JPH07122524A - 半導体ウエハを研削するための回転研削盤用ワークホルダ及び該ワークホルダを位置決めするための方法 - Google Patents

半導体ウエハを研削するための回転研削盤用ワークホルダ及び該ワークホルダを位置決めするための方法

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JPH07122524A
JPH07122524A JP21073394A JP21073394A JPH07122524A JP H07122524 A JPH07122524 A JP H07122524A JP 21073394 A JP21073394 A JP 21073394A JP 21073394 A JP21073394 A JP 21073394A JP H07122524 A JPH07122524 A JP H07122524A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削工具の回転軸線とワークの回転軸線との
相対的空間位置が簡単に且つ高精度で調整可能な装置及
び方法を提供する。 【構成】 半導体ウエハ10を研削するための回転研削
盤用ワークホルダ1であって、回転研削工具の方を向い
て被加工半導体ウエハ10を載置する作業面9を有する
ワークホルダ1に関し、更に、ワークホルダ1を軸方向
に支持する圧電素子2に関する。圧電素子2は、互いに
独立に作動させることができ、作動時にはそれらの直線
寸法が変化し、作動した圧電素子2は、それがワークホ
ルダ1を支持する位置でワークホルダを軸方向に上下動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハを研削す
るための回転研削盤用ワークホルダであって、回転研削
工具の方を向いて被加工半導体ウエハを載置する回転可
能な作業面を有すると共に、ワークホルダを軸方向に支
持する手段を有するワークホルダに関する。更に、本発
明は、該ワークホルダを位置決めするための方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハの表面を研削する場合、ワ
ークホルダの回転軸線と、回転研削盤の切削工具の回転
軸線との相対的な空間位置は、極めて重要である。例え
ば、研削中、半導体ウエハに特定の形状、例えば、湾曲
した側面を付与するためには、研削工具の回転軸線とワ
ークホルダの回転軸線とを一定の角度を画定するように
互いに傾斜させることが好ましい。
【0003】研削行程の通常の目的は、加工すべき半導
体ウエハの側面の一方から均一な厚さの層を除去するこ
とである。この目的を達成するための必要条件は、ワー
クホルダの作業面と研削工具の研削面とが互いに平行に
位置することである。この条件を満たすために、ワーク
ホルダの回転軸線と研削工具の回転軸線とは、平行な向
きを有しなければならない。
【0004】半導体ウエハの研削中、各軸線の位置は、
温度の影響や支配的な行程力のために変化することがあ
る。従って、2本の軸線の所望の相対位置を回復するた
めの手段を設ける必要がある。
【0005】従来、これは、一定の回転中心の周りに研
削工具の主軸を回転させて、或いはその懸架装置を変形
させて、研削工具の回転軸線の向きを意図的に変化させ
ることにより、行ってきた。この場合、固定されたワー
クホルダの回転軸線の向きは、変えられない。この手順
は、複雑で手間がかかる上、被研削半導体ウエハの形状
に対する一層厳しい要求を考えると、不十分な精度しか
得られない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、研削工具の回転軸線とワークの回転軸線との相対的
空間位置が簡単に且つ高精度で調整可能な装置及び方法
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した目的は、半導体
ウエハを研削するための回転研削盤用ワークホルダであ
って、回転研削工具の方を向いて被加工半導体ウエハを
載置する回転可能な作業面を有すると共にワークホルダ
を軸方向に支持する手段を有し、前記手段が互いに独立
に作動可能で作動時には直線寸法が変化する圧電素子で
あり、作動する圧電素子はそれがワークホルダを支持す
る位置でワークホルダを軸方向に上下動させるワークホ
ルダにより達成される。
【0008】更に、上記目的は、本発明にかかるワーク
ホルダを位置決めするための方法であって、ワークホル
ダの回転軸線と研削工具の回転軸線とが平行に位置する
か或いは互いに対して一定の位置を取るように前記圧電
素子を作動させる方法により達成される。
【0009】「圧電素子」は、それ自体公知で市販され
た、電気エネルギを運動エネルギに変換する圧電変換器
として理解されたい。本発明の基礎を成す原理は、圧電
素子を半導体ウエハ用の回転研削盤のワークホルダに組
み込んで、圧電素子の動作をワークホルダを位置決めす
るために用いることにある。
【0010】
【実施例】以下、図を参照して、本発明を詳細に説明す
る。図は、半導体ウエハを研削するための回転研削盤の
一例を示す略断面図であり、本発明の理解に必要な特徴
のみ示している。
【0011】本発明に係るワークホルダ1(チャックと
しても公知)は、特有の技術的特徴として、好ましくは
研削盤フレームに固定された、3個の圧電素子2を有す
る。圧電素子2は、ワークホルダ1を軸方向に支持して
