JP7159861B2 - 両頭研削方法 - Google Patents
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Description
本発明は、両頭研削方法に関する。
従来、被研削物を回転させるとともに当該被研削物の両主面に研削液を供給し、研削ホイールの砥石を被研削物の両主面にそれぞれ当接させることによって、被研削物を研削する両頭研削方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の方法は、砥石の高さが減少するにしたがって、研削液の供給量を少なくすることで、被研削物と砥石との間のハイドロプレーニング効果の低減を図り、各被研削物の研削状態を一定にしている。
特許文献１に記載の方法は、砥石の高さが減少するにしたがって、研削液の供給量を少なくすることで、被研削物と砥石との間のハイドロプレーニング効果の低減を図り、各被研削物の研削状態を一定にしている。
しかしながら、特許文献１のような方法では、研削液の流量の変化によって加工雰囲気の温度が変化し、厚さなどの品質の変動を招くおそれがある。
本発明の目的は、ナノトポグラフィが良好でかつ所望の厚さの被研削物を得られる両頭研削方法を提供することにある。
本発明の両頭研削方法は、被研削物を回転させるとともに当該被研削物の両主面に研削液を供給し、研削ホイールの砥石を前記被研削物の両主面にそれぞれ当接させることによって、前記被研削物を研削する研削手段と、前記被研削物の厚さを計測する厚さ計測手段とを備える両頭研削装置を用い、前記厚さ計測手段の計測結果に基づいて、前記被研削物の厚さが所定厚さになるまで研削を行う両頭研削方法であって、第１の被研削物の両主面に所定量の研削液を供給しつつ、前記第１の被研削物の厚さが前記所定厚さになるまで研削を行う第１の研削工程と、前記第１の被研削物のナノトポグラフィを計測するナノトポグラフィ計測工程と、前記ナノトポグラフィ計測工程の計測結果に基づいて、第２の被研削物のナノトポグラフィが０に近づくように研削条件を調整して、前記第２の被研削物の厚さが前記所定厚さになるまで研削を行う第２の研削工程とを備え、前記第２の研削工程は、前記第１の研削工程における研削液の総供給量を維持しつつ、前記第２の被研削物の一方の主面に対する研削液の供給量と他方の主面に対する研削液の供給量との比率を調整して、前記第２の被研削物を研削することを特徴とする。
本発明の両頭研削方法において、前記厚さ計測手段として、前記被研削物の両主面にそれぞれ接触する一対の接触子を有し、当該一対の接触子の位置に応じた信号を出力することで前記被研削物の厚さを計測する差動トランス型変位計を用いることが好ましい。
本発明の両頭研削方法において、前記第２の研削工程は、前記第１の被研削物の前記ナノトポグラフィ計測工程の計測結果に基づいて、前記第２の被研削物における前記第１の被研削物の凹んでいる側の主面に対する研削液の供給量を、もう一方の主面に対する研削液の供給量よりも多くなるように前記比率を調整することが好ましい。
本発明によれば、ナノトポグラフィが良好でかつ所望の厚さの被研削物を得られる。
［本発明の関連技術］
まず、本発明の関連技術を説明する。
〔両頭研削装置の構成〕
図１～図３に示すように、両頭研削装置１は、研削手段２と、厚さ計測手段としての差動トランス型変位計３と、加工室４と、制御手段５とを備えている。
まず、本発明の関連技術を説明する。
〔両頭研削装置の構成〕
図１～図３に示すように、両頭研削装置１は、研削手段２と、厚さ計測手段としての差動トランス型変位計３と、加工室４と、制御手段５とを備えている。
研削手段２は、キャリアリング２１と、ウェーハ回転手段２２と、第１，第２の研削ホイール２３，２４と、第１，第２のホイール回転手段２５，２６と、第１，第２のホイール進退手段２７，２８と、研削液供給手段２９とを備えている。
キャリアリング２１は、円環状に形成され、その内部でウェーハＷを保持する。
ウェーハ回転手段２２は、制御手段５によって制御され、キャリアリング２１をウェーハＷの中心を中心にして回転させる。
ウェーハ回転手段２２は、制御手段５によって制御され、キャリアリング２１をウェーハＷの中心を中心にして回転させる。
第１，第２の研削ホイール２３，２４は、略円板状のホイールベース２３Ａ，２４Ａと、このホイールベース２３Ａ，２４Ａの一面の外縁に沿って所定間隔で設けられた複数の砥石２３Ｂ，２４Ｂとを備えている。ホイールベース２３Ａ，２４Ａの中央には、当該ホイールベース２３Ａ，２４Ａの両面を貫通する研削液供給孔２３Ｃ，２４Ｃが設けられている。
第１，第２のホイール回転手段２５，２６は、先端でそれぞれ第１，第２の研削ホイール２３，２４を保持するスピンドル２５Ａ，２６Ａと、制御手段５によって制御され、スピンドル２５Ａ，２６Ａをそれぞれ回転させる回転用モータ２５Ｂ，２６Ｂとを備えている。第１のホイール回転手段２５は、ウェーハＷに対して図１における左側に設けられ、第２のホイール回転手段２６は、右側に設けられている。
