平坦なワークピースを両面加工する装置、ならびに複数の半導体ウェハを両面で同時に材料切削加工する方法
【課題】ロータディスクおよびワークピース（例えば半導体ウェハ）の摩耗と損傷の危険性を最小にすることのできる装置を提供することである。
【解決手段】一つの案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つのショルダ（５０）によって形成され、該ショルダの直径はピン構成体の第１の比較的大きな直径と第２の比較的小さな直径との間にあり、
別の案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つの溝（１５）の側面（５６，５８）によって形成されている。
【解決手段】一つの案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つのショルダ（５０）によって形成され、該ショルダの直径はピン構成体の第１の比較的大きな直径と第２の比較的小さな直径との間にあり、
別の案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つの溝（１５）の側面（５６，５８）によって形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上側作業ディスクと下側作業ディスクを備える、平坦なワークピースを両面加工する装置に関する。ここで両方の作業ディスクの少なくとも一方は駆動部によって回転駆動可能であり、作業ディスクはその間に作業スリットを形成し、この作業スリットの中には少なくとも一つの被加工ワークピースのための少なくとも一つの切欠部を備える少なくとも一つのロータディスクが配置されており、この少なくとも一つのロータディスクは周囲に歯部を有し、ギヤホイールまたはピンリングの少なくとも一つが回転されるときに、前記歯部によって前記ロータディスクは内側および外側のギヤホイールまたはピンリングにおいて回転され、前記ギヤホイールまたはピンリングはそれぞれ複数のギヤ構成体またはピン構成体を有し、それらの構成体とロータディスクの歯が回転時に係合する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置により平坦なワークピース、例えば半導体ウェハを材料切削加工し、例えばホーニング仕上げ、ラッピング仕上げ、バフ研磨または表面加工することができる。そのためにワークピースは、作業スリット内を回転して案内されるロータディスクの切欠部内にフローティング保持され、同時に両面加工される。ここでワークピースはサイクロイド運動を作業スリット内で描く。このような装置により平坦なワークピースを高精度で両面加工することができる。
【０００３】
ロータディスクの外側歯部とギヤホイールの歯部ないしピンリングのピンとの間の接触により、歯部またはピンが摩耗する。したがってピンリングのためのDE 295 20 741 U1から、ピンリングのピンにスリーブを回転可能に支承し、ロータディスクがこのスリーブと係合することが公知である。この種の構成では、ロータディスク歯部とピンとの間にもはや摩擦負荷が発生しない。そのような接触はむしろスリーブとピンとの間に発生する。しかしスリーブは比較的に大きな長さにわたってピンに当接するから、平面負荷および生じる摩耗は相応に低下する。さらにスリーブは摩耗すれば簡単に交換することができる。これに対してピンの交換は比較的面倒である。このようなスリーブの別の構成がDE 101 59 848 B1およびDE 102 18 483 B4から公知である。EP 0 787 562 B1からは、プラスチック材料からなるスリーブが公知である。
【０００４】
公知の装置には、ロータディスクの負荷により、歯部ないしピンとスリーブとが接触するためロータディスクの歯部が上方および下方に折り曲げられてしまうという問題がある。このことはワークピースならびに作業ディスクおよびそのコーティングの損傷を引き起こす。そのため耐久性が低いので、通常は望まれるプラスチックロータディスクにおいて不利である。さらに公知の装置では、ロータディスクの摩耗が早期に出現する。ロータディスク面の部分が歯部またはピンリングの領域で作業スリットから常に突出するので、この部分は作業スリットにより案内されないため不所望の垂直運動をすることがある。この運動は、ロータディスクのこの部分が作業スリットに再び入り込むときに、ロータディスク面と作業ディスクのエッジないしその作業コーティングとを不所望に接触させてしまう。そのためロータディスク面の損耗が酷くなってしまう。
【０００５】
本発明は、複数の半導体ウェハを両面で同時に材料切削加工する方法を提供することでもある。
【０００６】
本発明によれば、各半導体ウェハが、リング状の外側駆動ディスクおよびリング状の内側駆動ディスクによって回転される複数のロータディスクのうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道で運動される。一方、駆動ディスクおよび／または半導体ウェハは、２つの回転するリング状作業ディスクの間で切削加工され、半導体ウェハの面の一部は加工中に、作業ディスクにより画定される作業スリットから一時的に離れる。
【０００７】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス、マイクロエレクトロメカニクスのためには、出発材料（基板）として、大域的および局所的な平坦度、片側についての局所的平坦度（ナノトポロジ）、粗さおよび清浄度についての要求が極めて高い半導体ウェハが必要である。半導体ウェハは、半導体材料からなるウェハであり、この半導体材料は、例えば、ガリウムヒ素などの化合物半導体、ならびに時としてゲルマニウムのこともあるがケイ素が大部分を占める元素半導体である。
【０００８】
従来技術によれば、半導体ウェハは順次連続する多数のプロセスステップで作製される。一般的に以下の製造シーケンスが使用される：
・単結晶半導体ロッドの生成（結晶成長）、
・ロッドを個別のウェハに切断（内部孔鋸または回転鋸）、
・機械的ウェハ加工（ラッピング、研磨）、
・化学的ウェハ加工（アルカリエッチングまたは酸エッチング）、
・化学機械的ウェハ加工：両面仕上げ（ＤＳＰ）＝切削研磨、柔らかな研磨布による片側の無研磨仕上げないし鏡面仕上げ、
・オプションとしてさらなる被覆ステップ（例えばエピタクシー、アニール）。
【０００９】
半導体ウェハの機械的加工は最初に半導体ウェハの全体的平坦化のために行われ、さらに半導体ウェハの厚さが較正され」、先行の切断プロセスで生じた結晶損失表面層および処理跡（鋸跡、切り口跡）が切削される。
【００１０】
機械的ウェハ加工のための従来技術で公知の方法は、研磨材料が結合されたカップ状研磨ディスクによる片面研磨（シングルサイドグランディング、ＳＳＧ）、２つのカップ状研磨ディスクの間での半導体ウェハの両面同時研磨（ダブルサイドグランディング、ＤＤＧ）、および２つのリング状作業ディスクの間で複数の半導体ウェハの両面を、研磨剤を含まないスラリーを添加してラッピングすることである。
【００１１】
DE 103 44 602 A1とDE 10 2006 032 455 A1は、複数の半導体ウェハの両面をラッピングに似た運動により同時に研磨する方法を開示する。しかし、作業層（被覆、パッド）と強固に結合した研磨材を使用することを特徴とし、これが作業ディスクに適用される。この種の方法は、「ラッピング運動による精密研磨」または「遊星パッドグライディング」（ＰＰＧ）と称される。
【００１２】
両側の作業ディスクに接着される、ＰＰＧで使用される作業層は例えばUS 6,007,407 AおよびUS 6,599,177 B2に記載されている。加工中に半導体ウェハは薄い案内カゴ、いわゆるロータディスクに載置される。このロータディスクは半導体ウェハを収容するために相応の開口部を有する。ロータディスクは外側歯部を有し、この外側歯部は内側ギヤホイールと外側ギヤホイールを有するロール装置に係合し、このロール装置によって、上側作業ディスクと下側作業ディスクとの間に形成される作業スリット内を運動される。
【００１３】
ＰＰＧ法の実行可能性は、ロータディスクの特性と、回転運動中のロータディスクの案内によってほぼ決められる。
【００１４】
半導体ウェハは加工中に、その表面の一部を作業スリットから一時的に突出しなければならない。ワークピースの面の一部が作業スリットから一時的に突出することを、「ワークピースオーバフロー」と称する。このことは、工具のすべての領域が均等に使用され、均等な形状に摩耗し、半導体ウェハが「球状」（半導体ウェハの縁部に向かっての厚さ低下）でない所望の平坦な形状を得ることを保証する。このことはラッピング研磨剤のないラッピングに対しても同様に当てはまる。
【００１５】
しかし従来技術で公知のＰＰＧ研磨のための方法、ないしDE 103 44 602 A1とDE 10 2006 032 455 A1に記載された方法はこれに関して不利である。従来技術から公知の方法によっては、半導体ウェハを最外の縁部領域まで十分に平坦に作製することができない。このことはとくに要求の高い適用および将来の技術世代に対して当てはまる。
【００１６】
ロータディスクは強い曲げのため、ロール装置からの噛み合いを外すまでその中央位置から垂直方向に変位する傾向を示すことが判明している。このことはとりわけ、ロータディスクに強いまたは大きな交番プロセス力が作用する場合に予期される。これは例えば切削率が高い場合、不利なプロセス運動が選択された場合、またはとくに微細な研磨剤が研磨パッドに使用される場合である。
【００１７】
ロータディスクの変位は、これが小さな全体厚（加工すべき半導体ウェハの最終厚よりも最大でやや大きい）を有しており、そのため曲げに対して制限された強度しか有していない場合に助長される。さらにロータディスクは通常は、保護層の設けられたスチールコアから作製される。スチールコアがＰＰＧで有利に使用される研磨材、すなわちダイヤモンドと直接接触すると、炭素が鉄に良く溶けるためダイヤモンド粒のマイクロエッジが摩耗し、そのため使用される作業層の切断性が急速に失われてしまう。
【００１８】
作業層の高い摩耗を伴う頻繁な再研磨は、そのために生じる不安定なプロセス経過と共にこの種の被加工半導体ウェハの特性にも悪影響を与えることになり、そのためＰＰＧ法の使用を不経済にするだけでなく、将来的な技術世代に対しては使用不可能となろう。
【００１９】
ロータディスクのスチールコアに取り付けられた保護層は公知のように摩耗する。したがって保護層はできるだけ大きな有効厚を有するべきであり、これにより消費手段、すなわち「ロータディスク」の経済的寿命を実現する。さらに保護層は、作業層とロータディスクとの間のすべり摩擦を小さくするためにも必要である。
【００２０】
適切な層は例えばポリウレタンからなる。この層は通例、柔らかく、ロータディスクの剛性には寄与しない。したがって残りのスチールコアは、ＰＰＧによって加工された後の半導体ウェハの最終厚より格段に薄い。
【００２１】
ＰＰＧによって加工された後の直径が３００ｍｍである半導体ウェハの最終厚が例えば８２５μｍであり、その際に使用されるロータディスクの全体厚が８００μｍであれば、この８００μｍのロータディスクの全体厚のうち、スチールコアの剛性寄与に割り振られるのは５００〜６００μｍであり、両側の摩耗保護層に割り振られるのはそれぞれ１００〜１５０μｍである。
【００２２】
比較のため、ラッピングによる加工後の半導体ウェハの最終厚が８２５μｍであれば、ラッピングの際に使用されるロータディスクは完全に、剛性に寄与するスチールからなり、８００μｍの厚さを有する。
【００２３】
同じ材料、同じ形状と同じ構造であれば、プレートの歪みは公知のようにその厚さの３乗で変化するから、ＰＰＧの場合の５００μｍの厚さのスチールコアを備えるロータディスクは、ラッピングの場合の８００μｍの厚さのロータディスクより約４倍の強度である。
【００２４】
スチールコアが６００μｍの厚さのロータディスクについて、ＰＰＧ中の歪みは、ラッピングの場合での８００μｍの厚さのロータディスクの２．４倍である。
【００２５】
作業スリットでは、ロータディスクの位置の最大変位が、ロータディスク厚と半導体ウェハの目下の厚さとの差に制限される。これは典型的には最大１００μｍである。
【００２６】
ロータディスクがリング状の作業スリットから内側および外側に突き出し、内側ピンリングと外側ピンリングを有するロール装置に係合する個所では、ＰＰＧ方法の従来技術ではロータディスクの生じ得る歪みを制限する措置は執られない。所要のワークピースオーバフローのため、この案内されない領域はかなりの大きさである。
【００２７】
ロータディスクの歪みは、半導体ウェハおよびロータディスクに対して次のような欠点をもたらし、したがって全体プロセスを不安定でクリティカルなものにする。
【００２８】
ａ）半導体ウェハがオーバフロー時に、歪んだロータディスクの収容開口部から常に部分的に突き出し、作業スリットへの再進入時に再び復帰が強制される。このことは半導体ウェハをも変形させ、半導体ウェハを研磨布の外側ないし内側エッジに押圧する。このことは局所的な引っ掻き傷を形成し、研磨作用が高まるため縁部領域に幾何的深さ誤差を生じさせる。
【００２９】
ｂ）半導体ウェハが歪んだロータディスクから常に引き出され、再び装填されることにより、ロータディスクの収容開口部を毛羽立たせる。この収容開口部は通例、柔らかいプラスチックから作製されたインサートによりライニングされている。収容開口部のこのライニングがロータディスクから引き裂かれることさえある。いずれの場合も、使用されるロータディスクの使用寿命が甚だしく損なわれる。
【００３０】
ｃ）ロータディスクの収容開口部のライニングが粗化されると、収容開口部内での半導体ウェハの所望の自由回転が制動または停止される。このことはグローバル平坦性（例えばＴＴＶ＝全体厚偏差）とローカル平坦性（ナノトポロジー）に関して、半導体ウェハの平坦性誤差を引き起こし得る。
【００３１】
ｄ）オーバフロー時に湾曲されるロータディスクは、作業スリットへの再進入の際に大きな力を研磨体、とりわけリング状作業スリットの外側エッジと内側エッジに及ぼす。それによって作業スリットが損傷することがある。研磨体（タイル）全体が外れ落ちたり、または少なくともその一部が剥離したりすることがある。この破片が半導体ウェハと作業スリットとの間に入り込むと、大きな点負荷のため、半導体ウェハが破壊される。
【００３２】
ｅ）歪んだロータディスクにおいて、作業スリットのエッジを通過するポイントでその保護層が大きく点負荷されると、過度に大きな局所摩耗が生じる。これはロータディスクの寿命を大きく制限し、この方法を不経済にする。保護層の摩耗が進むと、作業スリットが鈍くなる。このことは頻繁な再研磨を必要とし、時間と材料コストがかかる。したがってこの方法の経済性に対して不利である。頻繁な処理中断は、加工される半導体ウェハの特性に不利に作用する。
【００３３】
JP 11254303 A2には、ロータディスクの案内装置が開示されている。この装置は２つの上側スペーサと下側スペーサからなり、これらのスペーサは円錐形またはくさび形に集中し、ラッピング機械の外側歯車の内側縁部に配置されている。このような装置によって、薄いロータディスクの変形が阻止される。そこに記載されたラッピングマシンの変形実施例は、通常はガラス基板加工に使用されるものであるが、重大な欠点を有し、ワークピースオーバフローによるラッピングおよびＰＰＧ研磨方法を実施するのには適さない。
【００３４】
スラリーに切断研磨剤を含まないラッピングでも、研磨布に研磨剤がしっかり結合したＰＰＧ研磨でも、作業層（鋳造ラッピング板ないしは研磨布）は常時、摩耗を受ける。ラッピング板ないしは研磨布の高さが次第に低下すると、ロータディスクがラッピング板ないしは研磨布の間に形成される作業スリット内を運動する面の位置が連続的にずれる。
【００３５】
JP 11254303 A2に開示された強制的案内装置は作業層の摩耗を増大させ、ロータディスクの運動面を変位させるので、ロータディスクの外側歯部領域を他の面にますます押しやる。このことは、外側歯車とねじ留めされたくさび形の案内ブロックが、ロータディスクを変形させ、作業ディスクをますます摩耗させることを意味する。このことは欠点である。
【００３６】
そこでのさらなる欠点は、ロータディスクを交換するためには案内ブロックのねじを外さなければならないことである。このようなことがしばしば必要である。これも付加的なコストとなる。
【００３７】
ＰＰＧ研磨法では被覆されたロータディスクが通常、使用される。被覆は、剛性に寄与するロータディスクのコアと研磨布の研磨材（例えばダイヤモンド）とが直接接触するのを回避するために必要である。JP 11254303 A2に記載されたスペーサは、構造的にロータディスクに遠くから係合し、いずれの場合でもロータディスクの被覆部の縁部領域を通過する。JP 11254303 A2に記載された装置を使用すると、ロータディスクの案内の際に発生する垂直方向の束縛力のため、ロータディスクの被覆部は案内される領域でとくに大きな摩耗を受ける。JP 11254303 A2で提案された解決手段をＰＰＧ法に適用する際のさらなる欠点は、案内リングが遠くからロータディスクに係合し、そのためロータディスク被覆部（例えばポリウレタン）が損傷を受け得ることである。
【００３８】
したがって従来技術では、ワークピースオーバフロー領域でのロータディスク湾曲の問題を満足のいくように解決する手段は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】DE 295 20 741 U1
【特許文献２】DE 101 59 848 B1
【特許文献３】DE 102 18 483 B4
【特許文献４】EP 0 787 562 B1
【特許文献５】DE 103 44 602 A1
【特許文献６】DE 10 2006 032 455 A1
【特許文献７】US 6,007,407 A
【特許文献８】US 6,599,177 B2
【特許文献９】JP 11254303 A2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
本発明の基礎とする課題は、ロータディスクおよびワークピース（例えば半導体ウェハ）の摩耗と損傷の危険性を最小にすることのできる装置を提供することである。さらに本発明は、複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工するための方法を提供するものであり、この方法はワークピースオーバフロー領域で運動面からロータディスクが変位するのを阻止する。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明はこの課題を、上側作業ディスク（４ｂ）と下側作業ディスク（４ａ）を備える、平坦なワークピース（１）を両面加工する装置であって、ここで両方の作業ディスク（４ａ，４ｂ）の少なくとも一方は駆動部によって回転駆動可能であり、作業ディスク（４ａ，４ｂ）はその間に作業スリット（６４）を形成し、この作業スリットの中には、少なくとも一つの被加工ワークピース（１）のための少なくとも一つの切欠部（２５）を備える少なくとも一つのロータディスク（５）が配置されており、この少なくとも一つのロータディスク（５）は周囲に歯部（１０）を有し、ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つが回転されるときに、前記歯部によって前記ロータディスクは内側および外側のギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）において回転され、前記ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）はそれぞれ複数のギヤ構成体またはピン構成体を有し、それらの構成体と前記ロータディスク（５）の歯が回転時に係合し、前記ピン構成体の少なくとも一つは少なくとも一つの案内部（４８）を有し、この案内部により少なくとも一つのロータディスク（５）の縁部の運動が少なくとも軸方向に制限される装置において、一つの案内部（４８）が、ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つのショルダ（５０）によって形成され、該ショルダはピン構成体の第１の比較的大きな直径と第２の比較的小さな直径との間にあり、別の案内部（４８）が、ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つの溝（１５）の側面（５６，５８）によって形成されている、ことによって解決する。