いる。各圧電素子は、作動時即ち印加電圧が変化する
時、軸方向の直線寸法が変化するように配設されてい
る。電圧の変化に応じて、ワークホルダ1は、圧電素子
2により支持された点で、軸方向に上下動する。ワーク
ホルダ1が圧電素子2により軸方向に支持される支持点
4は、ワークホルダの周縁部上に位置する点であること
が好ましいが、これは、周縁部上に配設した圧電素子2
により加え得るトルクが、ワークホルダの回転軸線5に
もっと接近して支持点4を配設した場合より大きいため
である。しかしながら、最後に触れた支持点の配列は、
支持点を周縁部上に配設した状態ではワークホルダの回
転軸線と研削工具の回転軸線との所望の相対空間位置を
調整できない場合に好適である。
【0012】ワークホルダ1は、半導体ウエハの側面の
一方の加工面を吸引によりワークホルダの作業面に引き
寄せることが可能な、吸引装置を備えることが望まし
い。各圧電素子は、圧電素子の瞬間直線寸法を記録する
それ自体の測定プローブを備えている。圧電素子は、ワ
ークホルダ1の回転軸線5と研削工具7の回転軸線6と
の調整し得る相対空間位置に応じて作動する。圧電素子
を作動させるために中央制御装置が設けられており、こ
れにより、各圧電素子は、互いに独立に作動することが
できる。測定プローブと中央制御装置は、簡略化のため
に図から省略されている。
【0013】圧電素子上に支持されたワークホルダは、
高精度で位置決めすることができる。圧電素子が全て同
時に作動し、それらの直線寸法が同一方向にある値だけ
変化するならば、ワークホルダは、回転軸線5の向きを
変化させることなく、送り動作を実行する。この種の送
りは、特に、研削による材料の所要の除去に対して極め
て僅かな許容差しか与えられていない場合、及び送りを
できるだけ均一且つ連続的に行う必要がある場合、工具
主軸8の軸方向移動を介して行うことが好ましい。従っ
て、半導体ウエハの研削は、先ず、工具主軸の移動によ
り調整される送りから開始し、次に、研削工具が圧電素
子の最大行程の範囲内に入った時点で、ワークホルダの
移動により調整される送りに切り換えることが望まし
い。
【0014】ワークホルダは、その回転軸線の空間的向
きに従って研削工具の回転軸線に対する該軸線の位置が
変化するように配設してもよい。これは、上述した全て
の圧電素子の対称即ち同時作動により同一方向に直線寸
法を変化させた場合を除き、圧電素子を1個以上作動さ
せることにより行われる。圧電素子の非対称作動によ
り、ワークホルダ1の作業面9及びその上に位置する半
導体ウエハ10は、それらの元の位置から傾斜する。
【0015】従って、ワークホルダの回転軸線の空間的
向きは、圧電素子の直線寸法の各実際値によって決ま
る。例えば、研削半導体ウエハの形状のチェック時に研
削工具の回転軸線とワークホルダの回転軸線との相対的
空間位置が半導体ウエハの研削中に変化したということ
を発見して、前記向きを変化させる必要が生じたなら
ば、圧電素子を適当に作動させることにより、二つの軸
線の元の相対的空間位置を回復することができる。目的
とする動作に応じて、ワークホルダの回転軸線と研削工
具の回転軸線とが平行になるように、或いは、互いに対
して一定の位置を取るように、圧電素子を作動させる。
ワークホルダは、中央制御装置により所望の態様で位置
決めされることが好ましく、全ての圧電素子は、該中央
制御装置を介して個別に或いは共働して作動させること
ができる。
【0016】原則として、3個の圧電素子のうち2個ま
では、支持素子と交換可能である。しかしながら、かか
る場合には、ワークホルダの移動の自由度は、多少とも
制限され、ワークホルダの送りは不能となる。
【0017】半導体ウエハ用の回転研削盤にワークホル
ダを位置決めするための上述した方法は、ワークホルダ
の回転軸線の空間的向きの矯正を極めて迅速に且つ特定
のコスト無しに行い得る、という特有の利点を有する。
該軸線の調整精度が極めて高いので、半導体ウエハを高
精度で研削することができる。従って、本発明は、シリ
コンウエハ及び所謂結合SOI(シリコンオンインシュ
レータ)ウエハを研削するために使用することが望まし
い。
【0018】もう一つの利点は、研削工具の軸方向の切
削力が、圧電素子に加わる電圧によって測定可能なこと
である。半導体ウエハを研削中に切削力が予期せずに変
動した場合には、削工具の回転軸線とワークホルダの回
転軸線との相対的空間位置が意図せずして変化したこと
も考えられるし、或いは、研削作業に実質的に影響を及
ぼす他のパラメータが変化したとも考えられる。従っ
て、圧電素子を用いて半導体ウエハ研削中の有効切削力
を監視し、異常が生じた場合には、研削作業を中断して
回転研削盤を点検することが好ましい。
【0019】実施例 実施例において、ディスコDFG−82IF/8型の回
転研削盤のワークホルダは、フィジックインスツルメン
トにより製造された3個の圧電素子を介して、図示した
態様で研削盤フレーム上に軸方向に支持されていた。各
圧電素子の最大行程は、10マイクロメートルと設計さ
れた。各圧電素子には、圧電素子の直線寸法を決定する
ために、測定プローブを設けた。圧電素子は、中央制御
装置により制御可能であった。研削盤のこの構成によ
り、半導体ウエハを、研削後は可能な限り均一にすべき
であるという目標要求値で研削することができた。本発
明にかかる方法の使用を通じて、各半導体ウエハの合計
厚さむら(TTV値)を、その均一性の手段として、1
マイクロメートルの値以下に維持することが可能となっ
た。
