CN1268420A - 用于研磨工件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

由环状薄片构成的工件23围绕其中心轴L1旋转。每个盘状旋转研磨轮27和28,在围绕大致与工件的平面平行并与工件的径向垂直的方向上延伸的轴L3旋转时,会沿着工件外周边部23a在工件的正反面上进行相对进给移动。结果,通过每个旋转研磨轮27和28的外周边表面对工件的外周边部23a进行研磨。此时,用于进行粗研磨和精研磨的两个研磨轮27和28最好为盘状旋转研磨轮,并通过同一平台进行粗研磨和精研磨。

Description

用于研磨工件的方法和装置

本发明涉及一种用于研磨工件的方法和装置，更具体的涉及一种用于研磨作为半导体晶片的由环状薄片构成的工件的外周边表面的方法和装置。

通常，在对由环状薄片构成的此种类型的工件进行研磨时，已经采用了图16中所示的研磨方法。即，在此传统的方法中，工件71围绕其中心轴L1进行旋转，且移动研磨轮72，从而在围绕与工件71的中心轴L1平行的轴L2旋转的同时向着工件71的外周边部71a进给。其结果，通过所形成的研磨轮72的外周边的凹陷的轮表面72a对工件71的外周边部71a进行研磨。

然而，通过研磨工件的传统的方法，由于通过成形的研磨轮72的凹陷的轮表面72a对工件71的外周边部71a进行研磨时，成形研磨轮72的凹陷轮表面72a易于被磨损，其结果是轮廓容易产生变形。为此，特别是在精加工时，通过单个的成形研磨轮72，很难维持多样性的工件71的外周边部71a的恒定的加工精度，这就需要频繁的替换成形研磨轮72，从而有损加工精度并增大加工成本。

本发明正是针对在现有技术中存在的上述的问题而提出的。其目的在于提供一种用于研磨工件的方法和装置，从而可在维持恒定的加工形状精度的情况下研磨工件的外周边部，并且不需要频繁的替换研磨轮。

为了实现上述的目的，根据本发明的第一方面，其提供一种用于研磨工件的方法，将由环形薄片构成的工件围绕其中心轴进行旋转，每个盘状旋转研磨轮，在围绕基本上平行工件表面的轴旋转时，沿工件的外周边部在工件的正反面上进行相对的进给移动。结果，通过每个旋转研磨轮的外周边轮面对工件的外周边部进行研磨。

在此情况下，术语“旋转研磨轮”包含垫，而术语“研磨”包含抛光。并且，这些术语同样用在下面的描述中。

另外，通过进行上述的相对进给移动，从而沿工件的厚度方向在要被研磨的边部的预定结构的至少一部分上连续移动研磨轮。

为此，与传统的通过成形研磨轮对工件的外周边部进行研磨的方法相比，每个旋转研磨轮的轮表面的轮廓不易发生变形，从而不必要频繁的替换旋转研磨轮。相应的，可降低旋转研磨轮的材料成本。另外，由于每个旋转研磨轮的表面轮廓不易于发生变形，可高精度的将工件的外周边部研磨成恒定的加工形状。

另外，通过控制工件和旋转研磨轮的相对进给控制和借助同一个研磨轮从而将工件的边部加工成任意的形状。

在根据本发明的研磨工件的方法中，通过设置旋转研磨轮的轴，从而使其与工件的径向垂直。为此，实现了工件的旋转，从而转动旋转研磨轮的外周边表面。换句话说，工件23在旋转研磨轮的宽度方向上进行相对移动。相应的，通过有效利用旋转研磨轮的外周边轮表面的整个宽度而对工件的全部外周边部进行研磨。

在根据本发明的研磨工件的方法中，旋转研磨轮由两个用于粗研磨和精研磨的研磨轮构成，分别通过研磨轮进行粗研磨和精研磨。为此，可连续并高精度的分别对工件的外周边部进行粗研磨和精研磨。

在根据本发明的研磨工件的方法中，通过同一操作台对工件的外周边部进行粗研磨和精研磨。为此，无须将工件移到另外的操作台上或移动工件的支架，并在被设置在同一操作台上的情况下连续的对外周边部进行粗研磨和精研磨。因此，可维持工件的位置精度并提高工作效率。另外，不用单独的提供用于粗研磨和精研磨的操作台，这样简化了研磨设备的结构，从而可将研磨装置制造的精巧。

在根据本发明的研磨工件的方法中，通过将二氧化硅的颗粒相黏结成固结磨粒而形成的旋转研磨轮被用做精研磨的旋转研磨轮。为此，借助二氧化硅的还原作用的化学反应可将工件的外周边部研磨成精细的研磨表面。

在根据本发明的对工件进行研磨的方法中，在通过使用旋转研磨轮对工件的外周边部进行粗研磨和精研磨后，通过使用盘状的抛光垫和抛光膏进行最后的精加工。为此，使用相对软的抛光垫，且抛光膏可对工件的加工部分起到冷却的作用。因此，可增大工件的外周边部的研磨表面精细度并实现超高精度的研磨。

在根据本发明的对工件进行研磨的方法中，对工件的外周边部进行研磨。

相应的，可在对外周边部进行研磨过程中可获得上述的实际优点。

在根据本发明的对工件进行研磨的方法中，对在其中心具有圆孔的工件的内周边部进行研磨。

相应的，在对内周边部进行研磨的过程中可获得上述的使用优点。

在根据本发明的对工件进行研磨的方法中，在通过使用盘状旋转研磨轮进行研磨之前使用将用于柱形研磨的旋转研磨轮围绕平行于工件的中心轴的轴进行旋转，从而通过柱形研磨对工件的边部进行粗加工。