【００４２】
ショルダはとりわけ、ピン構成体ないしスリーブの長手軸に対して垂直に延在することができる。ここでショルダは斜めの面によって形成することもできる。溝も同様に、ピン構成体ないしスリーブの長手軸に対して垂直に延在することができる。溝は矩形の横断面を有することができる。ここでロータディスクの縁部は溝の側面によって案内され、軸方向に両側でその運動が制限される。ショルダと溝を組み合わせることにより、装置使用時のフレキシビリティが向上する。なぜなら、厚さの大きく異なるロータディスクを案内することができるからである。この場合、ある種のロータディスクが溝の中で案内され、場合により、別のかなり厚いロータディスクはショルダにより案内される。
【００４３】
本発明のギヤまたはピン構成体はその外周について、長手方向（ないしは軸方向）に異なる直径を有することができる。
【００４４】
ピン構成体は、実質的に円筒形状を有することができる。
【００４５】
ピン構成体は外面に周囲を周回する案内部を有する。この案内部はロータディスクの軸方向運動を制限する。これによりロータディスクは実質的にロータディスク面に保持される。ギヤ構成体は相応の案内部を有することができる。この案内部によって、ロータディスクの縁部の運動を一方または両方の軸方向で、すなわち垂直方向で上方および／または下方に制限することができる。
【００４６】
さらにこの制限は少なくとも一つの軸方向での運動を完全に阻止するか、または僅かな運動だけを許容することができる。
【００４７】
したがって本発明によれば、案内部によってロータディスクの不所望の垂直運動、とりわけ作業スリットの外での垂直運動が十分に回避される。ロータディスクと被加工ワークピースの損傷の危険性が最小となる。
【００４８】
この装置によって同時に両側が加工されるワークピースは、例えば半導体ウェハとすることができる。
【００４９】
本発明の装置により材料切削加工を行うことができ、例えば研磨、ラッピング、バフ研磨またはホーニングを行うことができる。
【００５０】
そのために作業ディスクは適切な作業層を有することができる。
【００５１】
本発明によれば、とりわけ多数のロータディスクを設けることができる。これらのロータディスクはさらに複数の切欠部を複数のワークピースのために有することができる。
【００５２】
ロータディスク内に保持されるワークピースは作業スリット内をサイクロイド軌道に沿って運動する。
【００５３】
各ピン構成体は、本発明の案内部を有することができる。しかし、ピン構成体のいくつかにだけ案内部を設けることも考えられる。
【００５４】
ギヤ構成体またはピン構成体はワンピースに、または複数のピースとして構成することができる。
【００５５】
基本的に、ピン構成体がそれぞれ一つのピンからだけなり、このピンの外面に案内部が形成されていることが考えられる。
【００５６】
しかしピン構成体が複数の部材からなることも考えられる。
【００５７】
ここで概念、ギヤ構成体またはピン構成体は、ピンまたはギヤ自体だけでなく、例えば別個の、しかしこれと結合された構成部材も含む。
【００５８】
同様に、少なくとも一つのギヤ構成体またはピン構成体が案内部を有するという特徴は、案内部を隣接するピンまたはギヤの間に設け、この案内部がピンまたはギヤと結合されていること、または結合されていないことも含む。
【００５９】
この構成によれば、少なくとも一つの溝がピン構成体の比較的直径の大きな領域に形成されるようにしても良い。
【００６０】
さらにピン構成体の比較的小さな直径は、ショルダから始めって直径を拡大することなくピン構成体の自由端部に終端することができる。
【００６１】
さらに、ピンリングの少なくとも一つのピン構成体が、それぞれ一つのピンと、このピンに回転可能に支承されたスリーブからなると有利である。この場合、スリーブの少なくとも一つ、とりわけ全スリーブは外周に案内部を有する。
【００６２】
スリーブはワンピースに、または複数のピースとして構成することができる。スリーブは直接回転するようにピンの上に配置することができる。またはスリーブは、スライドベアリングとして用いられる内ケースを介してピンの上に配置することができる。
【００６３】
案内部はスリーブ自体の中に組み込むことができる。
【００６４】
しかし、スリーブの外面に別の装置、例えばリングまたは類似のものを配置し、これが案内部を形成することももちろん考えられる。
【００６５】
スリーブを使用することによって、それ自体公知のようにロータディスクとピンリングの摩耗を低減することができる。
【００６６】
同時に、スリーブの少なくとも一つに形成された案内部によって、ロータディスクの摩耗と損傷の危険性がさらに低下される。
【００６７】
スリーブはとりわけ外側ピンリングおよび内側ピンリングに、または一方のピンリングだけに設けることができる。
【００６８】
スリーブはさらに、スチール材料（例えば硬化鋼材料、とりわけステンレス鋼材料）からなる。このような材料はとりわけ耐摩耗性である。
【００６９】
しかしスリーブを他の材料、例えばプラスチック材料から作製することも考えられる。プラスチックを選択することによって金属摩滅が回避される。
【００７０】
実施形態によれば、案内部の少なくとも一つは、半径方向に延在する少なくとも一つの案内面を有する。この案内面は半径方向平面内、すなわち水平面内に延在する。この場合、ロータディスクは加工時に半径方向の案内面に当接し、ロータディスクの縁部の運動が少なくとも一つの軸方向に制限される。
【００７１】
さらに少なくとも一つのピン構成体ないしスリーブは、軸方向に相互に離間し、ピン構成体ないしスリーブの周囲に延在する複数の溝を有することができる。この溝の側面は、少なくとも一つのロータディスクの縁部の運動をそれぞれ軸方向に制限する。
【００７２】
さらに溝は、ピン構成体ないしスリーブの長手軸に対して垂直に延在することができる。
【００７３】
さらに溝は、異なる幅を有することができる。この場合、有効幅はそれぞれ案内すべきロータディスクの厚さに適合される。このようにしてピン構成体の高さを適切に適合することによって、厚さの異なるロータディスクを同じピン構成体ないしスリーブにより案内することができる。このことは装置のフレキシビリティを向上させる。
【００７４】
もちろん本発明による半径方向案内面、ショルダおよび／または溝は相互に任意に組み合わせることができる。
【００７５】
例えばピン構成体ないしスリーブは、それぞれ少なくとも一つのショルダおよび／または少なくとも一つの案内面および／または一つまたは複数の溝を有することができる。このことによって装置の使用領域が拡大される。とりわけ、厚さが非常に異なるロータディスクでも同じピン構成体により案内することができる。
【００７６】
別の実施形態によれば少なくとも一つの溝は、案内される少なくとも一つのロータディスクの厚さより０．１ｍｍから０．５ｍｍ大きい幅を有することができる。これによってロータディスクに対して溝開口内で僅かな遊びしか与えられず、このことは摩耗を低減する。
【００７７】
別の実施形態によれば、少なくとも一つの案内面または少なくとも一つのショルダまたは少なくとも一つの溝は、少なくとも一つの周回する斜面を有する。このような斜面により、ロータディスクが案内部、例えば溝に進入することが容易になり、ひいては摩耗が少なくなる。ロータディスクとワークピースの損傷の危険性が、これによって低下する。
【００７８】
斜面は、ショルダのエッジ、または溝開口の一方または両方のエッジに、ピン構成体ないしスリーブの周囲を周回するように形成することができる。
【００７９】
斜面が、案内面またはショルダまたは溝に対して１０°から４５°の開口角を有すると有利であることが判明した。
【００８０】
斜面を設ける代わりに、この目的のために少なくとも一つの案内面または少なくとも一つのショルダまたは少なくとも一つの溝が、丸められたエッジを有することができる。さらに相応して溝の場合にはもちろん、溝開口の両エッジを丸めることができる。
【００８１】
本発明によりロータディスクの損傷の危険性が最小となるので有利には、このロータディスクを別の実施形態では非金属材料、例えばプラスチックから作製することが可能である。従来技術では、このような非金属製のロータディスクは、損傷の危険性があるのでほとんど不可能であった。
【００８２】
さらに別の実施形態によれば、ギヤホイールまたはピンリングを、高さ調整できるホルダの上に支承することができる。この場合はリフト装置がホルダに対して設けられる。これにより、ギヤホイールまたはピンリングの高さ、ひいてはそれらのギヤ構成体ないしピン構成体の高さが調整される。ギヤまたはピンないしはスリーブが、例えば軸方向に離間した、厚さの異なる複数の案内部、例えば溝および／またはショルダを有すれば、高さ調整によってギヤホイールまたはピンリングを、厚さの異なるロータディスクに相応に調整することができる。
【００８３】
この課題は、複数の半導体ディスクを両面で同時に材料切削加工するための第１の本発明の方法によって解決される。ここでは各半導体ディスク（１）が、リング状の外側駆動ディスク（７ａ）およびリング状の内側駆動ディスク（７ｂ）によって回転される複数のロータディスク（５）のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、一方、半導体ウェハ（１）は、回転する２つのリング状作業ディスク（４ａ，４ｂ）との間で材料切削加工され、ロータディスク（５）および／または半導体ウェハ（１）の面（６）の一部は加工中に、前記２つの作業ディスク（４ａ，４ｂ）により境界を画定された作業スリットを一次的に離れる方法において、ロータディスク（５）は、作業スリットの中央面に対して実質的に共面に延在する運動面内を案内され、ロータディスクおよび／または半導体ウェハの面の一部が作業スリットから、複数のスリーブの溝（１５）にオーバフローするときに、前記作業スリット内をロータディスクは各運動面で案内され、前記スリーブ（１２）は２つのギヤホイール（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つに取り付けられており、かつピン（１１）に支承されている。
【００８４】
さらにこの課題は、複数の半導体ディスクを両面で同時に材料切削加工するための第２の本発明の方法によって解決される。ここでは各半導体ディスク（１）が、リング状の外側駆動ディスク（７ａ）およびリング状の内側駆動ディスク（７ｂ）によって回転される複数のロータディスク（５）のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、一方、半導体ウェハ（１）は、回転する２つのリング状作業ディスク（４ａ，４ｂ）の間で材料切削加工され、前記作業ディスク（４ａ，４ｂ）は作業層（３ａ，３ｂ）を有しており、ロータディスク（５）および／または半導体ウェハ（１）の面（６）の一部は加工中に、前記作業層（３ａ，３ｂ）により境界を画定された作業スリットを一次的に離れる方法において、ロータディスク（５）は、作業スリットの中央面に対して実質的に共面に延在する運動面内を案内され、該作業スリット内に２つの作業ディスク（４ａ，４ｂ）はそれぞれ一つのリング状領域（１８ａ，１８ｂ）を有し、該リング状領域は作業層（３ａ，３ｂ）を含んでおらず、かつロータディスク（５）の案内を、ロータディスクおよび／または半導体ウェハ（１１）が作業スリットからオーバフローする際に保証する。
【００８５】
請求項１および２は有利には、半導体ウェハの両面研磨であり、各作業ディスクは研磨材料を備える作業層を有する（例えばＰＰＧ方法）。
【００８６】
同様に有利には本発明の第１の方法では、半導体ウェハの両側が、研磨材料を含む懸濁液を供給してラッピングされる。
【００８７】
最後に第１と第２の本発明の方法は、シリカゾルを含有する分散液を供給して両面つや出し仕上げすることに関する。この場合、各作業ディスクは研磨布を作業層として有する。両面つや出し仕上げでは、ワークピースオーバフローは発生しない。しかしロータディスクはＤＳＰの場合も作業スリットから突き出る。したがってＤＳＰの場合に対しても、本発明の第１の方法によりロータディスクを案内するのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】平坦なワークピースを両面加工するための本発明の装置の基本構造を示す斜視図である。
【図２】従来技術によるピンリングのピン用のスリーブの側面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるスリーブの側面図である。
【図４】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図５】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図６】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図７】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図８】図１に示されたスリーブの作動位置における部分側面図である。
【図９】ピンリングでのロータディスクの案内を例として示す図である。
【図１０】溝切りされたピンスリーブによる本発明のロータディスク案内の実施例を示す図である。
【図１１】作業ディスクのリング状に除去された作業層による本発明のロータディスク案内の実施例を示す図である。
【図１２】従来技術でのロータディスクの歪み、ならびに支持リングによるロータディスクの案内を示す図である。
【図１３】作業層、ロータディスク、ロール装置および半導体ウェハを備える下方作業ディスクから見た全体図である。
【図１４】ロータディスクが本発明により案内されて加工された場合（６Ｂ）と、本発明により案内されないで加工された場合（６Ａ，６Ｃ，６Ｄ）の厚さプロフィールと半導体ウェハ平面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
以下、本発明を図１から１４に基づいて詳細に説明する。
【００９０】
図中とくに指示しない限り、同じ参照符合が同じ対象を示す。
【００９１】
図１には、平坦なワークピースを両面加工するための本発明の装置の基本構造が示されている。
【００９２】
図１の例では、遊星機械運動部を備える両面加工機械４２が示されている。この装置４２は上側旋回アーム４３を有し、この旋回アームは下側ベース４４に支承された旋回装置４５を介して、垂直軸を中心に旋回することができる。旋回アーム４３には上側作業ディスク４ｂが支持されている。上側作業ディスク４ｂは、図１に詳細に図示しない駆動モータを介して回転駆動することができる。図１に図示しない上側作業ディスク４ｂの下側に作業ディスク４ｂは作業面を有する。この作業面には、実行すべき加工に応じて作業層を設けることができる。ベース４４は支持体区間８を有し、この支持体区間は下側作業ディスク４ａを支持する。下側作業ディスク４ａの上側には同様に作業面がある。下側作業ディスク４ａは、図示しない駆動モータを介して同様に、とりわけ上側作業ディスク４ｂに対して反対方向に回転駆動することができる。下側作業ディスク４ａには複数のロータディスク５が配置されており、これらはそれぞれ被加工ワークピース（この場合は加工される半導体ウェハ）用の収容部２５を有する。図示の実施例で、ロータディスク５はプラスチックからなる。ロータディスク５は外側歯部１０を有し、この外側歯部を以てロータディスクは装置の内側ピンリング７ｂおよび外側ピンリング７ａと噛合する。内側ピンリング７ｂと外側ピンリング７ａはそれぞれ多数のピン構成体を有する。これらのピン構成体は図示の例ではそれぞれ、円筒状のピンおよびこのピンに回転可能に支承されたスリーブから形成されている。このようにしてロール装置が形成される。ここでロータディスク５は、下側作業ディスク４ａが回転すると、内側ピンリング７ｂを介して同様に回転される。そしてロータディスク５の切欠部に配置されたワークピースがサイクロイド軌道に沿って運動する。
【００９３】
加工のために被加工ワークピースがロータディスク５の切欠部２５に装填される（図示せず）。旋回アーム４３の旋回によって、２つの作業ディスク４ａ，４ｂが相互に同軸に配向される。そして２つの作業ディスクは間に作業スリットを形成し、この作業スリット内にロータディスク５がこれにより保持されたワークピースと共に配置される。回転する上側作業ディスク４ｂと下側作業ディスク４ａが少なくとも一つある場合、続いて上側作業ディスク４ｂが高精度の負荷システムによってワークピース上に押し付けられる。次に上側作業ディスク４ｂと下側作業ディスク４ａからそれぞれ押圧力が被加工ワークピースに作用し、ワークピースは両面が同時に加工される。この種の両面加工機械の構造と機能は、当業者にそれ自体公知である。
【００９４】
図２には、従来技術によるスリーブ１２’が示されている。公知のスリーブ１２’は中空円筒の形状を有し、運転時に装置の内側および／または外側ピンリング７ａ，７ｂのピンに図１に示すように載置される。このときスリーブは、図２に一点鎖線で示した回転軸に沿って回転可能に、それぞれのピンの上に支承される。
【００９５】
図３は、本発明の第１実施例によるスリーブ１２の側面図である。
【００９６】
図３に示されたスリーブ１２も同様に実質的に円筒状の切欠部を有し、この切欠部を以てスリーブはピンリング７ａ，７ｂのピンに載せることができる。ここでは一方または両方のピンリング７ａ，７ｂのすべてのピンまたはいくつかのピンにこのようなスリーブ１２を設けることができる。図３に示したスリーブは、その外面に案内部４８を有する。この案内部は図示の例では、スリーブ１２の周囲に延在するショルダ５０によって、スリーブ１２の第１の比較的に大きな直径と第２の比較的に小さな直径との間で形成される。ここで案内部４８は、このショルダ５０により半径方向に延在する案内面５２を有する。運転時にロータディスク５の外側歯部は、スリーブ１２の比較的に直径の小さい領域に係合する。半径方向の案内面５２はロータディスク５の縁部の運動を、図での軸方向の運動が下方に向かって阻止されるように軸方向に制限する。
【００９７】
図４には、本発明の別の実施例によるスリーブ１２が示されている。案内部４８としてこのスリーブ１２は、スリーブ１２の周囲に延在し、断面が矩形の溝１５を有する。ロータディスク５はここでも、溝底部により形成された直径の比較的小さいスリーブ１２の領域に係合する。溝１５の側面５６，５８は、ロータディスク５の縁部の案内部を形成する。そして縁部は軸方向に上方にも下方にもこの溝から外れることができない。溝はロータディスク５に僅かな遊びを許容する。このために溝は幅ｗを有し、この幅ｗは溝１５の中を案内されるロータディスク５の厚さよりも０．１ｍｍから０．５ｍｍ大きい。
【００９８】
