JP5411739B2 - キャリア取り付け方法 - Google Patents
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Description
ナノトポグラフィーとは、ウェーハ表面形状の一種で、ソリやwarpよりも波長が短く、表面粗さより波長の長い、0.2〜20mmの波長成分の凹凸を示すものであり、PV(Peak To Valley)値は0.1〜0.2μm程度の極めて浅いうねり成分のことである。
特に、基準面を持たない加工方法、例えばワイヤーソー切断や両頭研削工程で悪化しやすく、ワイヤー切断における相対的なワイヤーの蛇行や、両頭研削におけるウェーハのゆがみの改善や管理が重要である。
図1に示すように、両頭研削装置1aは、薄板状のワーク3を径方向に沿って外周側から支持する自転可能なリング状ホルダー2aと、リング状ホルダー2aの両側に位置し、リング状ホルダー2aを自転の軸方向に沿って両側から、流体静圧により非接触支持する一対の静圧支持部材16と、リング状ホルダー2aにより支持されたワーク3の両面を同時に研削する一対の砥石4aを備えている。砥石4aはモーター15に取り付けられており、高速回転できるようになっている。
また、キャリア5aには、図3に示すように、ホルダー部6aにネジ等で取り付けるための取り付け穴8aが設けられているものである。
また、高精度の静圧支持部材は小型化が難しいため、そのサイズは比較的大きいものとなっている。このような高精度の静圧支持部材を用いてリング状ホルダーの自転軸方向の位置制御の精度をより向上させるためにも、キャリアを大径化させて静圧支持部材を外周側へ逃がすことが求められている。
従って、本発明のキャリアの取り付け方法によってキャリアが取り付けられた両頭研削装置を用いることにより、研削後のワークのナノトポグラフィーを従来に比べて安定させることができ、従来に比べて改善することができることになる。よって、ナノトポグラフィーが従来に比べて良好なワークを再現性良く得ることができる。
このように、外周から内側に向かって少なくとも2本以上の放射状のスリットが形成されたキャリアは、例えばキャリアが大径化した場合でも、キャリアの作製時の残留歪みがスリットのないキャリアに比べて小さなものとなり、キャリアの平面度が改善されたものとなる。
このような残留歪みが小さく、平面度が改善されたキャリアを上述の方法によってリング状ホルダーに取り付けることによって、ワークの両頭研削時のキャリアの厚み方向の変位をより小さくすることができ、よりナノトポグラフィーの良好なワークを得ることができる。
前述のように、研削効率や研削精度を向上させることを目的として大径の砥石を使用するためには、大径砥石と静圧支持部材等の干渉を避けるために、キャリア径も大きくする必要がある。このようにワークを保持する保持孔を有するキャリアを大径化させて大径砥石を用いたにも係わらず、ナノトポグラフィーの改善幅が小さかったり、むしろ悪化するとの問題が発生していた。
そしてこのような問題を解決できる両頭研削装置を提供するための方法や部品の開発が待たれていた。
しかし、キャリアは大径でしかもワークよりも薄い形状が必要であるため、十分な効果が得にくい。その上、キャリア製作時の残留歪みが平面度を悪化させやすく、またこれが全体の回転ぶれによってリング状ホルダーの自転軸に沿ったキャリア位置の乱れと同じ影響を与えることとなり、ナノトポグラフィーに悪影響を与えることも発見した。
このような両頭研削装置1bは、例えば、少なくとも、外周に切り欠き部を有する薄板状のワーク3を、切り欠き部に係合する突起部9bが形成された保持孔14bを有し、ワーク3の径方向に沿って外周側から保持する自転可能な大径のキャリア5bとホルダー部6bからなるリング状ホルダー2bと、このリング状ホルダー2bのキャリア5bにより保持されたワーク3の両面を同時に研削する一対の大径の砥石4bとを具備するものである。
これは例えば、図5に示すようなヒーター20を用いることができる。例えば、このヒーター20をキャリア5aに接触させて加温した後に、取り付け穴8aを通してネジ等でホルダー部6aに取り付けることができる。
この際のキャリアの加熱温度は、60〜90℃が好適である。またヒーター20の形状は、キャリア全体を均一に加温するために、キャリア寸法に近いリング状であることが望ましい。ただし、このヒーター20の寸法等は、何ら本発明を限定するものではない。
このスリット12の個数は、4個以上、スリット幅は0.1mm〜1mm、スリットの長さはキャリア5bの外周から内周までのリング幅の1/2〜4/5の長さが望ましいが、もちろんこれらに限定されない。
このように、スリットが形成されたキャリアであれば、キャリアの残留歪みが緩和され、キャリアの内周部によりロス無く張力が印加できるため、研削時のキャリアの変位をより抑制すると共に、キャリアの平面度をより高くすることができる。そして、キャリアの平面度がより改善されることによって、ワークの研削の際のキャリアの厚み方向の変位や回転ぶれがより小さいものとなる。よって、よりナノトポグラフィーの値が良好なワークを安定して得ることができる。