相应的，由于在前序的工艺中采用了每单位时间保证研磨大量工件的通过柱形研磨的粗加工，从而可有效的进行研磨。因此，由于柱形研磨为粗切割，即使用于柱形研磨的旋转研磨轮的外周边表面的轮廓稍微的损坏，也不会影响加工的精度。

在此情况下，用于柱形研磨的旋转研磨轮包含成形的研磨轮。

在根据本发明的第二方面中，所提供的用于研磨工件的方法，其特征在于由环形薄片构成的工件围绕其中心轴旋转，同时用于柱形研磨的旋转研磨轮围绕与工件的中心轴平行的轴同时旋转，从而通过柱形研磨对工件的边部进行粗切割，而盘状旋转研磨轮，在围绕基本上平行工件的平面并与工件的径向垂直的方向上延伸的轴旋转时，沿工件的边部在工件的正反的表面上进行相对的进给移动，从而通过盘状旋转研磨轮的外周边表面对工件的边部进行研磨。

相应的，由于在前序的工艺中提前对工件的边部进行粗切割，从而可高效的对工件的边部进行后续的研磨过程。另外，不会对盘状旋转研磨轮的轮表面造成磨损，从而不必要频繁的替换旋转研磨轮，并可高精度的将工件的边部研磨成恒定的加工形状。

在根据本发明的对工件进行研磨的方法中，两个研磨轮包含一个用于粗研磨的轮和另外一个用于精研磨的轮，都为盘状的旋转研磨轮，在粗切割后进行粗研磨和精研磨。

相应的，通过分为粗研磨和精研磨可高精度的高效的对工件的边部进行研磨，通过共同使用加工操作台可使设备的结构简化和精巧。

另外，根据本发明的第三方面，所提供的用于研磨工件的装置包含：工件固定装置，用于将由环形薄片构成的工件进行固定并用于围绕其轴旋转工件；研磨装置，其具有盘状的旋转研磨轮，并在当围绕基本上平行工件的表面的轴旋转时用于使得旋转研磨轮沿工件的边部在工件的正反表面上进行相对的进给移动，从而对工件的边部进行研磨。

相应的，可获得这样的一种装置，其中不会使研磨轮的表面受到磨损，从而不必频繁的替换研磨轮，并如上所述可将工件的外周边部或内周边部研磨成具有高精度的恒定的加工形状。

另外，通过工件和旋转研磨轮的相对的进给控制可通过同一研磨轮将工件的边部加工成任意的形状。

在根据本发明的用于研磨工件的装置中，通过液压轴承构成用于导引工件的相对移动的导引机构和用于进行加工的旋转研磨轮。

相应的，当研磨轮和工件相对移动时，例如，沿工件的旋转轴的Z方向和与其垂直的Y方向上，通过包含液压轴承的导引机构可平滑的进行研磨轮和工件的相对移动。相应的，可防止在研磨轮和工件的相对移动期间发生震动，从而可提高工件的研磨表面的加工精度。

另外，根据本发明的第四方面，旋转研磨轮，当在一个方向上旋转时，被从其工件的正面开始向着工件边部移动进给然后向着顶部移动，接着，旋转研磨轮，当在相反的方向上旋转时，被从工件的背面开始向着工件的边部进行移动，然后向着顶部移动，从而可对边部的反面进行研磨。

根据此研磨方法，由于可交叉的对工件边部的正反面进行研磨，从而在正面侧和反面侧上可描绘出对称的移动轨迹，并可根据在边部出现的晶面角通过对正面和反面侧进行相同的变化而进行研磨，并可防止在边部的正面侧和反面侧之间发生研磨面粗糙度的变化。因此，可高精度的对工件的边部进行均匀的研磨。

图1为研磨装置的一个实施例的部分结构平面示意图；

图2为图1中的研磨装置的放大部分和重要部分放大平面示意图；

图3为图1中所示的研磨装置的主要部分的放大截面示意图；

图4A到4C为以工艺顺序对工件的外周边部进行研磨的方法的示意图；

图5A和5B为粗切割过程的正视图和平面图；

图5C为用于粗切割过程的旋转研磨轮的一个变形的侧视图；

图6A和6B为粗研磨过程的正视图和平面图；

图7为图6A和6B中所示的粗研磨过程的放大形式的侧视图；

图8A和8B为精研磨过程的正视图和平面图；

图9A和9B为以放大的形式描述图8A和8B中所示的精研磨过程的部分侧面视图；

图10为图1中所示的研磨装置的工件固定装置的一个变形的放大横截面图；

图11为图1中所示的研磨装置的研磨机构的一个变形的放大平面视图；

图12A到12C为研磨轮磨头的变形的平面图；

图13为研磨过程的一个变形的横截面图；

图14为研磨装置的一个变形的正面视图；

图15为图14中所示的研磨装置的一个变形的平面图；

图16为用于描述对工件进行研磨的传统方法的示意图。

下面将参考图1到9B对本发明的实施例进行描述。

如图1到3中所示，在研磨装置的床21上竖直设置一个立柱22，而工件固定机构24用作工件固定装置，用于固定由环状薄片构成的诸如半导体晶片的工件23，其设置在立柱22上。对应工件固定机构24将作为研磨装置的研磨机构25设置在床21上。此研磨机构25设置有用于柱形研磨的旋转研磨轮26，用于粗切割工件23的外周边部23a，而两个盘状旋转研磨轮27和28用于对工件23的外周边部23a进行粗研磨和精研磨。