図５に示された本発明のスリーブ１２の実施例では、図４の実施例との相違として、異なる幅ｗ１とｗ２を備える２つの周回する溝１５が設けられている。２つの溝１５によって、厚さの異なるロータディスク５を同じスリーブ１２により案内することができる。このために図１に示した装置では、内側ピンリング７ａと外側ピンリング７ｂを高さ調整可能なホルダを介して支承することができ、リフト装置がこのホルダのために設けられている。ストローク装置により、ピンリング７ａ，７ｂと、ピンに配置されたスリーブ１２の高さを調整することができる。このようにしてピンと、このピンに回転可能に支承されたスリーブ１２とを、それぞれ案内すべきロータディスク５に対する正しい高さ位置に配向することができる。
【００９９】
図６に示された実施例は、図３の周回する半径方向案内面５２を備える周回するショルダ５０と、図４の周回する溝１５とを組み合わせるものである。ここでもストローク装置により適切に高さ調整をすることによって、図６に示されたスリーブ１２により比較的薄いロータディスク５を軸方向で両側に周回溝２５内に制限することができ、かつかなりの厚さのロータディスクまたは他の工具の運動をショルダ５０の半径方向案内面５２によって軸方向に片側で制限することができる。このことは本発明の装置のフレキシビリティを向上させる。
【０１００】
図７に示されたスリーブ１２は図６に示されたスリーブにほぼ相当する。しかし図７のスリーブ１２では、溝１５が溝開口部の両エッジにそれぞれ周回する斜面６０を有する。斜面６０はそれぞれ溝に対して、とりわけ溝の側面５６，５８に対して１０゜から４５°の開口角を有する。溝１５の面取は、ロータディスク５の溝１５への収容を容易にし、ロータディスク５の損傷の危険性を低下させる。図７では相応する斜面６０が溝エッジにだけ設けられているが、ショルダ５０の半径方向案内面５２も相応の斜面を有することができる。同様に図３から図６に示された実施例でも、スリーブ１２に１つまたは複数の相応の斜面を設けることができる。斜面の代わりに、溝１５のエッジおよび／または半径方向の案内面５２を丸めることも考えられる。
【０１０１】
図８には例として、図７に示されたスリーブ１２が部分的に、運転位置で概略的に示されている。もちろん個々の構成部材の比率は、分かりやすくするために実際どおりではない。ロータディスク５が切欠部２５内にそれぞれワークピース６２を保持し、ワークピースが上側作業ディスク４ｂと下側作業ディスク４ａとの間の作業スリット６４内で同時に両面加工されることが分かる。ロータディスク５の外側歯部１０はスリーブ１２と係合している。とりわけ溝底部により形成された、溝１５内の比較的直径の小さい区間と係合している。ロータディスク５は溝１５内で僅かな遊びを以て、その運動が両方の軸方向で制限されている。作業スリット６４を外れる領域でロータディスク５が軸方向に大きく運動することがこのようにして確実に回避される。
【０１０２】
図示の実施例ではピンリング（７ａ，７ｂ）を有する機械について説明し、相応してピン構成体がロータディスクに対する案内部を有していたが、本発明によれば同様に、ギヤ構成体を設けた機械、すなわち内側および外側ピンリングの代わりに内側および外側ギヤホイールを設けた機械も可能であることを述べておく。この場合は、ギヤ構成体が相応の案内部を有することができる。
【０１０３】
図１３は、本発明の方法を実施するのに適する両面加工機械の下側作業ディスク４ａの平面図である。
【０１０４】
図示の下側作業ディスク４ａには、作業層支持体２ａおよび作業層３ａからなる下側作業層が取り付けられており、内側ピンリング７ｂおよび外側ピンリング７ａから形成されたロール装置を備えている。このロール装置は、ワークピース１（半導体ウェハ）が装填されたワークピース案内ケージ（ロータディスク５）のためのものである。１１と１２は、ピンリングのピンとピンスリーブを示す。
【０１０５】
図１３Ｂは、図１３Ａの部分２８を詳細に示す。激しい接触による半導体ウェハ１の損傷（破壊、剥離）またはロータディスク５の金属材料による汚染を回避するために、ロータディスク５の収容開口部２５はプラスチックインサート２０により裏打ちされている。ロータディスク５の経路で半導体ウェハ１の一部６が作業層３ａを越えて突出する。これはロータディスク５が回転するため、作業層の内側縁部または外側縁部を一時的に越えるからである。このことは「ワークピースオーバフロー」と称される。半導体ウェハ１は遊び２７を以てロータディスク５の収容開口部２５に装填されるから、半導体ウェハ１は自由に回転することができる。そのため加工が経過すると半導体ウェハ１のリング状領域２４がオーバフローする。
【０１０６】
使い古すと作業層は、加工中に厚さを減少する。この厚さ減少は、半導体ウェハが加工の経過中に通過する円形リング面内で生じる。この円形リング面が円形リング形状の作業層内にある場合、半径方向で作業層を越えて「バスタブ状」の厚さプロフィールが生じる。そのため半導体ウェハの縁部では過度に強く材料切削が行われ（縁部減少）、これは不所望のことである。しかし作業層が通過する円形リング面内に完全に収まっていれば、半導体ウェハはワークピースオーバフローを起こすが縁部減少は生じない。
【０１０７】
ワークピースオーバフローは例えばDE 102 007 013 058 A1から公知である。
【０１０８】
ワークピースオーバフローのため、ロータディスクも比較的に大きな長さにわたり案内なしで、上側作業ディスクと下側作業ディスクにより形成された作業スリットから突き出てしまう。
【０１０９】
以下では従来技術でのロータディスクの歪みならびに作業スリット外での支持リングによるロータディスクの案内を概略的に示す（図１２）。
【０１１０】
図１２Ａは、作業層支持体２ｂ上に上側作業層３ｂを備える上側作業ディスク４ｂ、作業層支持体２ａ上に下側作業層３ａを備える下側作業ディスク４ａ、および半導体ウェハ１用の収容開口部２５を備えるロータディスク５の断面を示す。半導体ウェハ１は外側ピンリング７ａのピンスリーブ１２とピン１１で係合している。従来技術ではロータディスクが、オーバフロー領域６およびそこからロータディスクの外側歯部までは案内されない。ロータディスクが加工中に運動すると、ロール装置は大きな力をロータディスクに伝達する。このときにロータディスクは、案内されないオーバフロー領域で部分的にかなり湾曲する。このことは、大きなオーバフローが有利であるラッピングから公知である。
【０１１１】
ＰＰＧ法では、この湾曲が次のことによってさらに助長される。すなわち、ロータディスクが剛性に寄与する薄いコア材料３０、例えばスチールからだけなり、このコア材料が両側で摩耗保護層２９により被覆されており、この摩耗保護層は剛性に寄与しないことによってさらに助長される（図１２Ｃおよび図１２Ｄ）。
【０１１２】
したがってＰＰＧ法に対しては、ロータディスクを運動面内で案内するための手段を備えないロール装置は不適切である。
【０１１３】
オーバフローでロータディスク案内を行わない従来技術（図１２）では、ロータディスクが部分的に、その外側歯部１０がピンリング７ａのピン１１とピンスリーブ１２による案内を外れて、「スキップ」するまで湾曲する。さらに半導体ウェハ１が部分的に大きくロータディスク５から突き出し（１７）、半導体ウェハ１は収容開口部によってもはや案内されなくなる。ロータディスク５がさらに回転し、作業ディスク４ａと４ｂないしは作業層３ａと３ｂがロータディスクを再び作業スリットへと強制すると、半導体ウェハ１のエッジが損傷したり、または破壊されたりすることがある。
【０１１４】
従来技術では適切なロータディスクが通例は、収容開口部を裏打ちするプラスチックインサートを有している。この例を図１２Ｃが示す。したがって図１２Ｄに示すように、作業スリットへの再進入の際に半導体ウェハは収容開口部に強制的に復帰されると、しばしばプラスチックインサート２０が折れたり（２２）、または半導体ウェハ自体が割れたり（２３）することがある。このことは半導体ウェハ、ロータディスクの損傷または破壊につながり、そして両者の破片が作業スリットに入ることにより通例は作業層３ａと３ｂも破壊される。
【０１１５】
適切な手段として、高さ調整可能（１９）な支持リング３１の形態の装置が図１２Ｂに示されている。たしかにこの支持リングはロータディスクが過度に湾曲することを一方の方向で制限することができるが（１６）、ピンリング案内部が上方に向かって不所望に去ること（４１）は阻止されない。そのため図１２Ｂの装置は、ロータディスクをオーバフロー領域内で確実に破損なしで、かつ小さな強制力で案内するという課題を十分に解決することができない。一方、この装置は冷却潤滑剤（水）および研磨スラリーが作業スリットから作業ディスクの縁部を越えて妨げられずに流出するのを阻止する。このことにより、研磨作用の失われたアクアプラーニングが生じることがあり、作業スリットがとりわけ不所望に加熱されてしまう。この種の加熱は作業ディスクの変形を引き起こすことがあり、これはこのように加工される半導体ウェハの達成可能な面平行性を損なう。したがって図１２Ｂの支持リングをＰＰＧ法に使用することは、さほど有利ではない。
【０１１６】
図９はオーバフローでロータディスクを両側で案内する例を示す。
【０１１７】
図９Ａは、下側案内リング１３ａおよび上側案内リング１３ｂを示す。これらは高さ調整可能な外側ピンリング７ａに取り付けられており、内側ピンリング７ｂ（図示せず）も同じ構成である。両方の案内リングは開口部３２を形成し、この開口部はロータディスク５の厚さよりもやや広く、有利にはロート状に加工されている。これによりロータディスクは容易に通ることができ、とりわけその外側歯部１０が案内開口部３２に停滞することはない。本発明の方法を実施するのに適する機械では、ピンリング７ａと７ｂが高さ調整可能である（９）。これによってロータディスク案内部１３ａと１３ｂは、ロータディスクが作業層の摩耗により位置変化しても、ロータディスクが強制的な湾曲なしで小さな力で案内されるように高さを常に再調整することができる。
【０１１８】
図９Ｂは、下側作業層３ａと上側作業層３ｂがそれぞれ摩耗１４ａ，１４ｂした場合に、ロータディスクと半導体ウェハが作業スリット内で運動される平面が大きさ２６だけシフトされる場合を示す。この案内装置１３ａと１３ｂを同様に同じ大きさ２６だけ再調整すると、ロータディスクは常に強制力なしでオーバフロー時に案内される。
【０１１９】
上側ロータディスク案内部１３ｂは、図９Ａと図９Ｂに示すようにピンスリーブ１２の周囲を案内される。これにより上側ロータディスク案内部はピン１１上での同じスリーブ位置を保証する。または上側ロータディスク案内部１３ｂは図９Ｅに示すようにスリーブの間を通して案内することができる。この場合ピンスリーブ１２は、上側ロータディスク案内部１３ｂの相応の開口部３４を通って突出する。
【０１２０】
さらなる変形実施例では、上側ロータディスク案内部１３ｂをマシンフレーム８（図９Ｃ）または上側作業ディスク４ｂ（図９Ｄ）に取り付ける。前者の場合、上側案内部１３ｂは後調整することができない。したがって下側案内部１３ａの案内の際に案内スリット３２が、作業層３ａと３ｂの摩耗の経過と共に作業層摩耗の大きさだけ拡大し、ロータディスク案内部はやや緩くなる。しかしこのことは有害ではない。なぜなら本方法を実施するのに適する最大で１ｍｍの典型的な有効高さを有する作業層を使用すれば、ロータディスクはどのような場合でも、半導体ウェハが収容開口部から外れ、プラスチックインサートが損傷し、またはロータディスクがロール装置との係合を外れるまで湾曲することができないからである。後者の場合（図９Ｄ）、上側作業層３ｂの摩滅１４ｂにより、上側ロータディスク案内部１３ｂがロータディスク５をやや下方に押すようになる。しかしこれも無害な程度である。さらなる欠点は、上側ロータディスク案内部１３ｂの下側ロータディスク案内部１３ａおよびとりわけロータディスク５に対する相対速度が大きいことである。下側ロータディスク案内部１３ａおよびロータディスク５は、緩慢に回転する外側ピンリング７ａないし内側ピンリング７ｂにより決定される回転速度で実質的に回転する。
【０１２１】
図１０は、本発明の第１の方法を実施する実施例を示す。
【０１２２】
図１０Ａは、周回する溝１５を有するピンスリーブ１２を示す。溝の谷の直径は、ロータディスク５の外側歯部１０の直径に等しい。有利には溝１５は外に向かって広がっており（３３）、したがってロータディスク５はロール過程中に容易に入ることができる。同様に有利にはピンスリーブ１２には複数の溝１５が設けられており、使用の結果、摩滅すると溝が交換される。本発明によれば有利には、外側ピンリング７ａだけに溝切りされたスリーブ１２が設けられている。なぜならここではロータディスク５に作用するトルクが比較的に大きいので、ロータディスク５を外側ピンリング７ａおよび内側ピンリング７ｂから形成されるロール装置に容易に装填し、再び取り出すことができるからである。しかし両方のピンリングに溝切りされたスリーブ１２を設けることも有利である。
【０１２３】
図１０Ｂは、下側作業層３ａと上側作業層３ｂが摩滅１４ａ，１４ｂした後の本発明による溝切りされたスリーブ１２を示す。摩滅により生じた、ロータディスク５と半導体ウェハ１の運動面のずれ２６が、ピンリング７ａの高さ調整９により補償されており、これによりロータディスク５は平坦に、強制的な歪みなしで少ない力で案内される。しかしピンリング７ａの高さ調整９はさほど有利ではない。多重に溝切りされたスリーブ１２を使用する場合、ロータディスク５の交換時にこれを別の溝１５に装填するのが有利である。図１０Ｆ参照。ピンリング７ａの高さ調整９は必ずしも必要ではない。
【０１２４】
図１０Ｃから１０Ｅは本発明の溝切りされたスリーブ１２の実施例を、溝１５の数（図１０Ｃ、図１０Ｄ）と、固定されたピン１１だけを備え、自由に回転するスリーブ１２のない簡単なロール装置の場合で示す（図１０Ｅ）。
【０１２５】
ＰＰＧ研磨装置の内側ピンリング７ａと外側ピンリング７ｂのピン１１ないしピンスリーブ１２は、作業スリット内でロータディスク５を回転し、運動させるために必要なすべての力を伝達する。したがって（回転可能な）ピンスリーブ１２とロータディスク５の外側歯部の側面との間には大きな押圧力が発生し、ピンリング７ａ／７ｂが固定力を備える場合、付加的に摩擦力が発生する（回転しない運動）。したがってピン／ピンスリーブ１１／１２および歯面は高い材料強度を有していなければならない。したがってロータディスク５に所要の剛性を与える、ロータディスク５のコアの材料は通例、（硬化された）スチール、別の硬化された材料、または硬質プラスチックからなる（繊維強化）化合物からなり、この強度条件をいずれにしろ満たす。ピン１１およびピンスリーブ１２に対しても、強度が高く、摩耗の少ない類似の材料が有利である。したがってピン１１およびピンスリーブ１２は有利には、スチールまたは他の（硬化された）材料、とりわけ有利には硬質合金（超硬合金、タングステン鋼等）からなる。金属摩耗によるワークピースの汚染を回避しなければならないクリティカルな適用では、硬質化合プラスチック、とりわけガラス繊維またはカーボン繊維強化ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）または他の熱または熱硬化性化合ブラスチックからなるスリーブ１２を使用するのが有利である。さらに摩耗強度の高いおよび／または動摩擦の小さい材料、例えば繊維強化ポリアミド（ナイロン）、アラミド（ＰＡＩ、ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニル（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）からなるものも有利である。
【０１２６】
ピン１１が回転可能なスリーブ１２を支持し、スリーブはロータディスク５の回転時に発生する、ギヤホイール７ａ／７ｂとロータディスク５の外側歯部との間の相対運動の共回転に従うことのできるように構成されたピンリングの実施例がとくに有利である。スリーブ１２がとくに軽く低摩耗でピン１１で回転できるようにするため、スリーブ１２を複数のピースから構成することができる。この場合、外側は前記の適切な硬質材料からなり、ロータディスク５と係合し、内側は動摩擦係数の小さい材料（例えばポロプロピレンＰＰ、ポリエチレンＰＥ、ポリアミド｛ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６｝、ポリエチレンエステルＰＥＴ、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ（テフロン）、ポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ等）からなる。内側摩擦層は、内側被覆の形態、プレスまたは接着された内側スリーブまたは内側リングの形態に構成することができる。
【０１２７】
スリーブ１２は有利にはピン１１のねじ留めされたキャップにより、または外側ピンリング７ａ／７ｂ全体と結合したリングによりルーズに垂直に案内される。したがってスリーブがピンから脱落することはなく、このピン上を多少の遊びを以て垂直方向に同形に、一つの平面で案内することができる。
【０１２８】
ロータディスク５は有利には硬化材料（例えば硬化スチール）からなり、ピンリング７ａ／７ｂのスリーブ１２との外側歯部の係合面は非常に小さい。このことによりピンスリーブ１２は大きな摩耗を受ける。とりわけ外側ピンリング７ａの摩耗が大きい。なぜならそこでは高められたトルクが伝達されるからである（比較的に大きな梃子）。
【０１２９】
有利には多重に溝切りされたスリーブ１２が使用される。なぜなら摩耗後に別の溝１５を使用することができ、スリーブ全体を交換する必要がないからである。図１０Ｆは、例えばスリーブ１２の上側の溝が損耗した後に下側の溝が使用されていることを示す。使用される溝１５の選択は、有利にはピンリング７ａと７ｂの高さ調整９の後にロータディスクを相応の溝に装填することによって行われる。
【０１３０】
ＰＰＧ研磨法では、被覆部の設けられたロータディスクが使用される。この被覆部はロータディスクの（金属）コアが作業層の研磨剤と接触するのを阻止する。ワークピースをＰＰＧ研磨法により加工する間、ロータディスクは作業スリット内の作業層（研磨布）上で研磨される。このときにロータディスクの被覆部にはせん断力および摩擦力が発生する。被覆部の輪郭エッジではこの力がとくに大きく、とりわけ有害な剥離力が発生する。被覆部の剥離またはロータディスク層の輪郭エッジでの大きな摩耗を回避するために、被覆部、本発明では部分面の被覆部が次のように構成される。すなわち、輪郭エッジの長さができるだけ短く、輪郭の経過ができるだけ小さな曲率を有するように構成される。したがって有利には、ロータディスクの外側歯部の経過に沿ったリング状の領域が被覆されないままである。例えばこの被覆部は円形に構成され、外側歯部の谷までしか伸長していない。とりわけ有利には、この種の円形被覆部の直径は、外側歯部の谷径よりもやや小さい。（一方、被覆部のない領域は、ロータディスクの湾曲のために、露出している金属ロータディスクコアの部分が研磨布のダイヤモンドと接触するまで大きくてはならない。外側歯部の谷内で被覆されないままの歯に加えて、露出したリング状領域の幅は有利には０から５ｍｍである。）
【０１３１】
ロータディスクをワークピースオーバフロー領域で案内するために、溝切りされたピンスリーブまたはピンの形態にある本発明の有利な実施形態では、案内溝は外側歯部の歯面に沿ってだけロータディスクと接触する。したがって溝切りされたピンまたはピンスリーブがロータディスクの被覆部と接触することはない。これにより被覆部は温存され、付加的な摩耗に曝されない。とくに有利にはロータディスクの被覆部は、層硬度が５０から９０Ｓｈｏｒｅ Ａ、とくに有利には６０から７０Ｓｈｏｒｅ Ａの熱硬化性ポリウレタン・エラストマーを有する。
【０１３２】