例えば、ワークの直径が300mmの場合では、従来はキャリア外径が350mm、ワーク保持孔径が300.4mmであった。これに対し本発明であれば例えばキャリア外径が520mmで、ワーク保持孔径が300.4mmとなっているものとすることができる。この場合、保持孔の直径に対するキャリア直径の比率は、520/300.4≒1.73となる。
また、ワークの直径が200mmの場合では、例えば従来はキャリア外径が250mm、ワーク保持孔径が200.4mmであった。そして本発明であればキャリア外径は350mm、ワーク保持孔径は200.4mmとなっているものとできる。この場合の保持孔の直径に対するキャリア直径の比率は、350/200.4≒1.75となる。
そのため、図7に示すように、静圧軸受け21を用いて、リング状ホルダー2が精度良く回転することが望ましい。この静圧手段としては、水や空気などの流体を用いることが好適である。
(実験例1,2)
図2に示すような、ワークの両頭研削装置1bを用いて、直径300mmのシリコンウェーハの両頭研削を行った。
まず、外径520mmのSUS製のキャリアを準備し、スリットを形成しない状態でシリコンウェーハの両頭研削を行った(実験例1)。
その後、前述の実験例1で使用したキャリアに、幅が0.5mm、長さがキャリアの外周から内周までのリング幅の3/4としたスリットを45度毎に1個、計8個設けたものを用いて両頭研削を行った(実験例2)。
また、リング状ホルダーの静圧手段については、空気軸受けを用い、自転の軸方向に沿った位置制御は5μm以内とした。そして、砥石は、直径160mm、ビトリファイドボンドからなるSD#3000砥石(株式会社アライドマテリアル製ビトリファイド砥石)を用いた。シリコンウェーハの研削量は30μmとした。
キャリアの回転ぶれとは、図8に示すように、基準位置に非接触の渦電流タイプのセンサー31を設置し、リング状ホルダー2を1回転させたときのキャリア表面のPV値を測定したものであり、この値が大きい程回転中のキャリアの変位量が多く、小さい程変位量が小さいことになる。
また、キャリアの曲げ剛性とは、図9に示すように、渦電流タイプのセンサー31を用いて、センサー31の反対側から25gの荷重を加えた時のキャリアの変位量を測定し、荷重/変位量を算出したものであり、値が大きい程変形に強いことになる。
また、スリット加工を実施することで上記効果を強化できることが判った。
なお、各図の曲げ剛性と回転ぶれの値は、相対値を示す。
図11に示すように、曲げ剛性が大きい程ナノトポグラフィーは改善されるが、キャリアにスリットが形成された実験例2のほうがよりナノトポグラフィーを改善できることが判った。
実験例1,2とは別の外径520mmのSUS製キャリアを準備し、実験例1,2と同様にスリットの有無の違いを付けてシリコンウェーハの両頭研削を行い、また、キャリアの回転ぶれと、キャリアの曲げ剛性の評価を行った。なお、この実験例3,4で使用したキャリアは、実験例1,2のキャリアに対して回転ぶれが大きいものを意図的に選択した。
なお、図12は、実験例3,4のキャリアの曲げ剛性と回転ぶれの測定結果を示した図である。
図13に示すように、曲げ剛性の増加と共に、ナノトポグラフィーが改善しており、スリット加工が実施された実験例4のほうがシリコンウェーハのナノトポグラフィーを改善できたことが判った。なお、図11と比較すると、ナノトポグラフィーの値が高いが、回転ぶれの大きなキャリアであっても、本発明の効果は発揮されることが判った。
また、キャリアに放射状のスリット加工をすることにより、上記効果がより強化されることも判った。
2,2a,2b…リング状ホルダー、 3…ワーク、 4a,4b…砥石、 5a,5b…キャリア、 6a,6b…ホルダー部、 7a,7b…抑えリング、 8a,8b…取り付け穴、 9a,9b…突起部、 10a,10b…内歯車、 11a…駆動歯車、 12…スリット、 13…モーター(ホルダー用)、 14a,14b…保持孔、 15…モーター、 16…静圧支持部材、
20…ヒーター、
21…静圧軸受け、
31…渦電流センサー。
Claims (2)
- 少なくとも、外周に切り欠き部を有する薄板状のワークを、前記切り欠き部に係合する突起部を有し、径方向に沿って外周側から保持する自転可能なキャリアとホルダー部からなるリング状ホルダーと、該リング状ホルダーの前記キャリアにより保持されたワークの両面を同時に研削する一対の砥石を具備する両頭研削装置において、前記キャリアを、前記ホルダー部で前記リング状ホルダーに取り付ける方法であって、
前記キャリアを前記ホルダー部に取り付ける際に、該キャリアを加熱膨張させ、取り付け後に冷却されることで該キャリアに対して該キャリアの中心方向に向けて引っ張り応力を印加することを特徴とするキャリア取り付け方法。 - 前記キャリアは、該キャリアの外周から内側に向かって少なくとも2本以上の放射状のスリットが形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載のキャリア取り付け方法。
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