需注意的是，在此实施例中，通过将二氧化硅颗粒进行黏结而形成固结磨粒所构成的的旋转研磨轮被用于在精研磨过程中的上述的旋转研磨轮28。

在研磨机构25的左侧，在床21上设置载入台29，容纳有多个未加工工件23的箱体30被装入到此载入台29中。在载入台29的后部中装有第一工作机械手31，通过第一机械手31将未加工的工件23从箱体中一个一个的取出，并被输送到工件固定机构24。

如图1中所示，用于测量工件23的厚度的接触型厚度测量传感器202被设置在载入台29上。通过使用四个传感器件202a、202b、202c和202d，厚度测量传感器202可一次测量一个工件23的外周边的厚度，并检测缺陷工件。另外，在所测量的厚度的基础上，控制器201计算工件23的厚度方向上的中心，并确定关于在Z方向上进给工件23的参考位置。

在研磨机构25的右侧，在床21上设置载出台32，并在其底部设置一个清洗装置33。在载出台32的后部安装第二工作机械手34，通过第二工作机械手34从工件固定机构24接纳被加工的工件23，且在通过清洗装置33后，被容纳在载出台32上的箱体30中。

在载出台32上设置外径测量传感器206。需注意的是，在图1中，所示出的外径测量传感器206并未在载出台32的上面，而是为了便于描述位于其他的位置。外径测量传感器206通过使设置有感应件的邻接片206a和推进片206b与工件接触而测量工件23的外径，邻接片206a和推进片206b被分别设置在与工件的直径对应的两个点上。在所测量的外径的基础上，控制器201确认完成了对工件23的加工。

接着，将对工件固定机构24的结构进行详细的描述。如图3中所示，工件头37被支撑在立柱22的侧面上，从而借助滚动轴承通过导轨38在Z轴方向(竖直方向)上移动。旋转轴39被支撑在工件头37上，从而可围绕沿Z轴方向延伸的轴进行旋转，在底端设置有用于吸附和固定工件23的吸盘40。

在工件头37的顶部上设置工件旋转电机41，通过电机41使旋转轴39进行旋转，其顺次使得工件23被吸附并被固定在吸盘40上以围绕其中心轴L1进行旋转。Z-轴移动电机42被设置在立柱22的顶部上，通过电机42旋转滚珠丝杠43，其顺次使得工件头37在Z-轴方向上通过被固定在螺母44上的连接臂45移动。

接着，将对研磨机构25的结构进行详细描述。如图2和3中所示，通过将支撑台47设置在床21上，以便可借助滚动轴承沿一对导轨48在X-轴方向上(纵向)进行移动。通过将一个座架49设置在支撑台47上，从而可借助滚动轴承沿一对导杆50在Y-轴方向(横向)上进行移动。

将X-轴移动电机51设置在床21上，通过电机51旋转滚珠丝杠52，其使得支撑台47通过螺母53在X-方向上移动。将Y-轴移动电机54设置在支撑台47的后部，而通过电机54旋转滚珠丝杠55以将座架49通过螺母56在Y-方向上移动。对X-轴移动电机51、Y-轴移动电机54和Z-轴移动电机42进行数字控制，并在NC程序的基础上进行自动控制。

将第一研磨轮旋转电机57设置在位于左手侧的支撑台47的顶部上，而将上述的用于柱状研磨的旋转研磨轮26安装在从其上部表面伸出的电机轴58上。此用于柱状研磨的旋转研磨轮26被通过第一研磨轮旋转电机57围绕平行于工件23的中心轴L1的轴L2进行旋转。

第二研磨轮旋转电机59被设置在座架49上，并以预定的间隔将上述的用于粗研磨的盘状旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28安装在从第二研磨轮旋转电机59的左侧面上延伸出的电机轴60上。通过第二研磨轮旋转电机59使用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28围绕平行于工件23平面的轴L3进行旋转。

对研磨机构25提供接触型工件外径测量传感器203，用于在粗切割工艺后测量工件23的外径，研磨轮直径测量传感器204测量用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28的直径，Z-方向位置测量传感器205用于检测Z方向上工件23的位置。

将工件外径测量传感器203设置在第一旋转轮旋转电机57的周围，以便在粗切割工艺后测量工件23的外径。在所测量的工件23的外径的基础上，控制器201检测用于柱状研磨的旋转研磨轮26的磨损量。控制器201调节在X方向上的研磨轮26的进给量，从而在粗切割工艺中切入工件23中的深度保持恒定。另外，如果工件23未被研磨预定的量，控制器201则确定研磨轮26的磨损量大，以提醒操作者替换研磨轮26。另外，在研磨过程中用于固定传感器203的固定基座和包含旋转轴39、吸盘40的工件固定机构24会由于所产生的热量而发生膨胀，这会对测量产生负效应。为此，为了补偿由于热膨胀所造成的偏移，需要进行零位调节以调整传感器203和吸盘40之间的相对位置。通过使传感器203抵住住吸盘40的外周边部而完成此零位调节。