図１１は、本発明の第２の方法を実施するための装置の実施例を示す。ここでは、ロータディスクの案内が、リング状に除去された作業層によって行われる。すなわち作業層のリング状領域または作業層を含まない作業層支持体のリング状領域によって行われる。本発明の第２の方法を実施するのに適する作業層は有利には、厚い支持体層２ａ（下側）２ｂ（上側）および薄い作業層３ａと３ｂｊからなり、作業層が研磨剤を含み、材料切削に作用する。ロータディスクの案内はこの実施例では次のようにして達成される。すなわち作業層３ａと３ｂは、所望のワークピースオーバフローが達成されるようにセットバックされており、しかし作業層支持体２ａ（下側作業層）と２ｂ（上側作業層）は作業ディスクの縁部まで、またはそれを越えて形成されており、これによりロータディスク５は作業層支持体２ａまたは２ｂの一方に支持されて、それ以上の湾曲が阻止され、僅かな大きさ１６しか撓むことができないようにして達成される。図１１Ｂは、作業層の摩耗１４ａ，１４ｂが進んでも湾曲が効果的に制限されていることを示す。本発明の方法を実施するのに適する作業層の有効高さが小さいので、ロータディスク５の最大湾曲は有利には、その外側歯部１０がピンリング７ａ（外側）および７ｂ（内側、図示せず）のピンスリーブ１２に常に係合しているほど小さい。
【０１３３】
作業層を備える作業層支持体を部分的に被覆することは、とりわけ製造技術的に面倒である。
【０１３４】
したがって図１１Ｃの構成でとくに有利には、作業層３ａ（下側）と３ｂ（上側）および作業層支持体２ａと２ｂがワンピースであり、所要のワークピースオーバフロー６のための所望の大きさまで全面で使用され、付加的なリング１８ａ（下側作業ディスク）および１８ｂ（上側作業ディスク）が取り付けられている。
【０１３５】
有利には、作業層の外側エッジの外に取り付けられる外側リング１８ａと１８ｂ（図１１Ｃ）、および作業層の内側エッジ内に取り付けられる内側リング（図示せず）が使用される。
【０１３６】
ここで有利には外側リングと内側リングは同じリング幅を有する。なぜならワークピースオーバフローの程度は外側と内側とで通常は同じだからである。
【０１３７】
ここで外側リングの内径は、作業層３ａ／３ｂを備える作業層支持体２ａ／２ｂの外径と同じか、またはそれより大きい。内側リングの外径は、作業層３ａ／３ｂを備える作業層支持体２ａ／２ｂの内径と同じか、またはそれより小さい。
【０１３８】
とくに有利には、外側リングの外側縁部および内側リングの内側縁部は、作業ディスク４ａ（下側）と４ｂ（上側）の外側エッジないし内側エッジを越えて突出しており、外側ピンリング（７ａ）と内側ピンリング７ｂ（図示せず）上にあるスリーブ１２のできるだけ近傍にある。これによりロータディスクの案内はできるだけ大きな領域にわたって行われ、ロータディスクの最大の湾曲は非常に小さくなる（図１１Ｃの１６）。
【０１３９】
本発明は有利には半導体ウェハに関連するものである。
【０１４０】
従来技術によるＰＰＧによって作製される半導体ウェハは一連の不所望な特性を有する。この不所望な特性は、半導体ウェハの高負荷での適用を妨げる。
【０１４１】
図１２Ｄに示したように半導体ウェハ１が、オーバフロー６のときに湾曲（１７）するロータディスク５の収容開口部２５から移動し、作業スリットに再進入しても、半導体ウェハの破壊２３、ドータディスクの損傷、またはプラスチックインサート２０の損失２２には必ずしもつながらない。しばしば半導体ウェハは、短時間だけ非常に高まった圧力の下でだけ下側３ａまたは上側作業層３ｂの外側縁部または内側縁部を越えるように強制され、作業スリットへの再進入の際にロータディスクの収容開口部２５に飛び込むように戻る。このことにより縁部領域に短時間だけの高まった研磨作用が発生し、このことはオーバフロー領域で厚さを特徴的に低減させる。
【０１４２】
図１４Ａは、本発明の方法により加工されていない半導体ウェハの厚さプロフィールを示す。プロットされているのは、半径Ｒ（単位ｍｍ）に対する局所的厚さＤ（単位μｍ）である。半導体ウェハが作業スリットに再進入する個所では研磨作用が作業層の縁部（３８）によって高まり、厚さが減少している（３５）。ロータディスクの収容開口部における半導体ウェハの固有回転に基づいて、この「再進入マーク」は半導体ウェハを中心に間隔（３８）をおいて円形状に分布する。半導体ウェハがこの収容開口部へ強制的に戻り跳躍することによって、プラスチックインサート２０がしばしば局所的に損傷を受け、通常は粗化される。ロータディスクの収容開口部２５における半導体ウェハの固有回転は、摩擦の増大により抑制され、オーバフロー領域では一つの平坦部４０しか発生しない（図１４Ｃ、左）。この平坦部は半導体ウェハの半径方向厚さプロフィールにおいて片側（非対称）の厚さ減少を示す（図１４Ｃ、右）。図１４ｃは、左に半導体ウェハの平面図を、右に切断軸Ａ−Ａ’に沿って得られた半導体ウェハの厚さプロフィールを示す。
【０１４３】
さらに本発明のＰＰＧ法によって加工されない半導体ウェハではしばしば、ＰＰＧ加工による加工マーク（研磨溝）が非等方性に分布する。３７は、半導体ウェハのオーバフロー領域における研磨工具運動に沿った優先方向により刻まれた研磨マークを示す（図１４Ｄ，左）。これらのマークは、リング状の作業ディスクの外側縁部と内側縁部の湾曲により、半導体ウェハの縁部に向かってもっぱら接線方向に延在していることが分かる。この非等方性の仕上げは必ずしも半導体ウェハの非対称の厚さまたは形状変化として発生するのではなく、局所的に高まった粗度および表面下損傷として現れる（図１４Ｄ、右の厚さプロフィール３９）。
【０１４４】
本発明の方法により加工された半導体ウェハではロータディスクがストレスなしで運動面を案内される。この半導体ウェハは上記のような欠陥を備えていない（図１４Ｂ）。厚さプロフィールは対称であり、半導体ウェハの表面は等方性に仕上げられており、局所的な粗化、過度の研磨マークまたは縁部領域の平坦化も発生しない。不利であるのはときどき、半導体ウェハの厚さが縁部領域に向かって僅かに減少するのが観察されることである。しかしその大きさと曲率は、本発明により加工された半導体ウェハの高品質を格別に損なうものではない（図１４Ｂの左）。
【０１４５】
したがって本発明の方法により、半導体ウェハは等方性、回転対称性、平坦性、および一定の厚さに関してとくに良好な特性を有し、とりわけ要求の高い適用に適する。
【実施例】
【０１４６】
例として研磨機械Peter Wolters AC-1500P3を使用した。この装置の技術的特徴は、DE 10007389 A1に記載されている。
【０１４７】
これと強固に結合した研磨剤を備える研磨布が使用される。このような研磨布は、US 6,007,407 AおよびUS 5,958,794 Aに開示されている。
【０１４８】
加工すべきワークピースとして、直径が３００ｍｍの単結晶シリコンウェハが使用された。このシリコンウェハは９１５μｍの初期厚を有する。ＰＰＧ研磨では、９０μｍの材料切削が行われる。したがって加工後のシリコンウェハの最終厚は８２５μｍである。
【０１４９】
使用されたロータディスクは、厚みが６００μｍのスチールコアを有し、それぞれ片側１００μｍの厚さのＰＵ摩耗保護層により両面が被覆されている。
【０１５０】
作業ディスクの選択されたプロセス圧は種々の負荷状況でシミュレートして１００〜３００ｄａＮであり、平均切削率は１０〜２０μｍ／分であった。
【０１５１】
冷却剤として脱イオン水（ＤＩ水）が使用された。流量はそれぞれ生じる切削率に応じて３から２０リットル／分であり、そこから加工中に種々異なる入熱が生じた。
【０１５２】
第１の例で相応のプロセスが、ロータディスク案内なしで行われた。
【０１５３】
すでに第一回の走行で、ロータディスクからスリーブの剥離、研磨タイルまたはその一部の剥離によりシリコンウェハの縁部が損傷した。
【０１５４】
第２の例では、研磨布被覆の除去されたプロセスが行われた。
【０１５５】
ここではシリコンウェハに損傷は生じなかったが、外側縁部領域では半導体ウェハがやや粗化された。シリコンウェハの幾何形状は正常であった。
【０１５６】
第２の例では、溝切りされたピンスリーブによる外側ピンリング上でのロータディスク案内によってプロセスが行われた。
【０１５７】
シリコンウェハは良好な幾何形状、ディスク縁部までの均質な研磨像を示し、半導体ウェハエッジの損傷はなかった。ロータディスク、インサート、被覆部の損傷／粗化もなく、外側研磨タイルの衝突ないし剥離もない多数の走行が可能であった。
【符号の説明】
【０１５８】
１ ワークピース（とりわけ半導体ウェハ）
２ａ 下側作業層支持体
２ｂ 上側作業層支持体
３ａ 下側作業層
３ｂ 上側作業層
４ａ 下側作業ディスク
４ｂ 上側作業ディスク
５ワークピース用の案内ケージ（ロータディスク）
６ ワークピースオーバフロー
７ａ 外側ピンリング／ギヤホイール
７ｂ 内側ピンリング／ギヤホイール
８ マシンベース
９ ピンリング高さ調整
１０ ワークピース案内ケージの外側歯部
１１ ピン
１２ ピンスリーブ
１３ａ 下側ロータディスク案内部
１３ｂ 上側ロータディスク案内部
１４ａ 下側作業層の損耗による厚さ減少
１４ｂ 上側作業層の損耗による厚さ減少
１５ 溝
１６ ワークピース案内ケージの制限された歪み
１７ 案内ケージからのワークピースの突出
１８ａ ワークピースオーバフロー／リング下側で分離された作業層支持体
１８ｂ ワークピースオーバフロー／リング上側で分離された作業層支持体
１９ 案内ケージ支持リングの高さ調整
２０ プラスチック成形部（インサート）
２１ 案内ケージからのワークピースの移動
２２ 案内ケージからのプラスチック成形部の飛び出し
２３ 半導体ウェハの破損
２４ オーバフローした半導体ウェハの縁部領域
２５ 半導体ウェハ用の収容開口部
２６ 案内装置の再調整
２７ 収容開口部内の半導体ウェハの遊び
２８ 部分（詳細表示）
２９ ロータディスクの摩耗保護層
３０ ロータディスクの（スチール）コア
３１ 支持リング
３２ ロータディスク用の案内装置の開口部
３３ ロート状の溝開口部
３４ ピンスリーブ用のロータディスク案内部内の開口
３５ 作業層縁部における過度の研磨作用のため厚さの減少した半導体ウェハ
３６ 半導体ウェハの厚さの僅かな減少
３７ 加工跡（研磨剤なし：異方性の粗度）
３８ ワークピースオーバフロー時に作業層の縁部を越える半導体ウェハの領域
３９ 高められた粗度
４０ 縁部領域における半導体ウェハの厚さの局所的減少
４１ ワークピース案内ケージの制限されない歪み
４２ 両面加工機械
４３ 上側旋回アーム
４４ ベース
４５ 旋回装置
４６ 回転軸
４８ スリーブの案内部
５０ スリーブの周囲にあるショルダ
５２ 案内面
５６，５８ 溝の側面
６０ 溝エッジの斜面
６２ ワークピース
６４ 作業スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上側作業ディスクと下側作業ディスクを備える、平坦なワークピースを両面加工する装置に関する。ここで両方の作業ディスクの少なくとも一方は駆動部によって回転駆動可能であり、作業ディスクはその間に作業スリットを形成し、この作業スリットの中には少なくとも一つの被加工ワークピースのための少なくとも一つの切欠部を備える少なくとも一つのロータディスクが配置されており、この少なくとも一つのロータディスクは周囲に歯部を有し、ギヤホイールまたはピンリングの少なくとも一つが回転されるときに、前記歯部によって前記ロータディスクは内側および外側のギヤホイールまたはピンリングにおいて回転され、前記ギヤホイールまたはピンリングはそれぞれ複数のギヤ構成体またはピン構成体を有し、それらの構成体とロータディスクの歯が回転時に係合する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置により平坦なワークピース、例えば半導体ウェハを材料切削加工し、例えばホーニング仕上げ、ラッピング仕上げ、バフ研磨または表面加工することができる。そのためにワークピースは、作業スリット内を回転して案内されるロータディスクの切欠部内にフローティング保持され、同時に両面加工される。ここでワークピースはサイクロイド運動を作業スリット内で描く。このような装置により平坦なワークピースを高精度で両面加工することができる。
【０００３】
ロータディスクの外側歯部とギヤホイールの歯部ないしピンリングのピンとの間の接触により、歯部またはピンが摩耗する。したがってピンリングのためのDE 295 20 741 U1から、ピンリングのピンにスリーブを回転可能に支承し、ロータディスクがこのスリーブと係合することが公知である。この種の構成では、ロータディスク歯部とピンとの間にもはや摩擦負荷が発生しない。そのような接触はむしろスリーブとピンとの間に発生する。しかしスリーブは比較的に大きな長さにわたってピンに当接するから、平面負荷および生じる摩耗は相応に低下する。さらにスリーブは摩耗すれば簡単に交換することができる。これに対してピンの交換は比較的面倒である。このようなスリーブの別の構成がDE 101 59 848 B1およびDE 102 18 483 B4から公知である。EP 0 787 562 B1からは、プラスチック材料からなるスリーブが公知である。
【０００４】
公知の装置には、ロータディスクの負荷により、歯部ないしピンとスリーブとが接触するためロータディスクの歯部が上方および下方に折り曲げられてしまうという問題がある。このことはワークピースならびに作業ディスクおよびそのコーティングの損傷を引き起こす。そのため耐久性が低いので、通常は望まれるプラスチックロータディスクにおいて不利である。さらに公知の装置では、ロータディスクの摩耗が早期に出現する。ロータディスク面の部分が歯部またはピンリングの領域で作業スリットから常に突出するので、この部分は作業スリットにより案内されないため不所望の垂直運動をすることがある。この運動は、ロータディスクのこの部分が作業スリットに再び入り込むときに、ロータディスク面と作業ディスクのエッジないしその作業コーティングとを不所望に接触させてしまう。そのためロータディスク面の損耗が酷くなってしまう。
【０００５】
本発明は、複数の半導体ウェハを両面で同時に材料切削加工する方法を提供することでもある。
【０００６】
本発明によれば、各半導体ウェハが、リング状の外側駆動ディスクおよびリング状の内側駆動ディスクによって回転される複数のロータディスクのうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道で運動される。一方、駆動ディスクおよび／または半導体ウェハは、２つの回転するリング状作業ディスクの間で切削加工され、半導体ウェハの面の一部は加工中に、作業ディスクにより画定される作業スリットから一時的に離れる。
【０００７】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス、マイクロエレクトロメカニクスのためには、出発材料（基板）として、大域的および局所的な平坦度、片側についての局所的平坦度（ナノトポロジ）、粗さおよび清浄度についての要求が極めて高い半導体ウェハが必要である。半導体ウェハは、半導体材料からなるウェハであり、この半導体材料は、例えば、ガリウムヒ素などの化合物半導体、ならびに時としてゲルマニウムのこともあるがケイ素が大部分を占める元素半導体である。
【０００８】
従来技術によれば、半導体ウェハは順次連続する多数のプロセスステップで作製される。一般的に以下の製造シーケンスが使用される：
・単結晶半導体ロッドの生成（結晶成長）、
・ロッドを個別のウェハに切断（内部孔鋸または回転鋸）、
・機械的ウェハ加工（ラッピング、研磨）、
・化学的ウェハ加工（アルカリエッチングまたは酸エッチング）、
・化学機械的ウェハ加工：両面仕上げ（ＤＳＰ）＝切削研磨、柔らかな研磨布による片側の無研磨仕上げないし鏡面仕上げ、
・オプションとしてさらなる被覆ステップ（例えばエピタクシー、アニール）。
【０００９】
半導体ウェハの機械的加工は最初に半導体ウェハの全体的平坦化のために行われ、さらに半導体ウェハの厚さが較正され」、先行の切断プロセスで生じた結晶損失表面層および処理跡（鋸跡、切り口跡）が切削される。
【００１０】
機械的ウェハ加工のための従来技術で公知の方法は、研磨材料が結合されたカップ状研磨ディスクによる片面研磨（シングルサイドグランディング、ＳＳＧ）、２つのカップ状研磨ディスクの間での半導体ウェハの両面同時研磨（ダブルサイドグランディング、ＤＤＧ）、および２つのリング状作業ディスクの間で複数の半導体ウェハの両面を、研磨剤を含まないスラリーを添加してラッピングすることである。
【００１１】
DE 103 44 602 A1とDE 10 2006 032 455 A1は、複数の半導体ウェハの両面をラッピングに似た運動により同時に研磨する方法を開示する。しかし、作業層（被覆、パッド）と強固に結合した研磨材を使用することを特徴とし、これが作業ディスクに適用される。この種の方法は、「ラッピング運動による精密研磨」または「遊星パッドグライディング」（ＰＰＧ）と称される。
【００１２】
両側の作業ディスクに接着される、ＰＰＧで使用される作業層は例えばUS 6,007,407 AおよびUS 6,599,177 B2に記載されている。加工中に半導体ウェハは薄い案内カゴ、いわゆるロータディスクに載置される。このロータディスクは半導体ウェハを収容するために相応の開口部を有する。ロータディスクは外側歯部を有し、この外側歯部は内側ギヤホイールと外側ギヤホイールを有するロール装置に係合し、このロール装置によって、上側作業ディスクと下側作業ディスクとの間に形成される作業スリット内を運動される。
【００１３】
ＰＰＧ法の実行可能性は、ロータディスクの特性と、回転運動中のロータディスクの案内によってほぼ決められる。
【００１４】
半導体ウェハは加工中に、その表面の一部を作業スリットから一時的に突出しなければならない。ワークピースの面の一部が作業スリットから一時的に突出することを、「ワークピースオーバフロー」と称する。このことは、工具のすべての領域が均等に使用され、均等な形状に摩耗し、半導体ウェハが「球状」（半導体ウェハの縁部に向かっての厚さ低下）でない所望の平坦な形状を得ることを保証する。このことはラッピング研磨剤のないラッピングに対しても同様に当てはまる。
【００１５】
しかし従来技術で公知のＰＰＧ研磨のための方法、ないしDE 103 44 602 A1とDE 10 2006 032 455 A1に記載された方法はこれに関して不利である。従来技術から公知の方法によっては、半導体ウェハを最外の縁部領域まで十分に平坦に作製することができない。このことはとくに要求の高い適用および将来の技術世代に対して当てはまる。
【００１６】
ロータディスクは強い曲げのため、ロール装置からの噛み合いを外すまでその中央位置から垂直方向に変位する傾向を示すことが判明している。このことはとりわけ、ロータディスクに強いまたは大きな交番プロセス力が作用する場合に予期される。これは例えば切削率が高い場合、不利なプロセス運動が選択された場合、またはとくに微細な研磨剤が研磨パッドに使用される場合である。
【００１７】
ロータディスクの変位は、これが小さな全体厚（加工すべき半導体ウェハの最終厚よりも最大でやや大きい）を有しており、そのため曲げに対して制限された強度しか有していない場合に助長される。さらにロータディスクは通常は、保護層の設けられたスチールコアから作製される。スチールコアがＰＰＧで有利に使用される研磨材、すなわちダイヤモンドと直接接触すると、炭素が鉄に良く溶けるためダイヤモンド粒のマイクロエッジが摩耗し、そのため使用される作業層の切断性が急速に失われてしまう。
【００１８】
作業層の高い摩耗を伴う頻繁な再研磨は、そのために生じる不安定なプロセス経過と共にこの種の被加工半導体ウェハの特性にも悪影響を与えることになり、そのためＰＰＧ法の使用を不経済にするだけでなく、将来的な技術世代に対しては使用不可能となろう。
【００１９】
ロータディスクのスチールコアに取り付けられた保護層は公知のように摩耗する。したがって保護層はできるだけ大きな有効厚を有するべきであり、これにより消費手段、すなわち「ロータディスク」の経済的寿命を実現する。さらに保護層は、作業層とロータディスクとの間のすべり摩擦を小さくするためにも必要である。
