JP2001030149A - ワークの表面を研削するための方法 - Google Patents
ワークの表面を研削するための方法Info
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- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
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- B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
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- Power Engineering (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長く引かれた、目に見える研削痕跡の形成を
阻止する。 【解決手段】 半導体ウェーハ３および／または研削工
具１を所定の軸線に沿って運動させることにより、半導
体ウェーハ３を送り運動によって、回転する研削工具１
と接触させ、研削工具１に振動線状運動５を実施させ、
この場合、該第１の振動線状運動５を、送り運動４の軸
線に対して直角に位置する軸線に沿って行う。
阻止する。 【解決手段】 半導体ウェーハ３および／または研削工
具１を所定の軸線に沿って運動させることにより、半導
体ウェーハ３を送り運動によって、回転する研削工具１
と接触させ、研削工具１に振動線状運動５を実施させ、
この場合、該第１の振動線状運動５を、送り運動４の軸
線に対して直角に位置する軸線に沿って行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作物もしくはワ
ークおよび／または研削工具を所定の軸線に沿って運動
させることにより、ワークを送り運動によって、回転す
る研削工具と接触させて、回転するワークの表面を研削
するための方法に関する。
ークおよび／または研削工具を所定の軸線に沿って運動
させることにより、ワークを送り運動によって、回転す
る研削工具と接触させて、回転するワークの表面を研削
するための方法に関する。
【０００２】この方法は、その使用に基づきワーク、特
に半導体ウェーハに所定のプロファイルまたは平滑な表
面が施与されるような、全ての研削方法のために適して
いる。
に半導体ウェーハに所定のプロファイルまたは平滑な表
面が施与されるような、全ての研削方法のために適して
いる。
【０００３】
【従来の技術】研削時では、研削工具およびワークの回
転に基づき、ワークの表面に、肉眼で認識され得る典型
的な研削痕跡が生じる。このような研削痕跡を一層精密
に検査してみると、この研削痕跡は研削工具の研削粒子
の係合により生ぜしめられた、一定の方向に方向付けら
れて長く引かれた山谷構造（筋）であることが判る。半
導体ウェーハの顧客は時々、これらの研削痕跡が目に見
えても、表面の許容され得ない粗さのための被膜を見た
と思っている。それゆえに、このことは思い違いである
けれども、これらの顧客は別の方法で平滑化された半導
体ウェーハのほうを好む。
転に基づき、ワークの表面に、肉眼で認識され得る典型
的な研削痕跡が生じる。このような研削痕跡を一層精密
に検査してみると、この研削痕跡は研削工具の研削粒子
の係合により生ぜしめられた、一定の方向に方向付けら
れて長く引かれた山谷構造（筋）であることが判る。半
導体ウェーハの顧客は時々、これらの研削痕跡が目に見
えても、表面の許容され得ない粗さのための被膜を見た
と思っている。それゆえに、このことは思い違いである
けれども、これらの顧客は別の方法で平滑化された半導
体ウェーハのほうを好む。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、研削
痕跡が目に見える程度、つまり可視性を制限することで
ある。
痕跡が目に見える程度、つまり可視性を制限することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、ワークおよび／または研削工具を
所定の軸線に沿って運動させることにより、ワークを送
り運動によって、回転する研削工具と接触させて、回転
するワークの表面を研削するための方法において、研削
工具および／またはワークに振動線状運動を実施させ、
この場合、該第１の振動線状運動を、送り運動の軸線に
対して直角に位置する軸線に沿って行うようにした。
に本発明の方法では、ワークおよび／または研削工具を
所定の軸線に沿って運動させることにより、ワークを送
り運動によって、回転する研削工具と接触させて、回転
するワークの表面を研削するための方法において、研削
工具および／またはワークに振動線状運動を実施させ、
この場合、該第１の振動線状運動を、送り運動の軸線に
対して直角に位置する軸線に沿って行うようにした。
【０００６】
【発明の効果】「振動線状運動」とは、運動方向が特定