【0020】発明を実施するための最良の形態 1. 半導体ウエハを研削するための回転研削盤用ワー
クホルダであって、回転研削工具の方を向いて被加工半
導体ウエハを載置する回転可能な作業面を有すると共
に、ワークホルダを軸方向に支持する手段を有し、前記
手段が、互いに独立に作動可能で作動時には直線寸法が
変化する圧電素子であり、作動する圧電素子は、それが
ワークホルダを支持する位置でワークホルダを軸方向に
上下動させることを特徴とするワークホルダ。
【0021】2. 前記ワークホルダを軸方向に支持す
るために、3個の圧電素子を設ける1とを特徴とする前
記1に記載のワークホルダ。
【0022】3. 更に、被加工半導体ウエハを、吸引
によりワークホルダの作業面に引き寄せるための手段を
設けることを特徴とする前記1又は2に記載のワークホ
ルダ。
【0023】4. 前記圧電素子が、その周縁部で、前
記ワークホルダを支持することを特徴とする前記1乃至
3のいずれか1に記載のワークホルダ。
【0024】5. 各圧電素子に、その直線寸法を記録
するための測定プローブを設けることを特徴とする前記
1乃至4のいずれか1に記載のワークホルダ。
【0025】6. 前記圧電素子を作動させるための中
央制御装置を設けることを特徴とする前記1乃至5のい
ずれか1に記載のワークホルダ。
【0026】7. 前記1乃至6のいずれか1に記載の
ワークホルダを位置決めするための方法であって、ワー
クホルダの回転軸線と研削工具の回転軸線とが平行に位
置するか或いは互いに対して一定の位置を取るように、
前記圧電素子を作動させることを特徴とする方法。
【0027】8. 前記ワークホルダが送り動作を行う
ように、圧電素子を作動させることを特徴とする前記7
記載の方法。
【0028】9. 半導体ウエハの研削中、回転研削盤
の軸方向切削力を圧電素子を介して測定し、切削力が予
期せずに変動した場合は、前記ワークホルダを再位置決
めすることを特徴とする前記7又は8に記載の方法。
【0029】10. 半導体ウエハ特にシリコンウエハ
又はSOI(シリコンオンインシュレータ)ウエハを研
削するための前記1乃至6のいずれか1に記載のワーク
ホルダの使用。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明により、研削工具の回転軸
線とワークの回転軸線との相対的空間位置が簡単に且つ
高精度で調整可能な装置及び方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体ウエハを研削するための回転研削盤の一
例を示す略断面図。
【符号の説明】
1 ワークホルダ 2 圧電素子 4 支持点 5、6 回転軸線 7 研削工具 8 工具主軸 9 作業面 10 半導体ウエハ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23Q 17/09 H 9423−3C B24B 37/04 E 7528−3C H01L 21/68 G 41/09 // B24B 7/04 Z 9325−3C (72)発明者 アントン・フーバー ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン、ブル クスタイク 31 (72)発明者 ロベルト・ヴァイス ドイツ連邦共和国 ヴィンヘーリング、オ ベルフェルトシュトラーセ 67

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウエハを研削するための回転研削
    盤用ワークホルダであって、 回転研削工具の方を向いて被加工半導体ウエハを載置す
    る回転可能な作業面を有すると共に、ワークホルダを軸
    方向に支持する手段を有し、 前記手段が、互いに独立に作動可能で作動時には直線寸
    法が変化する圧電素子であり、 作動する圧電素子は、それがワークホルダを支持する位
    置でワークホルダを軸方向に上下動させることを特徴と
    するワークホルダ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のワークホルダを位置決
    めするための方法であって、 ワークホルダの回転軸線と研削工具の回転軸線とが平行
    に位置するか或いは互いに対して一定の位置を取るよう
    に、前記圧電素子を作動させることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 半導体ウエハの研削中、回転研削盤の軸
    方向切削力を圧電素子を介して測定し、切削力が予期せ
    ずに変動した場合は、前記ワークホルダを再位置決めす
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 半導体ウエハ特にシリコンウエハ又はS
    OI(シリコンオンインシュレータ)ウエハを研削する
    ための、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のワーク
    ホルダの使用。
JP21073394A 1993-10-21 1994-08-12 半導体ウエハを研削するための回転研削盤用ワークホルダ及び該ワークホルダを位置決めするための方法 Expired - Lifetime JP2896746B2 (ja)

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