【００２０】
適切な層は例えばポリウレタンからなる。この層は通例、柔らかく、ロータディスクの剛性には寄与しない。したがって残りのスチールコアは、ＰＰＧによって加工された後の半導体ウェハの最終厚より格段に薄い。
【００２１】
ＰＰＧによって加工された後の直径が３００ｍｍである半導体ウェハの最終厚が例えば８２５μｍであり、その際に使用されるロータディスクの全体厚が８００μｍであれば、この８００μｍのロータディスクの全体厚のうち、スチールコアの剛性寄与に割り振られるのは５００〜６００μｍであり、両側の摩耗保護層に割り振られるのはそれぞれ１００〜１５０μｍである。
【００２２】
比較のため、ラッピングによる加工後の半導体ウェハの最終厚が８２５μｍであれば、ラッピングの際に使用されるロータディスクは完全に、剛性に寄与するスチールからなり、８００μｍの厚さを有する。
【００２３】
同じ材料、同じ形状と同じ構造であれば、プレートの歪みは公知のようにその厚さの３乗で変化するから、ＰＰＧの場合の５００μｍの厚さのスチールコアを備えるロータディスクは、ラッピングの場合の８００μｍの厚さのロータディスクより約４倍の強度である。
【００２４】
スチールコアが６００μｍの厚さのロータディスクについて、ＰＰＧ中の歪みは、ラッピングの場合での８００μｍの厚さのロータディスクの２．４倍である。
【００２５】
作業スリットでは、ロータディスクの位置の最大変位が、ロータディスク厚と半導体ウェハの目下の厚さとの差に制限される。これは典型的には最大１００μｍである。
【００２６】
ロータディスクがリング状の作業スリットから内側および外側に突き出し、内側ピンリングと外側ピンリングを有するロール装置に係合する個所では、ＰＰＧ方法の従来技術ではロータディスクの生じ得る歪みを制限する措置は執られない。所要のワークピースオーバフローのため、この案内されない領域はかなりの大きさである。
【００２７】
ロータディスクの歪みは、半導体ウェハおよびロータディスクに対して次のような欠点をもたらし、したがって全体プロセスを不安定でクリティカルなものにする。
【００２８】
ａ）半導体ウェハがオーバフロー時に、歪んだロータディスクの収容開口部から常に部分的に突き出し、作業スリットへの再進入時に再び復帰が強制される。このことは半導体ウェハをも変形させ、半導体ウェハを研磨布の外側ないし内側エッジに押圧する。このことは局所的な引っ掻き傷を形成し、研磨作用が高まるため縁部領域に幾何的深さ誤差を生じさせる。
【００２９】
ｂ）半導体ウェハが歪んだロータディスクから常に引き出され、再び装填されることにより、ロータディスクの収容開口部を毛羽立たせる。この収容開口部は通例、柔らかいプラスチックから作製されたインサートによりライニングされている。収容開口部のこのライニングがロータディスクから引き裂かれることさえある。いずれの場合も、使用されるロータディスクの使用寿命が甚だしく損なわれる。
【００３０】
ｃ）ロータディスクの収容開口部のライニングが粗化されると、収容開口部内での半導体ウェハの所望の自由回転が制動または停止される。このことはグローバル平坦性（例えばＴＴＶ＝全体厚偏差）とローカル平坦性（ナノトポロジー）に関して、半導体ウェハの平坦性誤差を引き起こし得る。
【００３１】
ｄ）オーバフロー時に湾曲されるロータディスクは、作業スリットへの再進入の際に大きな力を研磨体、とりわけリング状作業スリットの外側エッジと内側エッジに及ぼす。それによって作業スリットが損傷することがある。研磨体（タイル）全体が外れ落ちたり、または少なくともその一部が剥離したりすることがある。この破片が半導体ウェハと作業スリットとの間に入り込むと、大きな点負荷のため、半導体ウェハが破壊される。
【００３２】
ｅ）歪んだロータディスクにおいて、作業スリットのエッジを通過するポイントでその保護層が大きく点負荷されると、過度に大きな局所摩耗が生じる。これはロータディスクの寿命を大きく制限し、この方法を不経済にする。保護層の摩耗が進むと、作業スリットが鈍くなる。このことは頻繁な再研磨を必要とし、時間と材料コストがかかる。したがってこの方法の経済性に対して不利である。頻繁な処理中断は、加工される半導体ウェハの特性に不利に作用する。
【００３３】
JP 11254303 A2には、ロータディスクの案内装置が開示されている。この装置は２つの上側スペーサと下側スペーサからなり、これらのスペーサは円錐形またはくさび形に集中し、ラッピング機械の外側歯車の内側縁部に配置されている。このような装置によって、薄いロータディスクの変形が阻止される。そこに記載されたラッピングマシンの変形実施例は、通常はガラス基板加工に使用されるものであるが、重大な欠点を有し、ワークピースオーバフローによるラッピングおよびＰＰＧ研磨方法を実施するのには適さない。
【００３４】
スラリーに切断研磨剤を含まないラッピングでも、研磨布に研磨剤がしっかり結合したＰＰＧ研磨でも、作業層（鋳造ラッピング板ないしは研磨布）は常時、摩耗を受ける。ラッピング板ないしは研磨布の高さが次第に低下すると、ロータディスクがラッピング板ないしは研磨布の間に形成される作業スリット内を運動する面の位置が連続的にずれる。
【００３５】
JP 11254303 A2に開示された強制的案内装置は作業層の摩耗を増大させ、ロータディスクの運動面を変位させるので、ロータディスクの外側歯部領域を他の面にますます押しやる。このことは、外側歯車とねじ留めされたくさび形の案内ブロックが、ロータディスクを変形させ、作業ディスクをますます摩耗させることを意味する。このことは欠点である。
【００３６】
そこでのさらなる欠点は、ロータディスクを交換するためには案内ブロックのねじを外さなければならないことである。このようなことがしばしば必要である。これも付加的なコストとなる。
【００３７】
ＰＰＧ研磨法では被覆されたロータディスクが通常、使用される。被覆は、剛性に寄与するロータディスクのコアと研磨布の研磨材（例えばダイヤモンド）とが直接接触するのを回避するために必要である。JP 11254303 A2に記載されたスペーサは、構造的にロータディスクに遠くから係合し、いずれの場合でもロータディスクの被覆部の縁部領域を通過する。JP 11254303 A2に記載された装置を使用すると、ロータディスクの案内の際に発生する垂直方向の束縛力のため、ロータディスクの被覆部は案内される領域でとくに大きな摩耗を受ける。JP 11254303 A2で提案された解決手段をＰＰＧ法に適用する際のさらなる欠点は、案内リングが遠くからロータディスクに係合し、そのためロータディスク被覆部（例えばポリウレタン）が損傷を受け得ることである。
【００３８】
したがって従来技術では、ワークピースオーバフロー領域でのロータディスク湾曲の問題を満足のいくように解決する手段は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】DE 295 20 741 U1
【特許文献２】DE 101 59 848 B1
【特許文献３】DE 102 18 483 B4
【特許文献４】EP 0 787 562 B1
【特許文献５】DE 103 44 602 A1
【特許文献６】DE 10 2006 032 455 A1
【特許文献７】US 6,007,407 A
【特許文献８】US 6,599,177 B2
【特許文献９】JP 11254303 A2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
本発明の基礎とする課題は、ロータディスクおよびワークピース（例えば半導体ウェハ）の摩耗と損傷の危険性を最小にすることのできる装置を提供することである。さらに本発明は、複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工するための方法を提供するものであり、この方法はワークピースオーバフロー領域で運動面からロータディスクが変位するのを阻止する。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明はこの課題を、上側作業ディスク（４ｂ）と下側作業ディスク（４ａ）を備える、平坦なワークピース（１）を両面加工する装置であって、ここで両方の作業ディスク（４ａ，４ｂ）の少なくとも一方は駆動部によって回転駆動可能であり、作業ディスク（４ａ，４ｂ）はその間に作業スリット（６４）を形成し、この作業スリットの中には、少なくとも一つの被加工ワークピース（１）のための少なくとも一つの切欠部（２５）を備える少なくとも一つのロータディスク（５）が配置されており、この少なくとも一つのロータディスク（５）は周囲に歯部（１０）を有し、ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つが回転されるときに、前記歯部によって前記ロータディスクは内側および外側のギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）において回転され、前記ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）はそれぞれ複数のギヤ構成体またはピン構成体を有し、それらの構成体と前記ロータディスク（５）の歯が回転時に係合し、前記ピン構成体の少なくとも一つは少なくとも一つの案内部（４８）を有し、この案内部により少なくとも一つのロータディスク（５）の縁部の運動が少なくとも軸方向に制限される装置において、一つの案内部（４８）が、ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つのショルダ（５０）によって形成され、該ショルダはピン構成体の第１の比較的大きな直径と第２の比較的小さな直径との間にあり、別の案内部（４８）が、ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つの溝（１５）の側面（５６，５８）によって形成されている、ことによって解決する。
【００４２】
ショルダはとりわけ、ピン構成体ないしスリーブの長手軸に対して垂直に延在することができる。ここでショルダは斜めの面によって形成することもできる。溝も同様に、ピン構成体ないしスリーブの長手軸に対して垂直に延在することができる。溝は矩形の横断面を有することができる。ここでロータディスクの縁部は溝の側面によって案内され、軸方向に両側でその運動が制限される。ショルダと溝を組み合わせることにより、装置使用時のフレキシビリティが向上する。なぜなら、厚さの大きく異なるロータディスクを案内することができるからである。この場合、ある種のロータディスクが溝の中で案内され、場合により、別のかなり厚いロータディスクはショルダにより案内される。
【００４３】
本発明のギヤまたはピン構成体はその外周について、長手方向（ないしは軸方向）に異なる直径を有することができる。
【００４４】
ピン構成体は、実質的に円筒形状を有することができる。
【００４５】
ピン構成体は外面に周囲を周回する案内部を有する。この案内部はロータディスクの軸方向運動を制限する。これによりロータディスクは実質的にロータディスク面に保持される。ギヤ構成体は相応の案内部を有することができる。この案内部によって、ロータディスクの縁部の運動を一方または両方の軸方向で、すなわち垂直方向で上方および／または下方に制限することができる。
【００４６】
さらにこの制限は少なくとも一つの軸方向での運動を完全に阻止するか、または僅かな運動だけを許容することができる。
【００４７】
したがって本発明によれば、案内部によってロータディスクの不所望の垂直運動、とりわけ作業スリットの外での垂直運動が十分に回避される。ロータディスクと被加工ワークピースの損傷の危険性が最小となる。
【００４８】
この装置によって同時に両側が加工されるワークピースは、例えば半導体ウェハとすることができる。
【００４９】
本発明の装置により材料切削加工を行うことができ、例えば研磨、ラッピング、バフ研磨またはホーニングを行うことができる。
【００５０】
そのために作業ディスクは適切な作業層を有することができる。
【００５１】
本発明によれば、とりわけ多数のロータディスクを設けることができる。これらのロータディスクはさらに複数の切欠部を複数のワークピースのために有することができる。
【００５２】
ロータディスク内に保持されるワークピースは作業スリット内をサイクロイド軌道に沿って運動する。
【００５３】
各ピン構成体は、本発明の案内部を有することができる。しかし、ピン構成体のいくつかにだけ案内部を設けることも考えられる。
【００５４】
ギヤ構成体またはピン構成体はワンピースに、または複数のピースとして構成することができる。
【００５５】
基本的に、ピン構成体がそれぞれ一つのピンからだけなり、このピンの外面に案内部が形成されていることが考えられる。
【００５６】
しかしピン構成体が複数の部材からなることも考えられる。
【００５７】
ここで概念、ギヤ構成体またはピン構成体は、ピンまたはギヤ自体だけでなく、例えば別個の、しかしこれと結合された構成部材も含む。
【００５８】
同様に、少なくとも一つのギヤ構成体またはピン構成体が案内部を有するという特徴は、案内部を隣接するピンまたはギヤの間に設け、この案内部がピンまたはギヤと結合されていること、または結合されていないことも含む。
【００５９】
この構成によれば、少なくとも一つの溝がピン構成体の比較的直径の大きな領域に形成されるようにしても良い。
【００６０】
さらにピン構成体の比較的小さな直径は、ショルダから始めって直径を拡大することなくピン構成体の自由端部に終端することができる。
【００６１】
さらに、ピンリングの少なくとも一つのピン構成体が、それぞれ一つのピンと、このピンに回転可能に支承されたスリーブからなると有利である。この場合、スリーブの少なくとも一つ、とりわけ全スリーブは外周に案内部を有する。
【００６２】
スリーブはワンピースに、または複数のピースとして構成することができる。スリーブは直接回転するようにピンの上に配置することができる。またはスリーブは、スライドベアリングとして用いられる内ケースを介してピンの上に配置することができる。
【００６３】
案内部はスリーブ自体の中に組み込むことができる。
【００６４】
しかし、スリーブの外面に別の装置、例えばリングまたは類似のものを配置し、これが案内部を形成することももちろん考えられる。
【００６５】
スリーブを使用することによって、それ自体公知のようにロータディスクとピンリングの摩耗を低減することができる。
【００６６】
同時に、スリーブの少なくとも一つに形成された案内部によって、ロータディスクの摩耗と損傷の危険性がさらに低下される。
【００６７】
スリーブはとりわけ外側ピンリングおよび内側ピンリングに、または一方のピンリングだけに設けることができる。
【００６８】
スリーブはさらに、スチール材料（例えば硬化鋼材料、とりわけステンレス鋼材料）からなる。このような材料はとりわけ耐摩耗性である。
【００６９】
しかしスリーブを他の材料、例えばプラスチック材料から作製することも考えられる。プラスチックを選択することによって金属摩滅が回避される。
【００７０】
実施形態によれば、案内部の少なくとも一つは、半径方向に延在する少なくとも一つの案内面を有する。この案内面は半径方向平面内、すなわち水平面内に延在する。この場合、ロータディスクは加工時に半径方向の案内面に当接し、ロータディスクの縁部の運動が少なくとも一つの軸方向に制限される。
【００７１】
さらに少なくとも一つのピン構成体ないしスリーブは、軸方向に相互に離間し、ピン構成体ないしスリーブの周囲に延在する複数の溝を有することができる。この溝の側面は、少なくとも一つのロータディスクの縁部の運動をそれぞれ軸方向に制限する。
【００７２】
さらに溝は、ピン構成体ないしスリーブの長手軸に対して垂直に延在することができる。
【００７３】
さらに溝は、異なる幅を有することができる。この場合、有効幅はそれぞれ案内すべきロータディスクの厚さに適合される。このようにしてピン構成体の高さを適切に適合することによって、厚さの異なるロータディスクを同じピン構成体ないしスリーブにより案内することができる。このことは装置のフレキシビリティを向上させる。
【００７４】
もちろん本発明による半径方向案内面、ショルダおよび／または溝は相互に任意に組み合わせることができる。
【００７５】
例えばピン構成体ないしスリーブは、それぞれ少なくとも一つのショルダおよび／または少なくとも一つの案内面および／または一つまたは複数の溝を有することができる。このことによって装置の使用領域が拡大される。とりわけ、厚さが非常に異なるロータディスクでも同じピン構成体により案内することができる。
【００７６】
別の実施形態によれば少なくとも一つの溝は、案内される少なくとも一つのロータディスクの厚さより０．１ｍｍから０．５ｍｍ大きい幅を有することができる。これによってロータディスクに対して溝開口内で僅かな遊びしか与えられず、このことは摩耗を低減する。
【００７７】
別の実施形態によれば、少なくとも一つの案内面または少なくとも一つのショルダまたは少なくとも一つの溝は、少なくとも一つの周回する斜面を有する。このような斜面により、ロータディスクが案内部、例えば溝に進入することが容易になり、ひいては摩耗が少なくなる。ロータディスクとワークピースの損傷の危険性が、これによって低下する。
【００７８】
斜面は、ショルダのエッジ、または溝開口の一方または両方のエッジに、ピン構成体ないしスリーブの周囲を周回するように形成することができる。
【００７９】
斜面が、案内面またはショルダまたは溝に対して１０°から４５°の開口角を有すると有利であることが判明した。
【００８０】
斜面を設ける代わりに、この目的のために少なくとも一つの案内面または少なくとも一つのショルダまたは少なくとも一つの溝が、丸められたエッジを有することができる。さらに相応して溝の場合にはもちろん、溝開口の両エッジを丸めることができる。
【００８１】
本発明によりロータディスクの損傷の危険性が最小となるので有利には、このロータディスクを別の実施形態では非金属材料、例えばプラスチックから作製することが可能である。従来技術では、このような非金属製のロータディスクは、損傷の危険性があるのでほとんど不可能であった。
【００８２】
さらに別の実施形態によれば、ギヤホイールまたはピンリングを、高さ調整できるホルダの上に支承することができる。この場合はリフト装置がホルダに対して設けられる。これにより、ギヤホイールまたはピンリングの高さ、ひいてはそれらのギヤ構成体ないしピン構成体の高さが調整される。ギヤまたはピンないしはスリーブが、例えば軸方向に離間した、厚さの異なる複数の案内部、例えば溝および／またはショルダを有すれば、高さ調整によってギヤホイールまたはピンリングを、厚さの異なるロータディスクに相応に調整することができる。
【００８３】
この課題は、複数の半導体ディスクを両面で同時に材料切削加工するための第１の本発明の方法によって解決される。ここでは各半導体ディスク（１）が、リング状の外側駆動ディスク（７ａ）およびリング状の内側駆動ディスク（７ｂ）によって回転される複数のロータディスク（５）のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、一方、半導体ウェハ（１）は、回転する２つのリング状作業ディスク（４ａ，４ｂ）との間で材料切削加工され、ロータディスク（５）および／または半導体ウェハ（１）の面（６）の一部は加工中に、前記２つの作業ディスク（４ａ，４ｂ）により境界を画定された作業スリットを一次的に離れる方法において、ロータディスク（５）は、作業スリットの中央面に対して実質的に共面に延在する運動面内を案内され、ロータディスクおよび／または半導体ウェハの面の一部が作業スリットから、複数のスリーブの溝（１５）にオーバフローするときに、前記作業スリット内をロータディスクは各運動面で案内され、前記スリーブ（１２）は２つのギヤホイール（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つに取り付けられており、かつピン（１１）に支承されている。