第１，第２のホイール進退手段２７、２８は、制御手段５によって制御され、第１，第２のホイール回転手段２５，２６をウェーハＷに対して進退させる。
第１，第２のホイール回転手段２５，２６は、先端でそれぞれ第１，第２の研削ホイール２３，２４を保持するスピンドル２５Ａ，２６Ａと、制御手段５によって制御され、スピンドル２５Ａ，２６Ａをそれぞれ回転させる回転用モータ２５Ｂ，２６Ｂとを備えている。第１のホイール回転手段２５は、ウェーハＷに対して図１における左側に設けられ、第２のホイール回転手段２６は、右側に設けられている。
第１，第２のホイール進退手段２７、２８は、制御手段５によって制御され、第１，第２のホイール回転手段２５，２６をウェーハＷに対して進退させる。
研削液供給手段２９は、制御手段５によって制御され、第１，第２の研削ホイール２３，２４の研削液供給孔２３Ｃ，２４Ｃを介して、第１，第２の研削ホイール２３，２４内に、研削液を供給する。
差動トランス型変位計３は、一対の信号出力手段３１と、各信号出力手段３１から下方に延びるアーム３２と、各アーム３２の先端に設けられた接触子３３とを備えている。一対の接触子３３は、それぞれウェーハＷの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に接触し、ウェーハＷの厚みに応じて移動するように設けられている。信号出力手段３１は、各接触子３３の位置に応じた信号を制御手段５に出力する。
加工室４は、少なくともウェーハＷと、第１，第２の研削ホイール２３，２４と、差動トランス型変位計３とを内部に配置可能な箱状に形成されており、研削液や研削屑が当該加工室４の外部に飛散することを防止する。
制御手段５は、図示しないメモリに接続され、メモリに記憶された各種条件に基づいて、ウェーハＷの研削を行う。
〔関連技術の両頭研削方法〕
次に、上述の両頭研削装置１を用いた関連技術の両頭研削方法について説明する。
まず、図１に実線で示す位置に第１，第２の研削ホイール２３，２４が位置し、差動トランス型変位計３の各接触子３３がウェーハＷの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に接触している状態において、制御手段５は、ウェーハ回転手段２２、第１，第２のホイール回転手段２５，２６、第１，第２のホイール進退手段２７、２８、研削液供給手段２９を制御して、図１に二点鎖線で示すように、ウェーハＷの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２にそれぞれ第１，第２の研削ホイール２３，２４を押し当てるとともに、第１，第２の研削ホイール２３，２４内に研削液を供給し、キャリアリング２１および第１，第２の研削ホイール２３，２４を回転させることで、ウェーハＷを研削する。
次に、上述の両頭研削装置１を用いた関連技術の両頭研削方法について説明する。
まず、図１に実線で示す位置に第１，第２の研削ホイール２３，２４が位置し、差動トランス型変位計３の各接触子３３がウェーハＷの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に接触している状態において、制御手段５は、ウェーハ回転手段２２、第１，第２のホイール回転手段２５，２６、第１，第２のホイール進退手段２７、２８、研削液供給手段２９を制御して、図１に二点鎖線で示すように、ウェーハＷの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２にそれぞれ第１，第２の研削ホイール２３，２４を押し当てるとともに、第１，第２の研削ホイール２３，２４内に研削液を供給し、キャリアリング２１および第１，第２の研削ホイール２３，２４を回転させることで、ウェーハＷを研削する。
このとき、図２に示すように、制御手段５は、ウェーハＷおよび第２の研削ホイール２４を同図の左側から見て時計回り方向（右回り方向）に回転させるとともに、第１の研削ホイール２３を反時計回り方向（左回り方向）に回転させる。また、制御手段５は、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に同じ量の研削液を供給する。なお、第１，第２の研削ホイール２３，２４の回転方向は、上述の方向に限られない。
そして、制御手段５は、差動トランス型変位計３から出力される信号に基づいてウェーハＷの厚さを管理し、ウェーハＷが予め設定された所定厚さまで研削されたと判断すると、第１，第２の研削ホイール２３，２４をウェーハＷから離して研削を終了する。
そして、制御手段５は、差動トランス型変位計３から出力される信号に基づいてウェーハＷの厚さを管理し、ウェーハＷが予め設定された所定厚さまで研削されたと判断すると、第１，第２の研削ホイール２３，２４をウェーハＷから離して研削を終了する。
［本発明を導くに至った経緯］
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
〔実験１〕
