持手段の中心と砥石面間隔の中心との間にズレがある場合の作用説明図である。 両頭砥石軸傾き移動量とワープ変化量との関係を表す結果図である。 本発明の基準側砥石の位置とワープ変化量との関係を表す結果図である。 従来の両面同時研削盤の一例を示す概略説明図である。（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図。 本発明の両面同時ラップ盤の一例を示す概略説明図である。（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図。

符号の説明

１、１ａ…両面同時研削盤、 ２ａ…カップ状基台、 ２ｂ…砥石部、
２ｃ…砥石回転軸、 ３…板状ワーク駆動保持ローラ、
４…板状ワーク押えローラ、 ５…板状ワークガイドローラ、
９…板状ワーク保持手段（板状ワーク）中心検出器、
１０…砥石面間隔中心検出器、 １１…砥石軸傾斜角検出器、
１２…コンピューター、
１３…板状ワーク保持手段（板状ワーク）位置制御手段、
１４…砥石面間隔制御手段、 １５…砥石軸傾斜角制御手段、
２０、２１…カップ型砥石、
５０…両面同時ラップ盤、 ５１、５２…ラップ定盤、
５３…板状ワーク駆動保持ローラ、 ５４…板状ワーク押えローラ、
５５…板状ワークガイドローラ、 ５６…定盤受け台、 ５７…定盤表面部、
５８…定盤回転軸、 ６０…板状ワーク保持手段（板状ワーク）中心検出器、
６１…定盤面間隔中心検出器、 ６２…定盤軸傾斜角検出器、
６３…コンピューター、
６４…板状ワーク保持手段（板状ワーク）位置制御手段、
６５…定盤面間隔制御手段、 ６６…定盤軸傾斜角制御手段、
ｍ…板状ワーク保持手段（板状ワーク）の中心、
ｎ…砥石［定盤］面間隔の中心、
ｐ…板状ワーク保持手段（板状ワーク）の中心と砥石［定盤］面間隔の中心との差（ズレ）、
α…板状ワーク保持手段（板状ワーク）の制御方向と移動量、
β…砥石［定盤］の制御方向と移動量、
δ…砥石［定盤］軸傾斜角制御方向と移動量、
Ｗ…板状ワーク（ウエーハ）。

Claims (14)

1. 板状ワークを保持し、該板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対の研削砥石を用い、板状ワークの両面を同時に研削する方法において、前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御し、研削することを特徴とする両面同時研削方法。
2. 前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心とを常に一致させながら研削することを特徴とする請求項１に記載した両面同時研削方法。
3. 前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との差を３μｍ以下に制御しながら研削することを特徴とする請求項１または請求項２に記載した両面同時研削方法。
4. 前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との差を所望の値に制御しながら研削することを特徴とする請求項１に記載した両面同時研削方法。
5. 少なくとも板状ワークを保持する保持手段と、板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対の研削砥石を用い、板状ワークの両面を同時に研削する研削手段を有する両面同時研削盤において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対の研削砥石の砥石面間隔の中心との相対位置を制御する制御手段を具備することを特徴とする両面同時研削盤。
6. 前記相対位置を制御する手段が、板状ワークを保持する保持手段の位置を検出する手段、各研削砥石面の位置を検出する手段、これらの検出結果を処理するコンピューター、並びにコンピューターで処理された情報を基に前記保持手段および／または前記研削砥石の位置を移動させる手段から構成されていることを特徴とする請求項５に記載した両面同時研削盤。
7. 前記相対位置を制御する手段は、相対位置を３μｍ以下となるように制御するか、所定値で一定となるように制御する手段であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載した両面同時研削盤。
8. 板状ワークを保持し、該板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対のラップ定盤を用い、板状ワークの両面を同時にラップする方法において、前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御し、ラップすることを特徴とする両面同時ラップ方法。
9. 前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心とを常に一致させながらラップすることを特徴とする請求項８に記載した両面同時ラップ方法。
10. 前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との差を３μｍ以下に制御しながらラップすることを特徴とする請求項８または請求項９に記載した両面同時ラップ方法。
11. 前記板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との差を所望の値に制御しながらラップすることを特徴とする請求項８に記載した両面同時ラップ方法。
12. 少なくとも板状ワークを保持する保持手段と、板状ワークの表裏両面に対向して設けられた一対のラップ定盤を用い、板状ワークの両面を同時にラップするラップ手段を有する両面同時ラップ盤において、該板状ワークの厚さの中心および／または板状ワークを保持する保持手段の中心と、前記一対のラップ定盤の定盤面間隔の中心との相対位置を制御する制御手段を具備することを特徴とする両面同時ラップ盤。
13. 前記相対位置を制御する手段が、板状ワークを保持する保持手段の位置を検出する手段、各ラップ定盤面の位置を検出する手段、これらの検出結果を処理するコンピューター、並びにコンピューターで処理された情報を基に前記保持手段および／または前記ラップ定盤の位置を移動させる手段から構成されていることを特徴とする請求項１２に記載した両面同時ラップ盤。
14. 前記相対位置を制御する手段は、相対位置を３μｍ以下となるように制御するか、所定値で一定となるように制御する手段であることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載した両面同時ラップ盤。

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