【００８４】
さらにこの課題は、複数の半導体ディスクを両面で同時に材料切削加工するための第２の本発明の方法によって解決される。ここでは各半導体ディスク（１）が、リング状の外側駆動ディスク（７ａ）およびリング状の内側駆動ディスク（７ｂ）によって回転される複数のロータディスク（５）のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、一方、半導体ウェハ（１）は、回転する２つのリング状作業ディスク（４ａ，４ｂ）の間で材料切削加工され、前記作業ディスク（４ａ，４ｂ）は作業層（３ａ，３ｂ）を有しており、ロータディスク（５）および／または半導体ウェハ（１）の面（６）の一部は加工中に、前記作業層（３ａ，３ｂ）により境界を画定された作業スリットを一次的に離れる方法において、ロータディスク（５）は、作業スリットの中央面に対して実質的に共面に延在する運動面内を案内され、該作業スリット内に２つの作業ディスク（４ａ，４ｂ）はそれぞれ一つのリング状領域（１８ａ，１８ｂ）を有し、該リング状領域は作業層（３ａ，３ｂ）を含んでおらず、かつロータディスク（５）の案内を、ロータディスクおよび／または半導体ウェハ（１１）が作業スリットからオーバフローする際に保証する。
【００８５】
請求項１および２は有利には、半導体ウェハの両面研磨であり、各作業ディスクは研磨材料を備える作業層を有する（例えばＰＰＧ方法）。
【００８６】
同様に有利には本発明の第１の方法では、半導体ウェハの両側が、研磨材料を含む懸濁液を供給してラッピングされる。
【００８７】
最後に第１と第２の本発明の方法は、シリカゾルを含有する分散液を供給して両面つや出し仕上げすることに関する。この場合、各作業ディスクは研磨布を作業層として有する。両面つや出し仕上げでは、ワークピースオーバフローは発生しない。しかしロータディスクはＤＳＰの場合も作業スリットから突き出る。したがってＤＳＰの場合に対しても、本発明の第１の方法によりロータディスクを案内するのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】平坦なワークピースを両面加工するための本発明の装置の基本構造を示す斜視図である。
【図２】従来技術によるピンリングのピン用のスリーブの側面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるスリーブの側面図である。
【図４】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図５】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図６】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図７】本発明の別の実施例によるスリーブの側面図である。
【図８】図１に示されたスリーブの作動位置における部分側面図である。
【図９】ピンリングでのロータディスクの案内を例として示す図である。
【図１０】溝切りされたピンスリーブによる本発明のロータディスク案内の実施例を示す図である。
【図１１】作業ディスクのリング状に除去された作業層による本発明のロータディスク案内の実施例を示す図である。
【図１２】従来技術でのロータディスクの歪み、ならびに支持リングによるロータディスクの案内を示す図である。
【図１３】作業層、ロータディスク、ロール装置および半導体ウェハを備える下方作業ディスクから見た全体図である。
【図１４】ロータディスクが本発明により案内されて加工された場合（６Ｂ）と、本発明により案内されないで加工された場合（６Ａ，６Ｃ，６Ｄ）の厚さプロフィールと半導体ウェハ平面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
以下、本発明を図１から１４に基づいて詳細に説明する。
【００９０】
図中とくに指示しない限り、同じ参照符合が同じ対象を示す。
【００９１】
図１には、平坦なワークピースを両面加工するための本発明の装置の基本構造が示されている。
【００９２】
図１の例では、遊星機械運動部を備える両面加工機械４２が示されている。この装置４２は上側旋回アーム４３を有し、この旋回アームは下側ベース４４に支承された旋回装置４５を介して、垂直軸を中心に旋回することができる。旋回アーム４３には上側作業ディスク４ｂが支持されている。上側作業ディスク４ｂは、図１に詳細に図示しない駆動モータを介して回転駆動することができる。図１に図示しない上側作業ディスク４ｂの下側に作業ディスク４ｂは作業面を有する。この作業面には、実行すべき加工に応じて作業層を設けることができる。ベース４４は支持体区間８を有し、この支持体区間は下側作業ディスク４ａを支持する。下側作業ディスク４ａの上側には同様に作業面がある。下側作業ディスク４ａは、図示しない駆動モータを介して同様に、とりわけ上側作業ディスク４ｂに対して反対方向に回転駆動することができる。下側作業ディスク４ａには複数のロータディスク５が配置されており、これらはそれぞれ被加工ワークピース（この場合は加工される半導体ウェハ）用の収容部２５を有する。図示の実施例で、ロータディスク５はプラスチックからなる。ロータディスク５は外側歯部１０を有し、この外側歯部を以てロータディスクは装置の内側ピンリング７ｂおよび外側ピンリング７ａと噛合する。内側ピンリング７ｂと外側ピンリング７ａはそれぞれ多数のピン構成体を有する。これらのピン構成体は図示の例ではそれぞれ、円筒状のピンおよびこのピンに回転可能に支承されたスリーブから形成されている。このようにしてロール装置が形成される。ここでロータディスク５は、下側作業ディスク４ａが回転すると、内側ピンリング７ｂを介して同様に回転される。そしてロータディスク５の切欠部に配置されたワークピースがサイクロイド軌道に沿って運動する。
【００９３】
加工のために被加工ワークピースがロータディスク５の切欠部２５に装填される（図示せず）。旋回アーム４３の旋回によって、２つの作業ディスク４ａ，４ｂが相互に同軸に配向される。そして２つの作業ディスクは間に作業スリットを形成し、この作業スリット内にロータディスク５がこれにより保持されたワークピースと共に配置される。回転する上側作業ディスク４ｂと下側作業ディスク４ａが少なくとも一つある場合、続いて上側作業ディスク４ｂが高精度の負荷システムによってワークピース上に押し付けられる。次に上側作業ディスク４ｂと下側作業ディスク４ａからそれぞれ押圧力が被加工ワークピースに作用し、ワークピースは両面が同時に加工される。この種の両面加工機械の構造と機能は、当業者にそれ自体公知である。
【００９４】
図２には、従来技術によるスリーブ１２’が示されている。公知のスリーブ１２’は中空円筒の形状を有し、運転時に装置の内側および／または外側ピンリング７ａ，７ｂのピンに図１に示すように載置される。このときスリーブは、図２に一点鎖線で示した回転軸に沿って回転可能に、それぞれのピンの上に支承される。
【００９５】
図３は、本発明の第１実施例によるスリーブ１２の側面図である。
【００９６】
図３に示されたスリーブ１２も同様に実質的に円筒状の切欠部を有し、この切欠部を以てスリーブはピンリング７ａ，７ｂのピンに載せることができる。ここでは一方または両方のピンリング７ａ，７ｂのすべてのピンまたはいくつかのピンにこのようなスリーブ１２を設けることができる。図３に示したスリーブは、その外面に案内部４８を有する。この案内部は図示の例では、スリーブ１２の周囲に延在するショルダ５０によって、スリーブ１２の第１の比較的に大きな直径と第２の比較的に小さな直径との間で形成される。ここで案内部４８は、このショルダ５０により半径方向に延在する案内面５２を有する。運転時にロータディスク５の外側歯部は、スリーブ１２の比較的に直径の小さい領域に係合する。半径方向の案内面５２はロータディスク５の縁部の運動を、図での軸方向の運動が下方に向かって阻止されるように軸方向に制限する。
【００９７】
図４には、本発明の別の実施例によるスリーブ１２が示されている。案内部４８としてこのスリーブ１２は、スリーブ１２の周囲に延在し、断面が矩形の溝１５を有する。ロータディスク５はここでも、溝底部により形成された直径の比較的小さいスリーブ１２の領域に係合する。溝１５の側面５６，５８は、ロータディスク５の縁部の案内部を形成する。そして縁部は軸方向に上方にも下方にもこの溝から外れることができない。溝はロータディスク５に僅かな遊びを許容する。このために溝は幅ｗを有し、この幅ｗは溝１５の中を案内されるロータディスク５の厚さよりも０．１ｍｍから０．５ｍｍ大きい。
【００９８】
図５に示された本発明のスリーブ１２の実施例では、図４の実施例との相違として、異なる幅ｗ１とｗ２を備える２つの周回する溝１５が設けられている。２つの溝１５によって、厚さの異なるロータディスク５を同じスリーブ１２により案内することができる。このために図１に示した装置では、内側ピンリング７ａと外側ピンリング７ｂを高さ調整可能なホルダを介して支承することができ、リフト装置がこのホルダのために設けられている。ストローク装置により、ピンリング７ａ，７ｂと、ピンに配置されたスリーブ１２の高さを調整することができる。このようにしてピンと、このピンに回転可能に支承されたスリーブ１２とを、それぞれ案内すべきロータディスク５に対する正しい高さ位置に配向することができる。
【００９９】
図６に示された実施例は、図３の周回する半径方向案内面５２を備える周回するショルダ５０と、図４の周回する溝１５とを組み合わせるものである。ここでもストローク装置により適切に高さ調整をすることによって、図６に示されたスリーブ１２により比較的薄いロータディスク５を軸方向で両側に周回溝２５内に制限することができ、かつかなりの厚さのロータディスクまたは他の工具の運動をショルダ５０の半径方向案内面５２によって軸方向に片側で制限することができる。このことは本発明の装置のフレキシビリティを向上させる。
【０１００】
図７に示されたスリーブ１２は図６に示されたスリーブにほぼ相当する。しかし図７のスリーブ１２では、溝１５が溝開口部の両エッジにそれぞれ周回する斜面６０を有する。斜面６０はそれぞれ溝に対して、とりわけ溝の側面５６，５８に対して１０゜から４５°の開口角を有する。溝１５の面取は、ロータディスク５の溝１５への収容を容易にし、ロータディスク５の損傷の危険性を低下させる。図７では相応する斜面６０が溝エッジにだけ設けられているが、ショルダ５０の半径方向案内面５２も相応の斜面を有することができる。同様に図３から図６に示された実施例でも、スリーブ１２に１つまたは複数の相応の斜面を設けることができる。斜面の代わりに、溝１５のエッジおよび／または半径方向の案内面５２を丸めることも考えられる。
【０１０１】
図８には例として、図７に示されたスリーブ１２が部分的に、運転位置で概略的に示されている。もちろん個々の構成部材の比率は、分かりやすくするために実際どおりではない。ロータディスク５が切欠部２５内にそれぞれワークピース６２を保持し、ワークピースが上側作業ディスク４ｂと下側作業ディスク４ａとの間の作業スリット６４内で同時に両面加工されることが分かる。ロータディスク５の外側歯部１０はスリーブ１２と係合している。とりわけ溝底部により形成された、溝１５内の比較的直径の小さい区間と係合している。ロータディスク５は溝１５内で僅かな遊びを以て、その運動が両方の軸方向で制限されている。作業スリット６４を外れる領域でロータディスク５が軸方向に大きく運動することがこのようにして確実に回避される。
【０１０２】
図示の実施例ではピンリング（７ａ，７ｂ）を有する機械について説明し、相応してピン構成体がロータディスクに対する案内部を有していたが、本発明によれば同様に、ギヤ構成体を設けた機械、すなわち内側および外側ピンリングの代わりに内側および外側ギヤホイールを設けた機械も可能であることを述べておく。この場合は、ギヤ構成体が相応の案内部を有することができる。
【０１０３】
図１３は、本発明の方法を実施するのに適する両面加工機械の下側作業ディスク４ａの平面図である。
【０１０４】
図示の下側作業ディスク４ａには、作業層支持体２ａおよび作業層３ａからなる下側作業層が取り付けられており、内側ピンリング７ｂおよび外側ピンリング７ａから形成されたロール装置を備えている。このロール装置は、ワークピース１（半導体ウェハ）が装填されたワークピース案内ケージ（ロータディスク５）のためのものである。１１と１２は、ピンリングのピンとピンスリーブを示す。
【０１０５】
図１３Ｂは、図１３Ａの部分２８を詳細に示す。激しい接触による半導体ウェハ１の損傷（破壊、剥離）またはロータディスク５の金属材料による汚染を回避するために、ロータディスク５の収容開口部２５はプラスチックインサート２０により裏打ちされている。ロータディスク５の経路で半導体ウェハ１の一部６が作業層３ａを越えて突出する。これはロータディスク５が回転するため、作業層の内側縁部または外側縁部を一時的に越えるからである。このことは「ワークピースオーバフロー」と称される。半導体ウェハ１は遊び２７を以てロータディスク５の収容開口部２５に装填されるから、半導体ウェハ１は自由に回転することができる。そのため加工が経過すると半導体ウェハ１のリング状領域２４がオーバフローする。
【０１０６】
使い古すと作業層は、加工中に厚さを減少する。この厚さ減少は、半導体ウェハが加工の経過中に通過する円形リング面内で生じる。この円形リング面が円形リング形状の作業層内にある場合、半径方向で作業層を越えて「バスタブ状」の厚さプロフィールが生じる。そのため半導体ウェハの縁部では過度に強く材料切削が行われ（縁部減少）、これは不所望のことである。しかし作業層が通過する円形リング面内に完全に収まっていれば、半導体ウェハはワークピースオーバフローを起こすが縁部減少は生じない。
【０１０７】
ワークピースオーバフローは例えばDE 102 007 013 058 A1から公知である。
【０１０８】
ワークピースオーバフローのため、ロータディスクも比較的に大きな長さにわたり案内なしで、上側作業ディスクと下側作業ディスクにより形成された作業スリットから突き出てしまう。
【０１０９】
以下では従来技術でのロータディスクの歪みならびに作業スリット外での支持リングによるロータディスクの案内を概略的に示す（図１２）。
【０１１０】
図１２Ａは、作業層支持体２ｂ上に上側作業層３ｂを備える上側作業ディスク４ｂ、作業層支持体２ａ上に下側作業層３ａを備える下側作業ディスク４ａ、および半導体ウェハ１用の収容開口部２５を備えるロータディスク５の断面を示す。半導体ウェハ１は外側ピンリング７ａのピンスリーブ１２とピン１１で係合している。従来技術ではロータディスクが、オーバフロー領域６およびそこからロータディスクの外側歯部までは案内されない。ロータディスクが加工中に運動すると、ロール装置は大きな力をロータディスクに伝達する。このときにロータディスクは、案内されないオーバフロー領域で部分的にかなり湾曲する。このことは、大きなオーバフローが有利であるラッピングから公知である。
【０１１１】
ＰＰＧ法では、この湾曲が次のことによってさらに助長される。すなわち、ロータディスクが剛性に寄与する薄いコア材料３０、例えばスチールからだけなり、このコア材料が両側で摩耗保護層２９により被覆されており、この摩耗保護層は剛性に寄与しないことによってさらに助長される（図１２Ｃおよび図１２Ｄ）。
【０１１２】
したがってＰＰＧ法に対しては、ロータディスクを運動面内で案内するための手段を備えないロール装置は不適切である。
【０１１３】
オーバフローでロータディスク案内を行わない従来技術（図１２）では、ロータディスクが部分的に、その外側歯部１０がピンリング７ａのピン１１とピンスリーブ１２による案内を外れて、「スキップ」するまで湾曲する。さらに半導体ウェハ１が部分的に大きくロータディスク５から突き出し（１７）、半導体ウェハ１は収容開口部によってもはや案内されなくなる。ロータディスク５がさらに回転し、作業ディスク４ａと４ｂないしは作業層３ａと３ｂがロータディスクを再び作業スリットへと強制すると、半導体ウェハ１のエッジが損傷したり、または破壊されたりすることがある。
【０１１４】
従来技術では適切なロータディスクが通例は、収容開口部を裏打ちするプラスチックインサートを有している。この例を図１２Ｃが示す。したがって図１２Ｄに示すように、作業スリットへの再進入の際に半導体ウェハは収容開口部に強制的に復帰されると、しばしばプラスチックインサート２０が折れたり（２２）、または半導体ウェハ自体が割れたり（２３）することがある。このことは半導体ウェハ、ロータディスクの損傷または破壊につながり、そして両者の破片が作業スリットに入ることにより通例は作業層３ａと３ｂも破壊される。
【０１１５】
適切な手段として、高さ調整可能（１９）な支持リング３１の形態の装置が図１２Ｂに示されている。たしかにこの支持リングはロータディスクが過度に湾曲することを一方の方向で制限することができるが（１６）、ピンリング案内部が上方に向かって不所望に去ること（４１）は阻止されない。そのため図１２Ｂの装置は、ロータディスクをオーバフロー領域内で確実に破損なしで、かつ小さな強制力で案内するという課題を十分に解決することができない。一方、この装置は冷却潤滑剤（水）および研磨スラリーが作業スリットから作業ディスクの縁部を越えて妨げられずに流出するのを阻止する。このことにより、研磨作用の失われたアクアプラーニングが生じることがあり、作業スリットがとりわけ不所望に加熱されてしまう。この種の加熱は作業ディスクの変形を引き起こすことがあり、これはこのように加工される半導体ウェハの達成可能な面平行性を損なう。したがって図１２Ｂの支持リングをＰＰＧ法に使用することは、さほど有利ではない。
【０１１６】
図９はオーバフローでロータディスクを両側で案内する例を示す。
【０１１７】
図９Ａは、下側案内リング１３ａおよび上側案内リング１３ｂを示す。これらは高さ調整可能な外側ピンリング７ａに取り付けられており、内側ピンリング７ｂ（図示せず）も同じ構成である。両方の案内リングは開口部３２を形成し、この開口部はロータディスク５の厚さよりもやや広く、有利にはロート状に加工されている。これによりロータディスクは容易に通ることができ、とりわけその外側歯部１０が案内開口部３２に停滞することはない。本発明の方法を実施するのに適する機械では、ピンリング７ａと７ｂが高さ調整可能である（９）。これによってロータディスク案内部１３ａと１３ｂは、ロータディスクが作業層の摩耗により位置変化しても、ロータディスクが強制的な湾曲なしで小さな力で案内されるように高さを常に再調整することができる。
【０１１８】
図９Ｂは、下側作業層３ａと上側作業層３ｂがそれぞれ摩耗１４ａ，１４ｂした場合に、ロータディスクと半導体ウェハが作業スリット内で運動される平面が大きさ２６だけシフトされる場合を示す。この案内装置１３ａと１３ｂを同様に同じ大きさ２６だけ再調整すると、ロータディスクは常に強制力なしでオーバフロー時に案内される。
【０１１９】
上側ロータディスク案内部１３ｂは、図９Ａと図９Ｂに示すようにピンスリーブ１２の周囲を案内される。これにより上側ロータディスク案内部はピン１１上での同じスリーブ位置を保証する。または上側ロータディスク案内部１３ｂは図９Ｅに示すようにスリーブの間を通して案内することができる。この場合ピンスリーブ１２は、上側ロータディスク案内部１３ｂの相応の開口部３４を通って突出する。
【０１２０】