の周波数で周期的に逆転するような、特定の移動距離に
沿った直線的な並進運動を意味する。
の周波数で周期的に逆転するような、特定の移動距離に
沿った直線的な並進運動を意味する。
【０００７】研削工具および／またはワークの振動線状
運動は、変えられた研削パターンをもたらし、この研削
パターンでは、長く引かれた筋自体がもはや出現しなく
なる。この研削パターンには、ヒトの目に見えるために
必要となる規則性が存在していないので、研削された表
面は無構造のように見える。
運動は、変えられた研削パターンをもたらし、この研削
パターンでは、長く引かれた筋自体がもはや出現しなく
なる。この研削パターンには、ヒトの目に見えるために
必要となる規則性が存在していないので、研削された表
面は無構造のように見える。
【０００８】さらに、送り方向に対して直角な振動線状
運動に基づき、局所的な凸部と、この凸部に隣接する凹
部との間の高さ差（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ ｄ
ｉｓｔａｎｃｅ；山谷間隔）は、従来の研削痕跡の場合
よりも小さくなる。これにより、研削された表面の品質
が高められているので、場合によっては、一層微細な研
削粒子を用いた表面の後研削を不要にすることができ、
表面を一層平滑化するために役立つ後続のプロセスステ
ップ、特にエッチングステップや研磨ステップを簡略化
された形で実施するか、またはその規模を減少させるこ
とができる。
運動に基づき、局所的な凸部と、この凸部に隣接する凹
部との間の高さ差（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ ｄ
ｉｓｔａｎｃｅ；山谷間隔）は、従来の研削痕跡の場合
よりも小さくなる。これにより、研削された表面の品質
が高められているので、場合によっては、一層微細な研
削粒子を用いた表面の後研削を不要にすることができ、
表面を一層平滑化するために役立つ後続のプロセスステ
ップ、特にエッチングステップや研磨ステップを簡略化
された形で実施するか、またはその規模を減少させるこ
とができる。
【０００９】本発明による方法の有利な実施態様では、
送り運動と、この送り運動の方向に対して直角に行われ
る振動線状運動（以降「第１の振動線状運動」と呼ぶ）
とに対して付加的に、研削工具および／またはワークに
より実施される第２の振動線状運動を生ぜしめ、この場
合、該第２の振動線状運動を、第１の振動線状運動の軸
線に対して直角に位置する軸線に沿って行う。したがっ
て、この第２の振動線状運動は送り運動の軸線と同じ軸
線に沿って行われるか、または送り運動の軸線に対して
直角に行なわれ得る。
送り運動と、この送り運動の方向に対して直角に行われ
る振動線状運動（以降「第１の振動線状運動」と呼ぶ）
とに対して付加的に、研削工具および／またはワークに
より実施される第２の振動線状運動を生ぜしめ、この場
合、該第２の振動線状運動を、第１の振動線状運動の軸
線に対して直角に位置する軸線に沿って行う。したがっ
て、この第２の振動線状運動は送り運動の軸線と同じ軸
線に沿って行われるか、または送り運動の軸線に対して
直角に行なわれ得る。
【００１０】本発明による方法の別の有利な実施態様で
は、第１の振動線状運動に対して付加的に、研削工具お
よび／またはワークにより実施される第２の振動線状運
動と第３の振動線状運動とを生ぜしめる。これらの振動
線状運動は互いに直交して位置する軸線に沿って行わ
れ、この場合、送り運動はやはりこれらの軸線のうちの
１つと同じ軸線に沿って行われる。
は、第１の振動線状運動に対して付加的に、研削工具お
よび／またはワークにより実施される第２の振動線状運
動と第３の振動線状運動とを生ぜしめる。これらの振動
線状運動は互いに直交して位置する軸線に沿って行わ
れ、この場合、送り運動はやはりこれらの軸線のうちの
１つと同じ軸線に沿って行われる。
【００１１】これらの振動線状運動の２つまたは３つ
を、研削工具および／またはワークの円運動が生じるよ
うに組み合わせることが特に有利である。別の組み合わ
せ、たとえば円運動と正弦運動とから成る合成的な重ね
合わせまたは円形の運動軌道と、サイクロイド形の運動
軌道とから成る重ね合わせも、同じく選択され得る。
を、研削工具および／またはワークの円運動が生じるよ
うに組み合わせることが特に有利である。別の組み合わ
せ、たとえば円運動と正弦運動とから成る合成的な重ね
合わせまたは円形の運動軌道と、サイクロイド形の運動
軌道とから成る重ね合わせも、同じく選択され得る。
【００１２】振動線状運動のパラメータ、たとえば移動
距離および周波数は、互いに別個に独立して調節される
と有利である。これらのパラメータを別のプロセスパラ
メータ、たとえば研削工具の回転数、ワークの回転数お
よび送り速度に調和させることができる。
距離および周波数は、互いに別個に独立して調節される
と有利である。これらのパラメータを別のプロセスパラ
メータ、たとえば研削工具の回転数、ワークの回転数お
よび送り速度に調和させることができる。