研磨轮直径测量传感器204被设置在用于粗研磨的旋转研磨轮27或用于精研磨的旋转研磨轮28的径向外侧，以便测量研磨轮27和28的外径。控制器201通过所测量的研磨轮27和28的外径而检测研磨轮27和28的磨损量，并调节在Y-轴方向上的研磨轮27和28的进给量和在Z轴方向上的工件23的进给量。另外，如果确定研磨轮27和28的磨损量大，控制器201提醒操作者替换研磨轮27和28。在研磨轮直径测量传感器204的情况下，为了补偿由于用于固定传感器204的固定基座、用于固定研磨轮27和28的电机轴60的热膨胀所造成的偏差，需要进行零位调节，以调节传感器204和研磨轮27和28之间的相对位置。通过使传感器204抵住被设置在用于安装研磨轮27和28的电机轴60的轴承壳上面的挡块而完成零位调节。

将Z-向位置测量传感器205设置在电机59的壳壁上，从而与吸盘40的下表面相对，并以非接触方式测量位于参考位置的吸盘40的Z-向位置，而Z-向位置测量传感器205的位置使得其与吸盘40的下表面相对，其中工件23不固定在吸盘40上。在工件23的z向位置的基础上，控制器201检测包含旋转轴39、吸盘40等的工件固定机构24由于热膨胀而在Z方向上的伸长量，并调节在Z方向上用于进给工件23的参考位置。

另外，为了维持在Y方向上工件23和研磨轮27和28之间相对位置关系的恒定，可在吸盘40的径向向外处设置Y方向位置测量传感器从而补偿由于用于研磨轮27和28的Y方向进给机构和工件固定机构24的热膨胀所产生的相对位移。在此情况下，相对设置在座架49或电机59的壳上的参考点以非接触的方式测量在Y方向参考位置的Y方向位置。另外，还可将Y方向位置测量传感器设置在座架49的侧部或电机59的壳上。在工件23的Y方向位置的基础上，控制器201检测由于热膨胀所造成的Y方向进给机构和工件固定机构24在Y方向上的延长度，并调节在Y方向上的用于进给工件23的参考位置。

接着，将对通过使用具有上述结构的研磨装置对工件23的外周边进行研磨的方法进行描述。

在研磨工件的方法中，如图4A到4C中所示，分别在三个工艺中对工件23的外周边23a进行研磨。即，首先，通过用于柱形研磨的旋转研磨轮26对工件23的外周边部23a进行粗切割，如图4A中所示。接着，如图4B中所示，在进行粗切割后对外周边部23a通过用于粗研磨的盘状旋转研磨轮27进行粗研磨。接着，在进行粗研磨后对外周边部通过用于精研磨的旋转研磨轮28进行精研磨，如图4C中所示。

相应的，将对粗切割过程进行详细描述。如图5A和5B中所示，在工件23被吸附并固定在工件固定机构24的吸盘40上的情况下移动工件23并将其设置在对应用于柱状研磨的旋转研磨轮26的高度位置。在此情况下，通过工件旋转电机41使工件23围绕轴L1进行旋转，而用于柱状研磨的旋转研磨轮26被围绕平行于工件23的中心轴L1的轴L2通过第一旋转轮旋转电机57进行旋转。此时，用于柱状研磨的旋转研磨轮26通过X轴移动电机51被向着工件23的外周边部23a进行进给。结果，工件23的外周边部23a被通过柱状研磨进行粗切割，如图4A和5B中的点划线所示。

在粗切割过程中，可将图5C中所示的成形研磨轮用做用于柱状研磨的旋转研磨轮，从而减少在下面的粗研磨工艺中的研磨量。

接着，在粗研磨过程中，如图6A和6B中所示，用于粗研磨的旋转研磨轮27在工件23被吸附并固定在吸盘40上的情况下通过X轴移动电机51被移动并设置在与穿过X方向上的工件23的轴L1的线L4对应的位置上。在此情况下，通过工件旋转电机41旋转工件23，而用于粗研磨的旋转研磨轮27通过第二旋转轮旋转电机59围绕在平行于工件23的面并与工件23的径向垂直的方向上延伸的轴L3进行旋转。

同时，在预定的NC程序的基础上Z轴移动电机42在Z轴方向上移动工件23，通过Y轴移动电机54在Y轴方向上移动用于粗研磨的旋转研磨轮27。通过此同步的双轴控制，可使旋转研磨轮27相对工件23进行移动进给，从而如图7中所示沿工件23的外周边部23a在工件23的正反面间刻画出预定的移动轨迹。结果，如图4B、6B和7中的点划线所示，对工件23的外周边部23a通过旋转研磨轮27的外周边轮表面在用于上述的粗切割过程的同一工作台上进行粗研磨，从而在其截面上形成具有拱形周边部的锥形轮廓。

另外，在精研磨工艺中，如图8A和8B中所示，在工件23被吸附并被固定到吸盘40上的情况下通过X轴移动电机51在与X方向上的线L4对应的位置移动用于精研磨的旋转研磨轮28。在此情况下，通过工件旋转电机41旋转工件23，通过第二研磨轮旋转电机59围绕轴L3旋转用于精研磨的旋转研磨轮28。

同时，在预定的NC程序的基础上Z轴移动电机42在Z轴方向上移动工件23，通过Y轴移动电机54在Y轴方向上移动用于精研磨的旋转研磨轮28。通过此同步的双轴控制，可使旋转研磨轮28相对工件23进行移动进给，从而如图9A和9B中所示沿工件23的外周边部23a在工件23的正反面间刻画出预定的移动轨迹。结果，如图4C、8B、9A和9B中的点划线所示，对工件23的外周边部23a通过旋转研磨轮28的外周边轮表面在用于上述的粗切割过程和粗研磨过程的同一工作台上进行精研磨，从而将其加工成所需的轮廓。