さらなる変形実施例では、上側ロータディスク案内部１３ｂをマシンフレーム８（図９Ｃ）または上側作業ディスク４ｂ（図９Ｄ）に取り付ける。前者の場合、上側案内部１３ｂは後調整することができない。したがって下側案内部１３ａの案内の際に案内スリット３２が、作業層３ａと３ｂの摩耗の経過と共に作業層摩耗の大きさだけ拡大し、ロータディスク案内部はやや緩くなる。しかしこのことは有害ではない。なぜなら本方法を実施するのに適する最大で１ｍｍの典型的な有効高さを有する作業層を使用すれば、ロータディスクはどのような場合でも、半導体ウェハが収容開口部から外れ、プラスチックインサートが損傷し、またはロータディスクがロール装置との係合を外れるまで湾曲することができないからである。後者の場合（図９Ｄ）、上側作業層３ｂの摩滅１４ｂにより、上側ロータディスク案内部１３ｂがロータディスク５をやや下方に押すようになる。しかしこれも無害な程度である。さらなる欠点は、上側ロータディスク案内部１３ｂの下側ロータディスク案内部１３ａおよびとりわけロータディスク５に対する相対速度が大きいことである。下側ロータディスク案内部１３ａおよびロータディスク５は、緩慢に回転する外側ピンリング７ａないし内側ピンリング７ｂにより決定される回転速度で実質的に回転する。
【０１２１】
図１０は、本発明の第１の方法を実施する実施例を示す。
【０１２２】
図１０Ａは、周回する溝１５を有するピンスリーブ１２を示す。溝の谷の直径は、ロータディスク５の外側歯部１０の直径に等しい。有利には溝１５は外に向かって広がっており（３３）、したがってロータディスク５はロール過程中に容易に入ることができる。同様に有利にはピンスリーブ１２には複数の溝１５が設けられており、使用の結果、摩滅すると溝が交換される。本発明によれば有利には、外側ピンリング７ａだけに溝切りされたスリーブ１２が設けられている。なぜならここではロータディスク５に作用するトルクが比較的に大きいので、ロータディスク５を外側ピンリング７ａおよび内側ピンリング７ｂから形成されるロール装置に容易に装填し、再び取り出すことができるからである。しかし両方のピンリングに溝切りされたスリーブ１２を設けることも有利である。
【０１２３】
図１０Ｂは、下側作業層３ａと上側作業層３ｂが摩滅１４ａ，１４ｂした後の本発明による溝切りされたスリーブ１２を示す。摩滅により生じた、ロータディスク５と半導体ウェハ１の運動面のずれ２６が、ピンリング７ａの高さ調整９により補償されており、これによりロータディスク５は平坦に、強制的な歪みなしで少ない力で案内される。しかしピンリング７ａの高さ調整９はさほど有利ではない。多重に溝切りされたスリーブ１２を使用する場合、ロータディスク５の交換時にこれを別の溝１５に装填するのが有利である。図１０Ｆ参照。ピンリング７ａの高さ調整９は必ずしも必要ではない。
【０１２４】
図１０Ｃから１０Ｅは本発明の溝切りされたスリーブ１２の実施例を、溝１５の数（図１０Ｃ、図１０Ｄ）と、固定されたピン１１だけを備え、自由に回転するスリーブ１２のない簡単なロール装置の場合で示す（図１０Ｅ）。
【０１２５】
ＰＰＧ研磨装置の内側ピンリング７ａと外側ピンリング７ｂのピン１１ないしピンスリーブ１２は、作業スリット内でロータディスク５を回転し、運動させるために必要なすべての力を伝達する。したがって（回転可能な）ピンスリーブ１２とロータディスク５の外側歯部の側面との間には大きな押圧力が発生し、ピンリング７ａ／７ｂが固定力を備える場合、付加的に摩擦力が発生する（回転しない運動）。したがってピン／ピンスリーブ１１／１２および歯面は高い材料強度を有していなければならない。したがってロータディスク５に所要の剛性を与える、ロータディスク５のコアの材料は通例、（硬化された）スチール、別の硬化された材料、または硬質プラスチックからなる（繊維強化）化合物からなり、この強度条件をいずれにしろ満たす。ピン１１およびピンスリーブ１２に対しても、強度が高く、摩耗の少ない類似の材料が有利である。したがってピン１１およびピンスリーブ１２は有利には、スチールまたは他の（硬化された）材料、とりわけ有利には硬質合金（超硬合金、タングステン鋼等）からなる。金属摩耗によるワークピースの汚染を回避しなければならないクリティカルな適用では、硬質化合プラスチック、とりわけガラス繊維またはカーボン繊維強化ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）または他の熱または熱硬化性化合ブラスチックからなるスリーブ１２を使用するのが有利である。さらに摩耗強度の高いおよび／または動摩擦の小さい材料、例えば繊維強化ポリアミド（ナイロン）、アラミド（ＰＡＩ、ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニル（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）からなるものも有利である。
【０１２６】
ピン１１が回転可能なスリーブ１２を支持し、スリーブはロータディスク５の回転時に発生する、ギヤホイール７ａ／７ｂとロータディスク５の外側歯部との間の相対運動の共回転に従うことのできるように構成されたピンリングの実施例がとくに有利である。スリーブ１２がとくに軽く低摩耗でピン１１で回転できるようにするため、スリーブ１２を複数のピースから構成することができる。この場合、外側は前記の適切な硬質材料からなり、ロータディスク５と係合し、内側は動摩擦係数の小さい材料（例えばポロプロピレンＰＰ、ポリエチレンＰＥ、ポリアミド｛ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６｝、ポリエチレンエステルＰＥＴ、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ（テフロン）、ポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ等）からなる。内側摩擦層は、内側被覆の形態、プレスまたは接着された内側スリーブまたは内側リングの形態に構成することができる。
【０１２７】
スリーブ１２は有利にはピン１１のねじ留めされたキャップにより、または外側ピンリング７ａ／７ｂ全体と結合したリングによりルーズに垂直に案内される。したがってスリーブがピンから脱落することはなく、このピン上を多少の遊びを以て垂直方向に同形に、一つの平面で案内することができる。
【０１２８】
ロータディスク５は有利には硬化材料（例えば硬化スチール）からなり、ピンリング７ａ／７ｂのスリーブ１２との外側歯部の係合面は非常に小さい。このことによりピンスリーブ１２は大きな摩耗を受ける。とりわけ外側ピンリング７ａの摩耗が大きい。なぜならそこでは高められたトルクが伝達されるからである（比較的に大きな梃子）。
【０１２９】
有利には多重に溝切りされたスリーブ１２が使用される。なぜなら摩耗後に別の溝１５を使用することができ、スリーブ全体を交換する必要がないからである。図１０Ｆは、例えばスリーブ１２の上側の溝が損耗した後に下側の溝が使用されていることを示す。使用される溝１５の選択は、有利にはピンリング７ａと７ｂの高さ調整９の後にロータディスクを相応の溝に装填することによって行われる。
【０１３０】
ＰＰＧ研磨法では、被覆部の設けられたロータディスクが使用される。この被覆部はロータディスクの（金属）コアが作業層の研磨剤と接触するのを阻止する。ワークピースをＰＰＧ研磨法により加工する間、ロータディスクは作業スリット内の作業層（研磨布）上で研磨される。このときにロータディスクの被覆部にはせん断力および摩擦力が発生する。被覆部の輪郭エッジではこの力がとくに大きく、とりわけ有害な剥離力が発生する。被覆部の剥離またはロータディスク層の輪郭エッジでの大きな摩耗を回避するために、被覆部、本発明では部分面の被覆部が次のように構成される。すなわち、輪郭エッジの長さができるだけ短く、輪郭の経過ができるだけ小さな曲率を有するように構成される。したがって有利には、ロータディスクの外側歯部の経過に沿ったリング状の領域が被覆されないままである。例えばこの被覆部は円形に構成され、外側歯部の谷までしか伸長していない。とりわけ有利には、この種の円形被覆部の直径は、外側歯部の谷径よりもやや小さい。（一方、被覆部のない領域は、ロータディスクの湾曲のために、露出している金属ロータディスクコアの部分が研磨布のダイヤモンドと接触するまで大きくてはならない。外側歯部の谷内で被覆されないままの歯に加えて、露出したリング状領域の幅は有利には０から５ｍｍである。）
【０１３１】
ロータディスクをワークピースオーバフロー領域で案内するために、溝切りされたピンスリーブまたはピンの形態にある本発明の有利な実施形態では、案内溝は外側歯部の歯面に沿ってだけロータディスクと接触する。したがって溝切りされたピンまたはピンスリーブがロータディスクの被覆部と接触することはない。これにより被覆部は温存され、付加的な摩耗に曝されない。とくに有利にはロータディスクの被覆部は、層硬度が５０から９０Ｓｈｏｒｅ Ａ、とくに有利には６０から７０Ｓｈｏｒｅ Ａの熱硬化性ポリウレタン・エラストマーを有する。
【０１３２】
図１１は、本発明の第２の方法を実施するための装置の実施例を示す。ここでは、ロータディスクの案内が、リング状に除去された作業層によって行われる。すなわち作業層のリング状領域または作業層を含まない作業層支持体のリング状領域によって行われる。本発明の第２の方法を実施するのに適する作業層は有利には、厚い支持体層２ａ（下側）２ｂ（上側）および薄い作業層３ａと３ｂｊからなり、作業層が研磨剤を含み、材料切削に作用する。ロータディスクの案内はこの実施例では次のようにして達成される。すなわち作業層３ａと３ｂは、所望のワークピースオーバフローが達成されるようにセットバックされており、しかし作業層支持体２ａ（下側作業層）と２ｂ（上側作業層）は作業ディスクの縁部まで、またはそれを越えて形成されており、これによりロータディスク５は作業層支持体２ａまたは２ｂの一方に支持されて、それ以上の湾曲が阻止され、僅かな大きさ１６しか撓むことができないようにして達成される。図１１Ｂは、作業層の摩耗１４ａ，１４ｂが進んでも湾曲が効果的に制限されていることを示す。本発明の方法を実施するのに適する作業層の有効高さが小さいので、ロータディスク５の最大湾曲は有利には、その外側歯部１０がピンリング７ａ（外側）および７ｂ（内側、図示せず）のピンスリーブ１２に常に係合しているほど小さい。
【０１３３】
作業層を備える作業層支持体を部分的に被覆することは、とりわけ製造技術的に面倒である。
【０１３４】
したがって図１１Ｃの構成でとくに有利には、作業層３ａ（下側）と３ｂ（上側）および作業層支持体２ａと２ｂがワンピースであり、所要のワークピースオーバフロー６のための所望の大きさまで全面で使用され、付加的なリング１８ａ（下側作業ディスク）および１８ｂ（上側作業ディスク）が取り付けられている。
【０１３５】
有利には、作業層の外側エッジの外に取り付けられる外側リング１８ａと１８ｂ（図１１Ｃ）、および作業層の内側エッジ内に取り付けられる内側リング（図示せず）が使用される。
【０１３６】
ここで有利には外側リングと内側リングは同じリング幅を有する。なぜならワークピースオーバフローの程度は外側と内側とで通常は同じだからである。
【０１３７】
ここで外側リングの内径は、作業層３ａ／３ｂを備える作業層支持体２ａ／２ｂの外径と同じか、またはそれより大きい。内側リングの外径は、作業層３ａ／３ｂを備える作業層支持体２ａ／２ｂの内径と同じか、またはそれより小さい。
【０１３８】
とくに有利には、外側リングの外側縁部および内側リングの内側縁部は、作業ディスク４ａ（下側）と４ｂ（上側）の外側エッジないし内側エッジを越えて突出しており、外側ピンリング（７ａ）と内側ピンリング７ｂ（図示せず）上にあるスリーブ１２のできるだけ近傍にある。これによりロータディスクの案内はできるだけ大きな領域にわたって行われ、ロータディスクの最大の湾曲は非常に小さくなる（図１１Ｃの１６）。
【０１３９】
本発明は有利には半導体ウェハに関連するものである。
【０１４０】
従来技術によるＰＰＧによって作製される半導体ウェハは一連の不所望な特性を有する。この不所望な特性は、半導体ウェハの高負荷での適用を妨げる。
【０１４１】
図１２Ｄに示したように半導体ウェハ１が、オーバフロー６のときに湾曲（１７）するロータディスク５の収容開口部２５から移動し、作業スリットに再進入しても、半導体ウェハの破壊２３、ドータディスクの損傷、またはプラスチックインサート２０の損失２２には必ずしもつながらない。しばしば半導体ウェハは、短時間だけ非常に高まった圧力の下でだけ下側３ａまたは上側作業層３ｂの外側縁部または内側縁部を越えるように強制され、作業スリットへの再進入の際にロータディスクの収容開口部２５に飛び込むように戻る。このことにより縁部領域に短時間だけの高まった研磨作用が発生し、このことはオーバフロー領域で厚さを特徴的に低減させる。
【０１４２】
図１４Ａは、本発明の方法により加工されていない半導体ウェハの厚さプロフィールを示す。プロットされているのは、半径Ｒ（単位ｍｍ）に対する局所的厚さＤ（単位μｍ）である。半導体ウェハが作業スリットに再進入する個所では研磨作用が作業層の縁部（３８）によって高まり、厚さが減少している（３５）。ロータディスクの収容開口部における半導体ウェハの固有回転に基づいて、この「再進入マーク」は半導体ウェハを中心に間隔（３８）をおいて円形状に分布する。半導体ウェハがこの収容開口部へ強制的に戻り跳躍することによって、プラスチックインサート２０がしばしば局所的に損傷を受け、通常は粗化される。ロータディスクの収容開口部２５における半導体ウェハの固有回転は、摩擦の増大により抑制され、オーバフロー領域では一つの平坦部４０しか発生しない（図１４Ｃ、左）。この平坦部は半導体ウェハの半径方向厚さプロフィールにおいて片側（非対称）の厚さ減少を示す（図１４Ｃ、右）。図１４ｃは、左に半導体ウェハの平面図を、右に切断軸Ａ−Ａ’に沿って得られた半導体ウェハの厚さプロフィールを示す。
【０１４３】
さらに本発明のＰＰＧ法によって加工されない半導体ウェハではしばしば、ＰＰＧ加工による加工マーク（研磨溝）が非等方性に分布する。３７は、半導体ウェハのオーバフロー領域における研磨工具運動に沿った優先方向により刻まれた研磨マークを示す（図１４Ｄ，左）。これらのマークは、リング状の作業ディスクの外側縁部と内側縁部の湾曲により、半導体ウェハの縁部に向かってもっぱら接線方向に延在していることが分かる。この非等方性の仕上げは必ずしも半導体ウェハの非対称の厚さまたは形状変化として発生するのではなく、局所的に高まった粗度および表面下損傷として現れる（図１４Ｄ、右の厚さプロフィール３９）。
【０１４４】
本発明の方法により加工された半導体ウェハではロータディスクがストレスなしで運動面を案内される。この半導体ウェハは上記のような欠陥を備えていない（図１４Ｂ）。厚さプロフィールは対称であり、半導体ウェハの表面は等方性に仕上げられており、局所的な粗化、過度の研磨マークまたは縁部領域の平坦化も発生しない。不利であるのはときどき、半導体ウェハの厚さが縁部領域に向かって僅かに減少するのが観察されることである。しかしその大きさと曲率は、本発明により加工された半導体ウェハの高品質を格別に損なうものではない（図１４Ｂの左）。
【０１４５】
したがって本発明の方法により、半導体ウェハは等方性、回転対称性、平坦性、および一定の厚さに関してとくに良好な特性を有し、とりわけ要求の高い適用に適する。
【実施例】
【０１４６】
例として研磨機械Peter Wolters AC-1500P3を使用した。この装置の技術的特徴は、DE 10007389 A1に記載されている。
【０１４７】
これと強固に結合した研磨剤を備える研磨布が使用される。このような研磨布は、US 6,007,407 AおよびUS 5,958,794 Aに開示されている。
【０１４８】
加工すべきワークピースとして、直径が３００ｍｍの単結晶シリコンウェハが使用された。このシリコンウェハは９１５μｍの初期厚を有する。ＰＰＧ研磨では、９０μｍの材料切削が行われる。したがって加工後のシリコンウェハの最終厚は８２５μｍである。
【０１４９】
使用されたロータディスクは、厚みが６００μｍのスチールコアを有し、それぞれ片側１００μｍの厚さのＰＵ摩耗保護層により両面が被覆されている。
【０１５０】
作業ディスクの選択されたプロセス圧は種々の負荷状況でシミュレートして１００〜３００ｄａＮであり、平均切削率は１０〜２０μｍ／分であった。
【０１５１】
冷却剤として脱イオン水（ＤＩ水）が使用された。流量はそれぞれ生じる切削率に応じて３から２０リットル／分であり、そこから加工中に種々異なる入熱が生じた。
【０１５２】
第１の例で相応のプロセスが、ロータディスク案内なしで行われた。
【０１５３】
すでに第一回の走行で、ロータディスクからスリーブの剥離、研磨タイルまたはその一部の剥離によりシリコンウェハの縁部が損傷した。
【０１５４】
第２の例では、研磨布被覆の除去されたプロセスが行われた。
【０１５５】
ここではシリコンウェハに損傷は生じなかったが、外側縁部領域では半導体ウェハがやや粗化された。シリコンウェハの幾何形状は正常であった。
【０１５６】
第２の例では、溝切りされたピンスリーブによる外側ピンリング上でのロータディスク案内によってプロセスが行われた。
【０１５７】
シリコンウェハは良好な幾何形状、ディスク縁部までの均質な研磨像を示し、半導体ウェハエッジの損傷はなかった。ロータディスク、インサート、被覆部の損傷／粗化もなく、外側研磨タイルの衝突ないし剥離もない多数の走行が可能であった。
【符号の説明】
【０１５８】
１ ワークピース（とりわけ半導体ウェハ）
２ａ 下側作業層支持体
２ｂ 上側作業層支持体
３ａ 下側作業層
３ｂ 上側作業層
４ａ 下側作業ディスク
４ｂ 上側作業ディスク
５ワークピース用の案内ケージ（ロータディスク）
６ ワークピースオーバフロー
７ａ 外側ピンリング／ギヤホイール
７ｂ 内側ピンリング／ギヤホイール
８ マシンベース
９ ピンリング高さ調整
１０ ワークピース案内ケージの外側歯部
１１ ピン
１２ ピンスリーブ
１３ａ 下側ロータディスク案内部
１３ｂ 上側ロータディスク案内部
１４ａ 下側作業層の損耗による厚さ減少
１４ｂ 上側作業層の損耗による厚さ減少
１５ 溝
１６ ワークピース案内ケージの制限された歪み
１７ 案内ケージからのワークピースの突出
１８ａ ワークピースオーバフロー／リング下側で分離された作業層支持体
１８ｂ ワークピースオーバフロー／リング上側で分離された作業層支持体
１９ 案内ケージ支持リングの高さ調整
２０ プラスチック成形部（インサート）
２１ 案内ケージからのワークピースの移動
２２ 案内ケージからのプラスチック成形部の飛び出し
２３ 半導体ウェハの破損
２４ オーバフローした半導体ウェハの縁部領域
２５ 半導体ウェハ用の収容開口部
２６ 案内装置の再調整
２７ 収容開口部内の半導体ウェハの遊び
２８ 部分（詳細表示）
２９ ロータディスクの摩耗保護層
３０ ロータディスクの（スチール）コア
３１ 支持リング
３２ ロータディスク用の案内装置の開口部
３３ ロート状の溝開口部
３４ ピンスリーブ用のロータディスク案内部内の開口
３５ 作業層縁部における過度の研磨作用のため厚さの減少した半導体ウェハ
３６ 半導体ウェハの厚さの僅かな減少
３７ 加工跡（研磨剤なし：異方性の粗度）
３８ ワークピースオーバフロー時に作業層の縁部を越える半導体ウェハの領域
３９ 高められた粗度
４０ 縁部領域における半導体ウェハの厚さの局所的減少
４１ ワークピース案内ケージの制限されない歪み
４２ 両面加工機械
４３ 上側旋回アーム
４４ ベース
４５ 旋回装置
４６ 回転軸
４８ スリーブの案内部
５０ スリーブの周囲にあるショルダ
５２ 案内面
５６，５８ 溝の側面
６０ 溝エッジの斜面
６２ ワークピース
６４ 作業スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側作業ディスク（４ｂ）と下側作業ディスク（４ａ）とを備え、平坦なワークピース（１）を両面加工する装置であって、
両方の作業ディスク（４ａ，４Ｂ）の少なくとも一方は駆動部によって回転駆動可能であり、