上述の関連技術の両頭研削方法で得られたウェーハＷのナノトポグラフィを計測したところ、第１の主面Ｗ１側から見てウェーハＷの中心が凹み方向のうねりを持っていることを確認した。なお、ナノトポグラフィとは、ウェーハＷを非吸着または弱吸着で載置したときのミリメータ周期に存在する、ナノメーターレンジのうねりであり、広義には平坦度に包含される。
本発明者は、このような現象の発生原因について考察し、研削液流量や砥石２３Ｂ，２４Ｂの品質のわずかな差や、ウェーハＷ表面の状態などによって、第１，第２の研削ホイール２３，２４の摩耗や切れ刃の状態に差が生じ、第１，第２の研削ホイール２３，２４が研削中に常時接するウェーハＷの中心部において、表裏取り代量差が特に顕著に現れ、中央部分に凹みまたは凸の癖が生じるものと推測した。
そこで、本発明者は、考察を行ったところ、研削液の供給量を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があると考え、以下の実験を行った。
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
〔実験１〕
上述の関連技術の両頭研削方法で得られたウェーハＷのナノトポグラフィを計測したところ、第１の主面Ｗ１側から見てウェーハＷの中心が凹み方向のうねりを持っていることを確認した。なお、ナノトポグラフィとは、ウェーハＷを非吸着または弱吸着で載置したときのミリメータ周期に存在する、ナノメーターレンジのうねりであり、広義には平坦度に包含される。
本発明者は、このような現象の発生原因について考察し、研削液流量や砥石２３Ｂ，２４Ｂの品質のわずかな差や、ウェーハＷ表面の状態などによって、第１，第２の研削ホイール２３，２４の摩耗や切れ刃の状態に差が生じ、第１，第２の研削ホイール２３，２４が研削中に常時接するウェーハＷの中心部において、表裏取り代量差が特に顕著に現れ、中央部分に凹みまたは凸の癖が生じるものと推測した。
そこで、本発明者は、考察を行ったところ、研削液の供給量を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があると考え、以下の実験を行った。
まず、両頭研削装置１（光洋機械工業株式会社製 型式：ＤＸＳＧ３２０）を準備した。そして、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に１．２Ｌ／ｍｉｎずつの研削液を供給しながら、上記関連技術の両頭研削方法を実施して、直径が３００ｍｍのウェーハＷを所定厚さになるまで研削した（実験例１－１）。
また、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量を、１．５Ｌ／ｍｉｎずつ（実験例１－２）、１．８Ｌ／ｍｉｎずつ（実験例１－３）にしたこと以外は、実験例１と同じ条件で１０枚のウェーハＷを研削した。
また、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量を、１．５Ｌ／ｍｉｎずつ（実験例１－２）、１．８Ｌ／ｍｉｎずつ（実験例１－３）にしたこと以外は、実験例１と同じ条件で１０枚のウェーハＷを研削した。
実験例１－１～１－３の研削方法で、それぞれ１０枚ずつのウェーハＷを研削し、ナノトポグラフィ計測機（株式会社溝尻光学工業所製 型式：ＦＴ－３００Ｕ）で第１の主面Ｗ１のナノトポグラフィを計測した。このときのナノトポグラフィは、第１の主面Ｗ１の最外周部の位置を０ｎｍとした場合における、第１の主面Ｗ１の表面形状の凹凸のプロファイルを計測するものであり、第１の主面Ｗ１の中心のナノトポグラフィを計測し、ウェーハＷの中心を通るクロスセクションのプロファイルデータを取得し、そのプロファイルにおけるウェーハＷの中央部の数値を評価指標とした。なお、最外周部の値を基準（０ｎｍ）とする。その結果を、図４に示す。
図４では、ナノトポグラフィの値が０未満の場合、第１の主面Ｗ１の中心が凹んでいることを表し、０を超える場合、中心が突出していることを表す。また、ナノトポグラフィの絶対値が大きいほど、凹み量や突出量が大きいことを表す。
図４では、ナノトポグラフィの値が０未満の場合、第１の主面Ｗ１の中心が凹んでいることを表し、０を超える場合、中心が突出していることを表す。また、ナノトポグラフィの絶対値が大きいほど、凹み量や突出量が大きいことを表す。
図４に示すように、研削液の供給量を調整することで、ナノトポグラフィが変化することが確認できた。
このことから、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があることを知見した。
このことから、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があることを知見した。
〔実験２〕
本発明者は、上記実験１の結果から、研削液の供給量を調整することでウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があることを知見したが、実験例１－１，１－３のウェーハＷの中心の厚さを計測すると、図５に示すように、実験例１－１の方が実験例１－３よりも１μｍ程度厚いことが確認できた。
ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できても、厚さが狙い値と異なってしまうことは好ましくない。
そこで、本発明者は、考察を行ったところ、研削液の供給量調整によって加工室４の温度が変化してしまい、この温度変化に伴い差動トランス型変位計３の計測誤差が生じた結果、ウェーハＷの厚さが狙い値と異なってしまった可能性があると考え、以下の実験を行った。
本発明者は、上記実験１の結果から、研削液の供給量を調整することでウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があることを知見したが、実験例１－１，１－３のウェーハＷの中心の厚さを計測すると、図５に示すように、実験例１－１の方が実験例１－３よりも１μｍ程度厚いことが確認できた。
ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できても、厚さが狙い値と異なってしまうことは好ましくない。
そこで、本発明者は、考察を行ったところ、研削液の供給量調整によって加工室４の温度が変化してしまい、この温度変化に伴い差動トランス型変位計３の計測誤差が生じた結果、ウェーハＷの厚さが狙い値と異なってしまった可能性があると考え、以下の実験を行った。
まず、差動トランス型変位計３の計測環境温度と計測値との関係を調べた。
差動トランス型変位計３（株式会社東京精密製 型式：ＰＵＬＣＯＭシリーズ）を準備し、当該差動トランス型変位計３の信号出力手段３１の筐体に温度センサ（Ｔ＆Ｄ社製 型式：ＴＲ－５２ｉ）を取り付けた。所定厚さのウェーハＷに接触子３３を接触させ、計測環境温度を変化させながら、厚さを計測した。その計測結果を、図６に示す。
図６に示すように、環境温度が上がるほど差動トランス型変位計３の計測値が小さくなることが確認できた。
このことから、差動トランス型変位計３を用いて同じ厚さを狙って研削を行う場合、加工室４内の温度が高いほど、研削が進行していない段階で、ウェーハＷが狙い値に到達したとの計測結果が得られるため、ウェーハＷが厚くなると推定できる。
差動トランス型変位計３（株式会社東京精密製 型式：ＰＵＬＣＯＭシリーズ）を準備し、当該差動トランス型変位計３の信号出力手段３１の筐体に温度センサ（Ｔ＆Ｄ社製 型式：ＴＲ－５２ｉ）を取り付けた。所定厚さのウェーハＷに接触子３３を接触させ、計測環境温度を変化させながら、厚さを計測した。その計測結果を、図６に示す。
図６に示すように、環境温度が上がるほど差動トランス型変位計３の計測値が小さくなることが確認できた。
このことから、差動トランス型変位計３を用いて同じ厚さを狙って研削を行う場合、加工室４内の温度が高いほど、研削が進行していない段階で、ウェーハＷが狙い値に到達したとの計測結果が得られるため、ウェーハＷが厚くなると推定できる。
次に、研削液の供給量と加工室４内の温度との関係を調べた。
上記温度センサを信号出力手段３１に取り付けた両頭研削装置１を準備し、研削液の供給量を上記実験例１－１と同じにした条件でウェーハＷを研削し、研削中の加工室４の温度変化を１秒ごとに計測した（実験例２－１）。
また、研削液の供給量を上記実験例１－３と同じにしたこと以外は、実験例２－１と同じ条件でウェーハＷを研削し、研削中の温度変化を計測した（実験例２－２）。
計測結果の平均値を表１に示す。
表１に示すように、実験例２－２の温度が実験例２－１よりも約０．７℃低くなった。これは、研削液が多いほど、研削時のウェーハＷの冷却効果が高まり、その結果、供給量が多い実験例２－２における加工室４の温度が低くなったと考えられる。
上記温度センサを信号出力手段３１に取り付けた両頭研削装置１を準備し、研削液の供給量を上記実験例１－１と同じにした条件でウェーハＷを研削し、研削中の加工室４の温度変化を１秒ごとに計測した（実験例２－１）。
また、研削液の供給量を上記実験例１－３と同じにしたこと以外は、実験例２－１と同じ条件でウェーハＷを研削し、研削中の温度変化を計測した（実験例２－２）。
計測結果の平均値を表１に示す。
表１に示すように、実験例２－２の温度が実験例２－１よりも約０．７℃低くなった。これは、研削液が多いほど、研削時のウェーハＷの冷却効果が高まり、その結果、供給量が多い実験例２－２における加工室４の温度が低くなったと考えられる。
図５と表１の結果から、加工室４の温度が高いほど、研削後のウェーハＷが厚くなると考えられ、これは、上述の図６の結果に基づく推定と一致する。
このことから、研削液の供給量を調整すると、差動トランス型変位計３の計測誤差が生じ、研削後のウェーハＷの厚さが狙い値と異なってしまうことが確認できた。
このことから、研削液の供給量を調整すると、差動トランス型変位計３の計測誤差が生じ、研削後のウェーハＷの厚さが狙い値と異なってしまうことが確認できた。