在此情况下，如图9A和9B中所示，工件23中的晶体方向23b基本上平行于工件23的正反面进行延伸，在工件23的外周边部23a中从两正反侧面到边部的顶端出现不同角度的晶面。为此，需要根据晶面的角度通过改变研磨条件(在研磨移动中的进给速度、工件23和研磨轮28等的旋转速度)而进行研磨。通过采用研磨方法，其中如图9A和9B中所示分开进行对正反面的加工步骤，且用于精研磨的旋转研磨轮28的进给移动方向和旋转研磨轮28的旋转方向相对工件23的外周边部23a进行改变，从而描画出相互对称的轨迹，可通过对正反侧面改变相同的研磨条件进行研磨，并可防止在边部的正反面之间出现粗糙度的变化。

特别是，在正反侧面之间对工件23的外周边部23a并不连续进行研磨，而对正反面单独进行精研磨。即，如图9A中所示，首先，处于在一个方向上旋转的用于精研磨的旋转研磨轮28被从其正侧面开始向着工件23的外周边部23a然后向其顶部进行移动进给，从而对外周边部23a的表面侧进行精研磨。接着，如图9B中所示，处于在相反方向上进行旋转的旋转研磨轮28从其反侧面开始向着工件23的外周边部23a然后向着其顶部进行移动进给，从而对外周边部23a的反面进行精研磨。

另外，如上所述在对工件23的外周边部23a进行了精研磨后，被容纳在箱体30中的工件23被从研磨装置移送到另外的一个工作台。在此另外的工作台上，通过使用未示出的盘状抛光垫和抛光膏对工件23的外周边部23a进行最后的精加工。即，按与旋转研磨轮27和28同样的方式使盘状抛光垫的外周边表面抵住工件23的外周边表面。同时，通过将研磨颗粒混合进分散剂中而制备的抛光膏被提供到抛光垫和工件23之间的间隙中。通过这样做，对工件23的边部23a通过抛光膏中的颗粒进行超高研磨。

需注意的是，本实施例可做如下的变形：

(a)上述实施例的研磨装置中，通过液压轴承142、146和180将

   工件头37和座架49分别移动支撑在导引柱140和导杆50上。

下面将对包含液压轴承的工件固定机构24进行描述。如图10中所示，将导引柱140固定到立柱22的侧面上，从而在竖直方向(Z方向)上延伸。通过液压轴承142将支撑柱141支撑在导引柱140中，从而可在Z方向上移动，在支撑柱141中设置一对支承柱143和144。通过可旋转和可提升的方式借助液压轴承146将支撑轴145支撑在支承柱143和144中。在其中心形成气体通道145a，而气体通道145a通过软管145b与真空泵(未示出)相连。

将吸盘147通过螺栓(未示出)固定到支撑轴145的底端上。在吸盘147的中心，形成与支撑轴145的气体通道145a相通的气体通道147a。另外，在底面中，形成多个与气体通道147a相通的吸附槽147b。在支撑柱141中设置用于旋转的电机148，由此定子148a被固定到支撑柱141，而转子148b被固定到支撑轴145。通过电机148借助支撑轴145旋转吸盘147。

将用于移动的电机42设置在立柱22的上面，在电机42的下部上突出设置滚珠丝杠43。将连接臂45突出设置在支撑柱141的外周边上，将与滚珠丝杠43啮合的螺母44固定在连接臂45的远端上。当通过用于移动的电机42使滚珠丝杠43进行旋转时，通过螺母44使支撑柱141竖直移动，从而竖直移动吸盘147。

为此，当至少在Z方向上移动工件23时，通过包含液压轴承142合146的导引机构可平滑的完成盘状旋转研磨轮27和28及工件23之间的相对移动。相应的，与包含滚动轴承的导引机构相比，可防止在盘状旋转研磨轮27和28及工件23的相对移动期间发生震动，从而可提高工件23的研磨表面的加工精确度。

包含液压轴承180的导引机构同样被设置在用于在Y方向上移动研磨机构25的结构中。为此，当旋转研磨轮27和28及工件23在包含盘状旋转研磨轮27和28的旋转轴的平面中在Y方向上相对移动时，通过包含液压轴承180的导引机构可平滑的进行旋转研磨轮27和28与工件23之间的相对移动。相应的，可防止在旋转研磨轮27和28与工件23在Y方向上的相对移动期间产生震动，从而可进一步提高工件23的研磨表面的加工精确度。

在用于支承工件23的旋转的机构中同样设置液压轴承146。为此，通过支承工件23从而平滑的旋转，由此可进一步提高工件23的研磨表面的加工精度。

(b)在上述实施例的研磨装置中，如图12A中所示，通过支撑轴63将第二研磨轮旋转电机59支承在座架49上，从而可承受分度旋转，用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28被分别固定在从电机59的相对两侧延伸出的电机轴60上。

在此结构中，由于第二研磨轮旋转电机59可承受分度旋转，用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28中的其中一个被设置在与工件23的轴L1对应的位置上。然后，在此对应的位移状态下，可通过使用同一个工作台顺序的对工件23的外周边部23a进行粗研磨和精研磨。

(c)在上述实施例的研磨装置中，如图12B中所示，用于粗研磨的盘状旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28以及抛光垫64被以预定的间隔固定在从第二旋转轮旋转电机59的左侧面突出的电机轴60上。