【００１３】振動線状運動を実施するためには、各運動
方向のために１つの圧電作動式の線状駆動装置、制御さ
れる線状駆動装置または制御されない線状駆動装置を準
備することが提案される。
方向のために１つの圧電作動式の線状駆動装置、制御さ
れる線状駆動装置または制御されない線状駆動装置を準
備することが提案される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００１５】本発明による方法の特別な結果は、従来一
般的に認められていた、長く引かれた研削痕跡の形成が
阻止されることである。図１には、このような従来の研
削痕跡が図示されている。このような研削痕跡の規則性
および構造に基づき、このような研削痕跡はヒトの目に
とっても認識可能となる。提案された方法により、研削
工具の研削粒子がこのような研削痕跡を残さなくなるこ
とが達成される。その代わりに、たとえば図２に示した
ような研削パターンが生ぜしめられる。この研削パター
ンの構造は従来の研削痕跡と比べて著しく小さな延在長
さと、著しく低い整然度（Ｏｒｄｎｕｎｇｓｇｒａｄ）
とを有している。このような不規則的な研削パターンは
ヒトの目にとっては認識不可能であり、研削された表面
は均一に無光沢（ｍａｔｔ）であるように見える。
般的に認められていた、長く引かれた研削痕跡の形成が
阻止されることである。図１には、このような従来の研
削痕跡が図示されている。このような研削痕跡の規則性
および構造に基づき、このような研削痕跡はヒトの目に
とっても認識可能となる。提案された方法により、研削
工具の研削粒子がこのような研削痕跡を残さなくなるこ
とが達成される。その代わりに、たとえば図２に示した
ような研削パターンが生ぜしめられる。この研削パター
ンの構造は従来の研削痕跡と比べて著しく小さな延在長
さと、著しく低い整然度（Ｏｒｄｎｕｎｇｓｇｒａｄ）
とを有している。このような不規則的な研削パターンは
ヒトの目にとっては認識不可能であり、研削された表面
は均一に無光沢（ｍａｔｔ）であるように見える。
【００１６】図３には、公知先行技術による方法によっ
て研削工具１を用いて半導体ウェーハ３のエッジもしく
は縁部を丸く面取りする（エッジラウンディングする）
際の状況が図示されている。研削工具１は、所望の縁部
形状を型取った倣い研削砥石車（Ｐｒｏｆｉｌｓｃｈｌ
ｅｉｆｓｃｈｅｉｂｅ）である。図３には、倣い研削砥
石車の一点鎖線で囲んだ範囲が拡大されて図示されてい
る。この公知先行技術に対応する配置形式では、回転す
る研削工具１が送り方向４で、研削工具１と逆方向また
は同一方向に回転する載置台２に載置された半導体ウェ
ーハ３の縁部に向かって運動させられる。縁部の研削時
には、図１に示した研削パターンが生じ、このような研
削パターンは目に見える研削痕跡を残してしまう。図４
には、図３と一致する、研削工具と半導体ウェーハとの
配置形式が図示されているが、ただし図４の本発明によ
る実施例では、研削工具１が送り方向４の送り運動に対
して付加的に、この送り運動の軸線に対して直角に位置
する軸線に沿った振動線状運動５を実施させられる。さ
らに、２つの別の軸線に沿った研削工具１の相応する振
動線状運動を実施することもできる。この場合、合計３
つの軸線がそれぞれ互いに直交するように位置してい
る。
て研削工具１を用いて半導体ウェーハ３のエッジもしく
は縁部を丸く面取りする（エッジラウンディングする）
際の状況が図示されている。研削工具１は、所望の縁部
形状を型取った倣い研削砥石車（Ｐｒｏｆｉｌｓｃｈｌ
ｅｉｆｓｃｈｅｉｂｅ）である。図３には、倣い研削砥
石車の一点鎖線で囲んだ範囲が拡大されて図示されてい
る。この公知先行技術に対応する配置形式では、回転す
る研削工具１が送り方向４で、研削工具１と逆方向また
は同一方向に回転する載置台２に載置された半導体ウェ
ーハ３の縁部に向かって運動させられる。縁部の研削時
には、図１に示した研削パターンが生じ、このような研
削パターンは目に見える研削痕跡を残してしまう。図４
には、図３と一致する、研削工具と半導体ウェーハとの
配置形式が図示されているが、ただし図４の本発明によ
る実施例では、研削工具１が送り方向４の送り運動に対
して付加的に、この送り運動の軸線に対して直角に位置
する軸線に沿った振動線状運動５を実施させられる。さ
らに、２つの別の軸線に沿った研削工具１の相応する振
動線状運動を実施することもできる。この場合、合計３
つの軸線がそれぞれ互いに直交するように位置してい
る。
【００１７】この方法により達成可能となる比較的小さ
な山谷間隔（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ ｄｉｓｔ
ａｎｃｅ）に基づき、このような間隔を減少させる目的
で汎用的に実施される、微粒状の研削粒子を用いた縁部
の後研削（精密研削）を不要にすることが可能となる。
な山谷間隔（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ ｄｉｓｔ