〔実験３〕
実験１の結果から、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があることを知見した。また、実験２の結果から、研削液の供給量を調整すると、研削後のウェーハＷの厚さが狙い値と異なってしまうことが確認できた。
本発明者は、実験１，２の結果を踏まえ、鋭意研究を重ねた結果、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善しつつ、所望の厚さのウェーハＷを得られる可能性があると考え、以下の実験を行った。
実験１の結果から、第１の主面Ｗ１および第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善できる可能性があることを知見した。また、実験２の結果から、研削液の供給量を調整すると、研削後のウェーハＷの厚さが狙い値と異なってしまうことが確認できた。
本発明者は、実験１，２の結果を踏まえ、鋭意研究を重ねた結果、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善しつつ、所望の厚さのウェーハＷを得られる可能性があると考え、以下の実験を行った。
実験２と同じ両頭研削装置１と、厚さが約８７０μｍかつ直径が３００ｍｍのウェーハＷを準備した。そして、以下の表２に示す条件に基づいて、上記関連技術と同じ処理内容の両頭研削方法を実施し、それぞれ１０枚ずつのウェーハＷを研削するとともに、研削中の加工室４の温度変化を１秒ごとに計測した（実験例３－１～３－３）。
すなわち、実験例３－１～３－３では、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を２．８Ｌ／ｍｉｎで固定し、各主面Ｗ１，主面Ｗ２に対する供給量の比率を調整した。
すなわち、実験例３－１～３－３では、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を２．８Ｌ／ｍｉｎで固定し、各主面Ｗ１，主面Ｗ２に対する供給量の比率を調整した。
表３に、加工室４内の温度の計測結果の平均値を示す。
表３に示すように、実験例３－１～３－３の最大温度差は０．１℃であり、研削液の総供給量が同じであれば、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する供給量の比率を変更しても、加工室４内の温度はほとんど変化しないことが確認できた。
表３に示すように、実験例３－１～３－３の最大温度差は０．１℃であり、研削液の総供給量が同じであれば、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する供給量の比率を変更しても、加工室４内の温度はほとんど変化しないことが確認できた。
図７に、第１の主面Ｗ１の最外周部の位置を０ｎｍとした場合における、第１の主面Ｗ１の中心のナノトポグラフィの算出結果を示す。
図７に示すように、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持したままでも、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する供給量の比率を変更することで、ナノトポグラフィを調整できることが確認できた。特に、凹んでいる側の第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量を、もう一方の第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量よりも多くなるように比率を調整することで、ナノトポグラフィを０ｎｍに近づけられることが確認できた。
図７に示すように、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持したままでも、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する供給量の比率を変更することで、ナノトポグラフィを調整できることが確認できた。特に、凹んでいる側の第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量を、もう一方の第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量よりも多くなるように比率を調整することで、ナノトポグラフィを０ｎｍに近づけられることが確認できた。
図８に、ウェーハＷの中心の厚さとその平均値とを示す。
図８に示すように、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する供給量の比率を変更しても、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量が同じであれば、ウェーハＷの厚さがほとんど変わらないことが確認できた。