如果使用了此种的结构，在通过使用用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28对工件23的外周边部23a进行粗研磨和精研磨后，通过使用抛光垫和抛光膏在与这些研磨操作同一个工作台上对外周边部23进行最后的精研磨。

(d)在上述实施例的研磨装置中，如图12c中所示，通过支撑轴63将第二旋转轮旋转电机59支撑在座架49上，从而可进行分度旋转，而用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28及抛光垫64被固定在从电机59的相对左右两侧和后部延伸出的电机轴60上。

在此结构中，由于第二旋转轮旋转电机59被进行分度旋转，用于粗研磨的旋转研磨轮27和用于精研磨的旋转研磨轮28及抛光垫64中的任何一个被设置在与工件23的轴L1对应的位置上。然后，在此对应位移的位置，通过使用同一个工作台顺序的对工件23的外周边部23a进行粗研磨、精研磨和最后的精研磨。

(e)在上述实施例的研磨装置中，对于粗研磨的旋转研磨轮27，可通过按与用于精研磨的旋转研磨轮28相同的方式，通过将二氧化硅颗粒黏结成固结磨粒而制成用于粗研磨的旋转研磨轮。

(f)对于用于精研磨的旋转研磨轮28的不挥发研磨颗粒，使用通常使用的碳化硅。

(g)在上述实施例的研磨装置中，通过旋转用于粗研磨的旋转研磨轮27按照与图9A和9B中所示的精研磨相同的方式对外周边部23a的正表面侧和反表面侧分别的进行对工件23的外周边部23a的粗研磨。

(h)在上述实施例的研磨装置中，成形的研磨轮被用做用于粗研磨的旋转研磨轮26。

(i)在研磨轮27、28的侧面上设置Z-轴方向移动机构，在不移动工件23的情况下通过在研磨轮27、28的Z-轴方向和Y-轴方向上的进给移动而对工件23的外周边部23a进行研磨。另外，工件23侧面可在X-轴方向和Y-轴方向上移动，而研磨轮27、28边可在Z-轴方向上移动。

(j)如图13中所示，中心具有圆孔23c的工件被用做工件23，除了外周边部23a以外，圆孔23c的周边，即内部周边部23d，被进行研磨。即，工件23被吸附在中央部分具有空间40a的吸盘40上，用于粗研磨的较小的旋转研磨轮27或用于精研磨的旋转研磨轮28按照与上述的研磨外周边部23a的相同的方式在工件23的正反面之间进行相对的移动进给，从而可对内周边部23d进行研磨。在此情况下，通过在相同的工作台中使用相同的研磨轮可对工件23的外周边部23a和内周边部23d连续的进行研磨，从而装置的结构精巧，且可提高加工形状的精度。

(k)在上述实施例的研磨方法中，可在图14和15中所示的研磨装置中进行粗研磨和精研磨。

在图14和15中所示的研磨装置中，一对基座121和122被彼此相连。工件固定机构24和研磨机构25被设置在第一基座121上，从而通过研磨机构25对作为环形薄片的工件23的外周边进行研磨，其中通过工件固定机构24吸附并固定工件23。

包含第一移动台133和第二移动台134的晶片运载装置129被设置在第二基座122上。第一移动台133被设置成可在与工件固定机构24对应的加工位置P3和与其具有预定距离的收回位置P2之间移动。另外，第二移动台134被支撑在第一移动台133上，从而与第一移动台133整体的和相对的移动。通过第一移动台133将未被加工的工件23运载到工件固定机构24上，而被处理的工件23被通过第二移动台134从工件固定机构24取出。

在两个基座121和122上设置盖135，从而将处于上表面上的各个装置盖住，而在基本上中间的地方放置一个活门136，这样可被升高或降低。在研磨工件23的过程中，活门136被闭合，从而第一基座121上的部分和第二基座122上的部分被分隔，从而可防止冷凝剂等物质扩散到基座122上的部分中。另外，当通过晶片运载机构129载入或载出工件23时将活门136打开。

在此变形的研磨装置25中，如图15中所示，用于位移的支承座160被设置在第一基座121上，一对用于位移的导轨161被放置在支承座160的上表面上，从而可从左手侧的前端向着右手侧的后端在对角线的方向上在水平面内延伸。移动座162被移动支撑在导轨161上用于进行位移，而一对在水平面内在左和右手方向(X方向)上延伸的X-方向导轨163被设置在移动座162的上表面上。

通过一对滚动件使移动座164被移动支撑在X-方向的导轨163上，而一对在水平面内在Y方向上延伸的Y方向导杆165被设置在移动座164的上部上。通过液压轴承将座架166移动支承在Y方向导杆165上。另外，通过支撑轴168将加工头167支撑在Y方向导杆165的上部上，从而可通过电机和滚珠丝杠围绕竖直轴进行摆动。一对旋转轴169和170被突出设置在加工头167的两侧上，从而在与支撑轴168的轴垂直的水平方向上进行延伸，而旋转轴169和170通过被容纳在加工头167中的电机171进行旋转。然后，用于粗研磨的旋转研磨轮27被固定到旋转轴169上，而用于精研磨的旋转研磨轮28被固定到另外的一个旋转轴170上。需注意的是，液压轴承只用于与加工相关的Z和Y轴，这是为了节约成本。但是，在S方向和在X方向上相对移动旋转研磨轮27和28时同样可使用液压轴承。