前記作業ディスク（４ａ，４Ｂ）はその間に作業スリット（６４）を形成し、該作業スリットの中には、少なくとも一つの被加工ワークピース（１）のための少なくとも一つの切欠部（２５）を備える少なくとも一つのロータディスク（５）が配置されており、
該少なくとも一つのロータディスク（５）は周囲に歯部（１０）を有し、ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つが回転されるときに、前記歯部によって前記ロータディスクは内側および外側のギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）において回転され、
前記ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）はそれぞれ複数のギヤ構成体またはピン構成体を有し、それらの構成体と前記ロータディスク（５）の歯が回転時に係合し、
前記ピン構成体の少なくとも一つは少なくとも一つの案内部（４８）を有し、該案内部により少なくとも一つのロータディスク（５）の縁部の運動が少なくとも軸方向に制限される装置において、
一つの案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つのショルダ（５０）によって形成され、該ショルダの直径はピン構成体の第１の比較的大きな直径と第２の比較的小さな直径との間にあり、
別の案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つの溝（１５）の側面（５６，５８）によって形成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記少なくとも一つの溝（１５）は、前記ピン構成体の比較的に直径の大きな領域に形成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、
前記ピン構成体の比較的小さな直径は、前記ショルダから始めって直径を拡大することなく前記ピン構成体の自由端部に終端する、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の装置において、
前記ピンリング（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つのピン構成体が、それぞれ一つのピンと、該ピンに回転可能に支承されたスリーブ（１２）から形成されており、
前記スリーブ（１２）の少なくとも一つは外周に案内部（４８）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの案内部（４８）は、半径方向に延在する少なくとも一つの案内面（５２）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのピン構成体は、軸方向に相互に離間し、該ピン構成体の周囲に延在する複数の溝（１５）を有し、
該溝の側面（５６，５８）は、少なくとも一つのロータディスク（５）の縁部の運動をそれぞれ軸方向に制限する、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記溝（１５）は種々異なる幅（ｗ）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの溝（１５）は、前記少なくとも一つのロータディスク（５）の厚さより０．１ｍｍから０．５ｍｍ大きい幅（ｗ）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのショルダ（５０）または溝（１５）は、周回する少なくとも一つの斜面（６０）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記斜面（６０）は、前記ショルダ（５０）または溝（１５）に対して１０゜から４５°の開口角を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５から１０までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの案内面（５２）は、少なくとも一つの周回する斜面（６０）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
前記斜面（６０）は、前記案内面（５２）に対して１０゜から４５°の開口角を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのショルダ（５０）または溝（１５）は、少なくとも一つの丸められたエッジを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項５から１３までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの案内面（５２）は、少なくとも一つの丸められたエッジを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのロータディスク（５）は非金属材料からなる、ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項記載の装置において、
前記ギヤホイールまたはピンリングは、高さ調整できるホルダの上に支承されており、リフト装置が前記ホルダに対して設けられている、ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工する、請求項１から１６までのいずれか一項記載の装置の使用法。
【請求項１８】
複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工する方法であって、
各半導体ディスク（１）が、リング状の外側駆動ディスク（７ａ）およびリング状の内側駆動ディスク（７ｂ）によって回転される複数のロータディスク（５）のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、
一方、半導体ウェハ（１）は、回転する２つのリング状作業ディスク（４ａ，４ｂ）の間で材料切削加工され、前記作業ディスク（４ａ，４ｂ）は作業層（３ａ，３ｂ）を有しており、
前記ロータディスク（５）および／または半導体ウェハ（１）の面（６）の一部は加工中に、前記作業層（３ａ，３ｂ）により境界を画定された作業スリットを一次的に離れる方法において、
該作業スリット内に前記２つの作業ディスク（４ａ，４ｂ）はそれぞれ一つのリング状領域（１８ａ，１８ｂ）を有し、
該リング状領域は前記作業層（３ａ，３ｂ）を含んでおらず、かつ前記ロータディスク（５）の案内を、該ロータディスクおよび／または前記半導体ウェハ（１１）が前記作業スリットからオーバフローする際に保証する、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法であって、
材料切削加工時には半導体ウェハ（１）が両面で研磨され、
各作業ディスク（４）は、研磨材料を備える作業層を有する方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法であって、
材料切削加工時には、シリカゾルを含有する分散液を供給して両面つや出し仕上げが行われ、
各作業ディスク（４）は研磨布を作業層（３）として有する方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の方法であって、
ロータディスク（５）の案内は、リング状にセットバックされた作業層（３ａ，３ｂ）によって行われ、
これにより所望のワークピースオーバフロー（６）が達成され、作業層支持体（２ａ，２ｂ）は作業ディスクの縁部まで、またはこれを越えるまで形成されている方法。
【請求項２２】
請求項１８記載の方法であって、
作業層（３ａ，３ｂ）と作業層支持体（２ａ，２ｂ）は所要のワークピースオーバフロー（６）のために全面で使用され、付加的に下側リング（１８ａ）が下側作業ディスク（４ａ）に、上側リング（１８ｂ）が上側作業ディスク（４ｂ）に取り付けられており、前記リングは作業層を支持しない方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法であって、
外側リング（１８ａ，１８ｂ）は作業層の外側エッジの外に、内側リングは作業層の内側エッジの中に取り付けられている方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、
外側リングと内側リングは同じリング幅を有する方法。
【請求項２５】
請求項２３記載の方法であって、
外側リングの内径は、作業層（３ａ，３ｂ）を備える作業層支持体（２ａ，２ｂ）の外径と同じか、またはそれより大きく、
内側リングの外径は、作業層（３ａ，３ｂ）を備える作業層支持体（２ａ，２ｂ）の内径と同じか、またはそれより小さい方法。
【請求項１】
上側作業ディスク（４ｂ）と下側作業ディスク（４ａ）とを備え、平坦なワークピース（１）を両面加工する装置であって、
両方の作業ディスク（４ａ，４Ｂ）の少なくとも一方は駆動部によって回転駆動可能であり、
前記作業ディスク（４ａ，４Ｂ）はその間に作業スリット（６４）を形成し、該作業スリットの中には、少なくとも一つの被加工ワークピース（１）のための少なくとも一つの切欠部（２５）を備える少なくとも一つのロータディスク（５）が配置されており、
該少なくとも一つのロータディスク（５）は周囲に歯部（１０）を有し、ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つが回転されるときに、前記歯部によって前記ロータディスクは内側および外側のギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）において回転され、
前記ギヤホイールまたはピンリング（７ａ，７ｂ）はそれぞれ複数のギヤ構成体またはピン構成体を有し、それらの構成体と前記ロータディスク（５）の歯が回転時に係合し、
前記ピン構成体の少なくとも一つは少なくとも一つの案内部（４８）を有し、該案内部により少なくとも一つのロータディスク（５）の縁部の運動が少なくとも軸方向に制限される装置において、
一つの案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つのショルダ（５０）によって形成され、該ショルダの直径はピン構成体の第１の比較的大きな直径と第２の比較的小さな直径との間にあり、
別の案内部（４８）が、前記ピン構成体の周囲に延在する少なくとも一つの溝（１５）の側面（５６，５８）によって形成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記少なくとも一つの溝（１５）は、前記ピン構成体の比較的に直径の大きな領域に形成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、
前記ピン構成体の比較的小さな直径は、前記ショルダから始めって直径を拡大することなく前記ピン構成体の自由端部に終端する、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の装置において、
前記ピンリング（７ａ，７ｂ）の少なくとも一つのピン構成体が、それぞれ一つのピンと、該ピンに回転可能に支承されたスリーブ（１２）から形成されており、
前記スリーブ（１２）の少なくとも一つは外周に案内部（４８）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの案内部（４８）は、半径方向に延在する少なくとも一つの案内面（５２）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのピン構成体は、軸方向に相互に離間し、該ピン構成体の周囲に延在する複数の溝（１５）を有し、
該溝の側面（５６，５８）は、少なくとも一つのロータディスク（５）の縁部の運動をそれぞれ軸方向に制限する、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記溝（１５）は種々異なる幅（ｗ）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの溝（１５）は、前記少なくとも一つのロータディスク（５）の厚さより０．１ｍｍから０．５ｍｍ大きい幅（ｗ）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのショルダ（５０）または溝（１５）は、周回する少なくとも一つの斜面（６０）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記斜面（６０）は、前記ショルダ（５０）または溝（１５）に対して１０゜から４５°の開口角を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５から１０までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの案内面（５２）は、少なくとも一つの周回する斜面（６０）を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
前記斜面（６０）は、前記案内面（５２）に対して１０゜から４５°の開口角を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのショルダ（５０）または溝（１５）は、少なくとも一つの丸められたエッジを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項５から１３までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つの案内面（５２）は、少なくとも一つの丸められたエッジを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項記載の装置において、
前記少なくとも一つのロータディスク（５）は非金属材料からなる、ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか一項記載の装置において、
前記ギヤホイールまたはピンリングは、高さ調整できるホルダの上に支承されており、リフト装置が前記ホルダに対して設けられている、ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工する、請求項１から１６までのいずれか一項記載の装置の使用法。
【請求項１８】
複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工する方法であって、
各半導体ディスク（１）が、リング状の外側駆動ディスク（７ａ）およびリング状の内側駆動ディスク（７ｂ）によって回転される複数のロータディスク（５）のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、
一方、半導体ウェハ（１）は、回転する２つのリング状作業ディスク（４ａ，４ｂ）の間で材料切削加工され、前記作業ディスク（４ａ，４ｂ）は作業層（３ａ，３ｂ）を有しており、
前記ロータディスク（５）および／または半導体ウェハ（１）の面（６）の一部は加工中に、前記作業層（３ａ，３ｂ）により境界を画定された作業スリットを一次的に離れる方法において、
該作業スリット内に前記２つの作業ディスク（４ａ，４ｂ）はそれぞれ一つのリング状領域（１８ａ，１８ｂ）を有し、
該リング状領域は前記作業層（３ａ，３ｂ）を含んでおらず、かつ前記ロータディスク（５）の案内を、該ロータディスクおよび／または前記半導体ウェハ（１１）が前記作業スリットからオーバフローする際に保証する、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法であって、
材料切削加工時には半導体ウェハ（１）が両面で研磨され、
各作業ディスク（４）は、研磨材料を備える作業層を有する方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法であって、
材料切削加工時には、シリカゾルを含有する分散液を供給して両面つや出し仕上げが行われ、
各作業ディスク（４）は研磨布を作業層（３）として有する方法。
【請求項２１】
請求項１８記載の方法であって、
ロータディスク（５）の案内は、リング状にセットバックされた作業層（３ａ，３ｂ）によって行われ、
これにより所望のワークピースオーバフロー（６）が達成され、作業層支持体（２ａ，２ｂ）は作業ディスクの縁部まで、またはこれを越えるまで形成されている方法。
【請求項２２】
請求項１８記載の方法であって、
作業層（３ａ，３ｂ）と作業層支持体（２ａ，２ｂ）は所要のワークピースオーバフロー（６）のために全面で使用され、付加的に下側リング（１８ａ）が下側作業ディスク（４ａ）に、上側リング（１８ｂ）が上側作業ディスク（４ｂ）に取り付けられており、前記リングは作業層を支持しない方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法であって、
外側リング（１８ａ，１８ｂ）は作業層の外側エッジの外に、内側リングは作業層の内側エッジの中に取り付けられている方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、
外側リングと内側リングは同じリング幅を有する方法。
【請求項２５】
請求項２３記載の方法であって、
外側リングの内径は、作業層（３ａ，３ｂ）を備える作業層支持体（２ａ，２ｂ）の外径と同じか、またはそれより大きく、
内側リングの外径は、作業層（３ａ，３ｂ）を備える作業層支持体（２ａ，２ｂ）の内径と同じか、またはそれより小さい方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−９９８３０（Ｐ２０１０−９９８３０Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２４３３０８（Ｐ２００９−２４３３０８）
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【出願人】（５０８０８５４８６）ペーター ヴォルタース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (3)
【氏名又は名称原語表記】Ｐｅｔｅｒ Ｗｏｌｔｅｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｕｅｓｕｍｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ９６， Ｄ−２４７６８ Ｒｅｎｄｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４３３０８（Ｐ２００９−２４３３０８）
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【出願人】（５０８０８５４８６）ペーター ヴォルタース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (3)
【氏名又は名称原語表記】Ｐｅｔｅｒ Ｗｏｌｔｅｒｓ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｕｅｓｕｍｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ９６， Ｄ−２４７６８ Ｒｅｎｄｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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