図８に示すように、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する供給量の比率を変更しても、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量が同じであれば、ウェーハＷの厚さがほとんど変わらないことが確認できた。
図７および図８に示す結果から、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を調整することで、ウェーハＷのナノトポグラフィを改善しつつ、所望の厚さのウェーハＷを得られることが確認できた。
［実施形態］
次に、本発明の一実施形態に係る両頭研削方法について説明する。
まず、関連技術の両頭研削装置１と、第１の被研削物としての第１のウェーハＷtと、第２の被研削物としての第２のウェーハＷpを準備する。第１のウェーハＷtと第２のウェーハＷpとは、材質、形状がほぼ同じであり、例えば、１本のシリコン単結晶インゴットから、あるいは、同じ製造条件で製造された異なるシリコン単結晶インゴットから、それぞれ切り出されたものである。
次に、本発明の一実施形態に係る両頭研削方法について説明する。
まず、関連技術の両頭研削装置１と、第１の被研削物としての第１のウェーハＷtと、第２の被研削物としての第２のウェーハＷpを準備する。第１のウェーハＷtと第２のウェーハＷpとは、材質、形状がほぼ同じであり、例えば、１本のシリコン単結晶インゴットから、あるいは、同じ製造条件で製造された異なるシリコン単結晶インゴットから、それぞれ切り出されたものである。
そして、キャリアリング２１に第１のウェーハＷtがセットされた後、制御手段５は、図９に示すように、当該第１のウェーハＷtの研削を行う（ステップＳ１：第１の研削工程）。第１の研削工程で用いる第１のウェーハＷtは、予備研削用のダミーウェーハであってもよいし、前ロットの製品用ウェーハであってもよい。
この第１の研削工程において、差動トランス型変位計３は、第１のウェーハＷtの厚さを計測し、この計測結果に応じた信号を制御手段５に出力する。制御手段５は、第１のウェーハＷtの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に所定量の研削液を供給しつつ、差動トランス型変位計３からの信号に基づき第１のウェーハＷtの厚さが所定厚さまで研削されたと判断すると、研削を終了する。この第１の研削工程における第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の供給量は、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、第１の研削工程における総供給量が後述する第２の研削工程における総供給量と同じになるように設定されている。
この第１の研削工程において、差動トランス型変位計３は、第１のウェーハＷtの厚さを計測し、この計測結果に応じた信号を制御手段５に出力する。制御手段５は、第１のウェーハＷtの第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に所定量の研削液を供給しつつ、差動トランス型変位計３からの信号に基づき第１のウェーハＷtの厚さが所定厚さまで研削されたと判断すると、研削を終了する。この第１の研削工程における第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の供給量は、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、第１の研削工程における総供給量が後述する第２の研削工程における総供給量と同じになるように設定されている。
次に、作業者が図示しないナノトポ計測器を用いて、第１のウェーハＷtのナノトポグラフィを計測する（ステップＳ２：ナノトポグラフィ計測工程）。
その後、制御手段５は、キャリアリング２１にセットされた第２のウェーハＷpの研削を行う（ステップＳ３：第２の研削工程）。
この第２の研削工程では、まず、作業者は、ナノトポグラフィ計測工程での計測結果に基づいて、第２のウェーハＷpのナノトポグラフィが０に近づくような研削条件を設定する。具体的には、作業者は、ウェーハＷの中心のナノトポグラフィに基づいて、第２のウェーハＷpにおける中心のナノトポグラフィが０に近づくように、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を設定する。