下面将详细描述上述实施例的优点。

在本实施例的研磨工件的方法中，由环形薄片构成的工件23被围绕其中心轴L1进行旋转，每个盘状旋转研磨轮27和28，在基本上围绕与工件23的平面平行的轴L3进行旋转时，沿工件23的外周边部23a上的工件23的两个正反面边的至少一个进行相对和连续的进给移动。结果，工件23的外周边部23a被通过每个旋转研磨轮27和28的外周边轮表面进行研磨。

为此，与传统的通过成形研磨轮对工件的外周边部进行研磨的研磨方法相比，每个旋转研磨轮27和28的轮表面的轮廓不易于变形，从而无须频繁的替换旋转研磨轮27和28。相应的，可降低旋转研磨轮27和28的材料成本，由此降低加工成本。另外，由于每个旋转研磨轮27和28的轮表面的轮廓不易于变形，可高精度的将工件23的外周边部23a加工成恒定的加工形状。

另外，通过相对的控制对工件23和旋转研磨轮27和28的进给及通过使用同一研磨轮27和28可将工件23的边部23a加工成任意的形状。

在此实施例的研磨工件的方法中，旋转研磨轮27和28的轴L3被设置成与工件23的径向相垂直。为此，可完成对工件23的旋转，由此可转动每个旋转研磨轮27和28的外周边部。换句话说，在旋转研磨轮27和28的宽度方向上使工件23进行相对移动。相应的，可通过有效的利用旋转研磨轮27和28的外周边轮表面的整个宽度从而可高效的对工件23的整个的外周边部23a进行研磨。

在此实施例的研磨工件的方法中，旋转研磨轮由两个用于粗研磨和用于精研磨的研磨轮27和28构成，分别通过研磨轮27和28进行粗研磨和精研磨。为此，可高精度的连续并高效的通过单独进行粗研磨和精研磨对工件23的外周边部23a进行研磨。

在此实施例的研磨工件的方法中，通过同一工作台进行对工件23的外周边部23a的粗研磨和精研磨。为此，不用将工件23从一个工作台转换到另外一个工作台或移动工件23的支架，从而可在同一个工作台上连续的进行对外周边部的粗研磨和精研磨。因此，可保持工件的位置精度并提高工作效率。另外，不用单独提供用于粗研磨和用于精研磨的工作台，这样可简化研磨装置的结构，使研磨装置精巧。

在本实施例的研磨工件的方法中，通过将二氧化硅颗粒黏结成固结磨粒而制成的旋转研磨轮被用做进行精研磨的旋转研磨轮28。为此，根据二氧化硅的还原作用，通过化学反应，可高精细度的对工件23的外周边部23a进行研磨。

在本实施例的对工件进行研磨的方法中，在通过盘状旋转研磨轮27和28进行研磨工艺之前用于柱状研磨的旋转研磨轮26被围绕与工件23的中心轴L1平行的轴L2旋转，从而通过柱状研磨对工件23的外周边部23a进行粗切割。为此，由于在前面的工序中提前对工件23的外周边部23a进行粗切割，可高效的进行后续的对工件23的外周边部23a的研磨，从而可提高整个工作的效率。因此，在单位时间内通过柱状研磨可进行大量的研磨，高效的进行粗切割，由于柱状研磨为粗切割，即使旋转研磨轮26的外周边表面稍微受损，也不会影响加工精度，从而不必要频繁的替换研磨轮。

在此实施例的研磨工件的方法中，在通过使用旋转研磨轮27和28对工件23的外周边部23a进行粗研磨和精研磨后，通过使用盘状抛光垫和抛光膏在另外的一个工作台上进行最后的精研磨。为此，抛光垫可使加工精度提高，而抛光膏可冷却工件23的被加工部分。因此，可进一步增强工件23的外周边部23a的研磨表面精细度，从而实现高精细的研磨。

在本实施例的研磨工件的方法中，用于精研磨的旋转研磨轮28，在一个方向上进行旋转时，从其正面的边开始向着工件23的外周边部23a然后向其顶部进行移动进给，从而对外周边部23a的正表面边进行精研磨。接着，旋转研磨轮28，在相反的方向上进行旋转时，被从其反面开始向着工件23的外周边部23a然后向其顶部移动进给，从而对外周边部23a的反表面边进行精研磨。

为此，可对应在工件23的外周边部23a的正反表面边上的外周边部23a出现的晶面的角度改变研磨条件，并可防止在外周边部23a的正面边和反面边之间出现粗造度的变化。因此，可高精度的并均匀的对工件23的外周边部23a进行研磨。

在本实施例的研磨工件的方法中，旋转研磨轮，在一个方向上进行旋转时，从其正面边开始向着工件的边部移动，然后向着其顶部移动，从而对边部的正面边进行研磨，接着，旋转研磨轮，在相反的方向上旋转时，被从其反面边开始向着工件的边部移动，然后向着顶部移动，从而对边部的反面边进行研磨。

根据此研磨方法，由于交叉进行工件的边部的正反面边的研磨，从而在正面边和反面边上可划出对称的移动轨迹，对正反面边而言，可对应在边部出现的晶面的角度进行相同的研磨条件的改变，从而可防止在边部的正反面边之间出现研磨粗造度的变化。因此，可高精确度的对工件的边部进行均匀的研磨。需注意的是，分割方法并不限于交叉，可使用各种分割方法，例如可划分为正面边、反面边和顶边，及分割为正面边、反面边、顶边、正面边及顶边之间的区域和反面边和顶边之间的区域等五个区域。在这些情况下，可均匀的对正反面边进行研磨。

本发明所揭示的主题与日本专利公开No.11-220019(1999年8月2日递交)和No.11-91947(1999年3月31日递交)相关，在这里一并作为参考。

虽然已经对本发明的具体的实施例进行了详细描述，很明显的对其所做的各种的变化和修改都在本发明的范围和实质之内。

Claims (24)

1.一种研磨工件的方法，其特征在于包含如下的步骤：

围绕其中心轴旋转由环形薄片构成的工件；

围绕基本上平行于工件平面的轴旋转盘状旋转研磨轮；及

在工件和所述研磨轮之间进行相对的进给移动，从而所述旋转研磨轮在工件的厚度方向上沿工件的边部的至少一个部分移动，同时旋转工件和所述旋转研磨轮，

从而通过所述旋转研磨轮的外周边表面对工件的边部进行研磨。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将所述旋转研磨轮的轴设置成基本上垂直于工件的径向。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述旋转研磨轮包含用于粗研磨的旋转研磨轮和用于精研磨的旋转研磨轮，从而可进行粗研磨和精研磨。

4.根据权利要求3所述的研磨工件的方法，其特征在于所述粗研磨和所述精研磨在同一个工作台上进行。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于至少用于精研磨的所述旋转研磨轮是通过将二氧化硅的颗粒黏结为固结磨粒而形成。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于通过使盘状抛光垫抵住工件同时旋转盘状抛光垫而进行最后的精研磨，同时将通过将研磨颗粒混合到扩散剂中而形成的抛光膏施加到所述抛光垫和工件之间的间隙中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对工件的外周边部进行研磨。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在通过所述盘状旋转研磨轮进行研磨之前用于柱状研磨的旋转研磨轮围绕基本上平行于工件中心轴的轴旋转，从而通过柱状研磨而完成对工件边部的粗切割。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对在中心部具有圆孔的工件的内周边部进行研磨。

10.一种用于研磨工件的方法，其特征在于包含如下的步骤：

通过柱状研磨对由环形薄片构成的工件的边部进行粗切割，所述粗切割步骤是通过将用于柱状研磨的第一旋转研磨轮围绕基本上平行于工件的中心轴的轴旋转而实现的，同时围绕中心轴旋转工件；及

通过第二旋转研磨轮的外周边表面研磨工件的边部，所述研磨步骤是通过在所述第二研磨轮和所述工件之间进行相对的进给移动而实现的，从而第二研磨轮在工件的厚度方向上沿工件的边部的至少一个部分移动，同时围绕在基本上平行于工件的平面且基本上垂直工件的径向的方向上延伸的轴旋转所述第二旋转研磨轮。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述第二旋转研磨轮包含用于粗研磨的旋转研磨轮和用于精研磨的旋转研磨轮，所述研磨步骤包含粗研磨和精研磨，并在粗切割之后进行。

12.一种用于研磨工件的装置，其特征在于包含：

工件固定部分，用于将由环状薄片构成的工件固定，并围绕其中心轴旋转工件；

一个具有盘状旋转研磨轮的研磨部分，所述研磨部分通过在所述旋转研磨轮和工件之间进行相对的进给移动而对工件的边部进行研磨，从而所述旋转研磨轮在工件的厚度方向上沿工件的边部的至少一个部分移动，同时围绕基本上平行于工件的平面的轴旋转所述研磨轮。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于还包含：

移动机构，在所述旋转研磨轮和工件之间进行相对移动；及

导引机构，用于导引所述移动机构的相对移动，所述导引机构是通过液压轴承构成。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述移动机构包含：

第一移动机构，在工件和所述旋转研磨轮之间进行第一相对线性移动；及

第二移动机构，在工件和所述旋转研磨轮之间进行与所述第一相对线性移动垂直的第二相对线性移动。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述用于导引所述第一移动机构的第一相对移动的所述导引机构是由所述液压轴承构成。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述用于导引所述第二移动机构的第二相对移动的所述导引机构是由所述液压轴承构成。

17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述工件固定部分包含所述第一移动机构，及

所述研磨部分包含所述第二移动机构。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述工件固定部分包含：

用于固定工件的盘；

将所述盘固定在一端的旋转轴；

旋转支撑所述旋转轴的柱状件及

所述液压轴承被设置在所述旋转轴和所述柱状件之间。

19.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述研磨部分包含：

具有另外的用于柱状研磨的旋转研磨轮的粗切割部分，所述粗切割部分通过在另外的研磨轮和工件之间进行相对的线性移动对工件的边部进行切割，同时在基本上同一个平面上旋转另外的研磨轮和工件。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于还包含：

工件外径测量传感器，用于通过所述粗切割部分测量工件的外径；

其中根据所述测量的工件的外径确定工件和另外的研磨轮之间的所述相对线性移动。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于所述工件外径测量传感器为了调节所述传感器和被测量的工件之间的相对位置而进行零位调节。

22.根据权利要求12所述的装置，其特征在于还包含：

研磨轮直径测量传感器，用于测量所述旋转研磨轮的外径；

其中根据所述旋转研磨轮的外径确定所述的相对进给移动。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于所述研磨轮直径测量传感器为了调节所述传感器和被测量的所述旋转研磨轮之间的相对位置而进行零位调节。

24.根据权利要求12所述的装置，其特征在于还包含：

竖直位置测量传感器，用于测量所述工件固定部分的竖直延长度。

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