例えば、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を高くするほど、第１の主面Ｗ１の凹み量が小さくなるという傾向がわかっており、第１のウェーハＷtの第１の主面Ｗ１の中心が凹んでいる場合、作業者は、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を高くし、第１の主面Ｗ１の中心が突出している場合、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を低くする。逆に言えば、第１のウェーハＷtの第２の主面Ｗ２の中心が凹んでいる場合、作業者は、第２の主面Ｗ２に対する比率を高くし、第２の主面Ｗ２の中心が突出している場合、第２の主面Ｗ２に対する比率を低くする。すなわち、中央が凹んでいる主面に対する供給量の比率を高くすればよい。このとき、研削液の供給比率は、比率が高い方の供給量を低い方の供給量で除した値が２００％以下となることが好ましく、例えば、比率が高い方の供給量が２Ｌ／ｍｉｎ、低い方の供給量が１Ｌ／ｍｉｎとなることが好ましい。
その後、制御手段５は、キャリアリング２１にセットされた第２のウェーハＷpの研削を行う（ステップＳ３：第２の研削工程）。
この第２の研削工程では、まず、作業者は、ナノトポグラフィ計測工程での計測結果に基づいて、第２のウェーハＷpのナノトポグラフィが０に近づくような研削条件を設定する。具体的には、作業者は、ウェーハＷの中心のナノトポグラフィに基づいて、第２のウェーハＷpにおける中心のナノトポグラフィが０に近づくように、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を設定する。
例えば、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を高くするほど、第１の主面Ｗ１の凹み量が小さくなるという傾向がわかっており、第１のウェーハＷtの第１の主面Ｗ１の中心が凹んでいる場合、作業者は、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を高くし、第１の主面Ｗ１の中心が突出している場合、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を低くする。逆に言えば、第１のウェーハＷtの第２の主面Ｗ２の中心が凹んでいる場合、作業者は、第２の主面Ｗ２に対する比率を高くし、第２の主面Ｗ２の中心が突出している場合、第２の主面Ｗ２に対する比率を低くする。すなわち、中央が凹んでいる主面に対する供給量の比率を高くすればよい。このとき、研削液の供給比率は、比率が高い方の供給量を低い方の供給量で除した値が２００％以下となることが好ましく、例えば、比率が高い方の供給量が２Ｌ／ｍｉｎ、低い方の供給量が１Ｌ／ｍｉｎとなることが好ましい。
そして、制御手段５は、作業者の設定に基づいて、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の供給比率以外は、予備研削工程と同じ研削条件で、第２のウェーハＷpの研削を行う。
［実施形態の作用効果］
上記実施形態によれば、第２の研削工程において、第１のウェーハＷtのナノトポグラフィに基づいて、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の供給比率を調整する。このように、研削液の供給比率を調整することで、ナノトポグラフィを改善しつつ、研削液の総供給量を維持することで、第２のウェーハＷpの厚さを第１のウェーハＷtとほぼ同じにすることができる。したがって、ナノトポグラフィが良好な所望の厚さの第２のウェーハＷpを得ることができる。
特に、研削液の総供給量を維持しつつ、供給比率を変更するため、第１の研削工程と第２の研削工程とにおける加工室４内の温度をほぼ同じにすることができる。このため、環境温度によって計測誤差が生じる差動トランス型変位計３を用いても、第１の研削工程と第２の研削工程との両方において、ウェーハＷの厚さを狙い値とほぼ同じにすることができる。差動トランス型変位計３の測定精度は高いため、より高精度に厚さが調整された第２のウェーハＷpを得ることができる。
上記実施形態によれば、第２の研削工程において、第１のウェーハＷtのナノトポグラフィに基づいて、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を維持しつつ、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の供給比率を調整する。このように、研削液の供給比率を調整することで、ナノトポグラフィを改善しつつ、研削液の総供給量を維持することで、第２のウェーハＷpの厚さを第１のウェーハＷtとほぼ同じにすることができる。したがって、ナノトポグラフィが良好な所望の厚さの第２のウェーハＷpを得ることができる。
特に、研削液の総供給量を維持しつつ、供給比率を変更するため、第１の研削工程と第２の研削工程とにおける加工室４内の温度をほぼ同じにすることができる。このため、環境温度によって計測誤差が生じる差動トランス型変位計３を用いても、第１の研削工程と第２の研削工程との両方において、ウェーハＷの厚さを狙い値とほぼ同じにすることができる。差動トランス型変位計３の測定精度は高いため、より高精度に厚さが調整された第２のウェーハＷpを得ることができる。
［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
例えば、被研削物としては、シリコン以外のウェーハでもよいし、セラミックスや石材など、ウェーハＷ以外の円板状のものを対象としてもよい。
作業者の設定に基づいて第２の研削工程を行ったが、以下のようにしてもよい。
まず、メモリに、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を所定量に維持した状態において、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を調整した場合に、ナノトポグラフィがどのように変化するのかを示す供給比率調整情報を記憶させておく。例えば、実験３で得られた結果のように、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を高くするほど、第１の主面Ｗ１の凹み量が小さくなるという供給比率調整情報を記憶させておく。このとき、ウェーハＷの材質やサイズや研削後の狙い厚さ、あるいは、研削液の総供給量、さらには、ウェーハＷと第１，第２の研削ホイール２３，２４との回転方向の関係ごとに、内容が異なる供給比率調整情報を記憶させておくことが好ましい。供給比率調整情報は、両頭研削装置１を用いた実験結果に基づいて作成されたものであってもよいし、シミュレーションで作成されたものであってもよい。
そして、制御手段５が第１のウェーハＷtのナノトポグラフィと供給比率調整情報とに基づいて、第２のウェーハＷpのナノトポグラフィが０に近づくような供給量の比率を調整してもよい。
まず、メモリに、第１，第２の主面Ｗ１，Ｗ２に対する研削液の総供給量を所定量に維持した状態において、第１の主面Ｗ１に対する研削液の供給量と第２の主面Ｗ２に対する研削液の供給量との比率を調整した場合に、ナノトポグラフィがどのように変化するのかを示す供給比率調整情報を記憶させておく。例えば、実験３で得られた結果のように、第１の主面Ｗ１に対する供給量の比率を高くするほど、第１の主面Ｗ１の凹み量が小さくなるという供給比率調整情報を記憶させておく。このとき、ウェーハＷの材質やサイズや研削後の狙い厚さ、あるいは、研削液の総供給量、さらには、ウェーハＷと第１，第２の研削ホイール２３，２４との回転方向の関係ごとに、内容が異なる供給比率調整情報を記憶させておくことが好ましい。供給比率調整情報は、両頭研削装置１を用いた実験結果に基づいて作成されたものであってもよいし、シミュレーションで作成されたものであってもよい。
そして、制御手段５が第１のウェーハＷtのナノトポグラフィと供給比率調整情報とに基づいて、第２のウェーハＷpのナノトポグラフィが０に近づくような供給量の比率を調整してもよい。
１…両頭研削装置、２…研削手段、３…差動トランス型変位計（厚さ計測手段）、２３，２４…第１，第２の研削ホイール、２３Ｂ，２４Ｂ…砥石、３３…接触子、Ｗ…ウェーハ（被研削物）、Ｗt…第１のウェーハ（第１の被研削物）、Ｗp…第１のウェーハ（第２の被研削物）、Ｗ１…第１の主面（一方の主面）、Ｗ２…第２の主面（他方の主面）。
Claims (3)
- 被研削物を回転させるとともに当該被研削物の両主面に研削液を供給し、研削ホイールの砥石を前記被研削物の両主面にそれぞれ当接させることによって、前記被研削物を研削する研削手段と、前記被研削物の厚さを計測する厚さ計測手段とを備える両頭研削装置を用い、前記厚さ計測手段の計測結果に基づいて、前記被研削物の厚さが所定厚さになるまで研削を行う両頭研削方法であって、
第１の被研削物の両主面に所定量の研削液を供給しつつ、前記第１の被研削物の厚さが前記所定厚さになるまで研削を行う第１の研削工程と、
前記第１の被研削物のナノトポグラフィを計測するナノトポグラフィ計測工程と、
第２の被研削物の両主面に前記所定量の研削液を供給しつつ、前記第２の被研削物の厚さが前記所定厚さになるまで研削を行う第２の研削工程とを備え、
前記第２の研削工程は、前記ナノトポグラフィ計測工程の計測結果に基づいて前記第２の被研削物のナノトポグラフィが０に近づくように作業者又は制御手段により調整された、前記第２の被研削物の一方の主面に対する研削液の供給量と他方の主面に対する研削液の供給量との比率により、前記研削液を供給することを特徴とする両頭研削方法。 - 請求項１に記載の両頭研削方法において、
前記厚さ計測手段として、前記被研削物の両主面にそれぞれ接触する一対の接触子を有し、当該一対の接触子の位置に応じた信号を出力することで前記被研削物の厚さを計測する差動トランス型変位計を用いることを特徴とする両頭研削方法。 - 請求項１または請求項２に記載の両頭研削方法において、
前記第２の研削工程は、前記第１の被研削物の前記ナノトポグラフィ計測工程の計測結果に基づいて、前記第２の被研削物における前記第１の被研削物の凹んでいる側の主面に対する研削液の供給量を、もう一方の主面に対する研削液の供給量よりも多くなるように前記比率を調整することを特徴とする両頭研削方法。
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