ａｎｃｅ）に基づき、このような間隔を減少させる目的
で汎用的に実施される、微粒状の研削粒子を用いた縁部
の後研削（精密研削）を不要にすることが可能となる。
【００１８】図５に示した本発明の特に有利な実施例で
は、研削工具１の円運動６が生じるように３つの振動線
状運動が組み合わされる。
は、研削工具１の円運動６が生じるように３つの振動線
状運動が組み合わされる。
【００１９】図６には、公知先行技術に相当する方法に
より半導体ウェーハの片面を研削する際の状況が図示さ
れている。図示の配置形式では、回転する研削工具１、
たとえばカップ形研削砥石車（Ｔｏｐｆｓｃｈｌｅｉｆ
ｓｃｈｅｉｂｅ）が、送り方向４で上方から、逆方向に
回転する載置台２に載置された半導体ウェーハ３の片面
に向かって運動させられる。半導体ウェーハ３の片面研
削時では、図１に示した構造を有する特徴的な研削パタ
ーンが生じる。ヒトの目には、半導体ウェーハ３の中心
から半導体ウェーハ３の周縁部にまで延びる、円形に曲
げられた複数の研削痕跡の形の研削パターンが現れる。
より半導体ウェーハの片面を研削する際の状況が図示さ
れている。図示の配置形式では、回転する研削工具１、
たとえばカップ形研削砥石車（Ｔｏｐｆｓｃｈｌｅｉｆ
ｓｃｈｅｉｂｅ）が、送り方向４で上方から、逆方向に
回転する載置台２に載置された半導体ウェーハ３の片面
に向かって運動させられる。半導体ウェーハ３の片面研
削時では、図１に示した構造を有する特徴的な研削パタ
ーンが生じる。ヒトの目には、半導体ウェーハ３の中心
から半導体ウェーハ３の周縁部にまで延びる、円形に曲
げられた複数の研削痕跡の形の研削パターンが現れる。
【００２０】図７には、図６と合致した、研削工具と半
導体ウェーハとの配置形式が示されているが、ただし図
７に示した本発明による実施例では、研削工具１が送り
方向４の送り運動に対して付加的に、この送り運動の軸
線に対して直角に位置する軸線に沿った振動線状運動７
を実施させられる。さらに、２つの別の軸線に沿った研
削工具１の、相応する振動線状運動を実施することが可
能となり、この場合、合計３つの軸線が、それぞれ互い
に直交するように位置している。
導体ウェーハとの配置形式が示されているが、ただし図
７に示した本発明による実施例では、研削工具１が送り
方向４の送り運動に対して付加的に、この送り運動の軸
線に対して直角に位置する軸線に沿った振動線状運動７
を実施させられる。さらに、２つの別の軸線に沿った研
削工具１の、相応する振動線状運動を実施することが可
能となり、この場合、合計３つの軸線が、それぞれ互い
に直交するように位置している。
【００２１】図８に示した本発明の特に有利な実施例で
は、研削工具１の円運動８が生じるように２つの振動線
状運動が組み合わされる。
は、研削工具１の円運動８が生じるように２つの振動線
状運動が組み合わされる。
【００２２】本発明は図３〜図８に示した実施例から逸
脱して、研削工具の代わりにワークを相応して運動させ
るか、あるいはまた研削工具とワークとを一緒に相応し
て運動させることにより実施しても、同様の作用効果が
得られる。
脱して、研削工具の代わりにワークを相応して運動させ
るか、あるいはまた研削工具とワークとを一緒に相応し
て運動させることにより実施しても、同様の作用効果が
得られる。
【００２３】本発明の使用は半導体ウェーハの研削に限
定されるものではない。たとえばガラスまたはセラミッ
クスから成るワークをも、説明したように研削すること
ができる。
定されるものではない。たとえばガラスまたはセラミッ
クスから成るワークをも、説明したように研削すること
ができる。
【図１】公知先行技術により研削されたワークの表面を
ナノメータ領域での解像度で示す拡大図である。
ナノメータ領域での解像度で示す拡大図である。
【図２】本発明による研削されたワークの表面を図１に
相応する解像度で示す拡大図である。
相応する解像度で示す拡大図である。
【図３】公知先行技術により実施された方法により半導
体ウェーハの縁部を研削により丸く面取りする際の状況
を概略的に示す斜視図である。
体ウェーハの縁部を研削により丸く面取りする際の状況
を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明により半導体ウェーハの縁部を丸く面取
りする際の状況を概略的に示す、図３に相応する斜視図
である。
りする際の状況を概略的に示す、図３に相応する斜視図
である。
【図５】本発明による方法の有利な実施例により半導体
ウェーハの縁部を丸く面取りする際の状況を概略的に示
す、図４に相応する斜視図である。
ウェーハの縁部を丸く面取りする際の状況を概略的に示
す、図４に相応する斜視図である。
【図６】公知先行技術により半導体ウェーハの片面を研
削する際の状況を概略的に示す斜視図である。
削する際の状況を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明により半導体ウェーハの片面を研削する
際の状況を概略的に示す、図６に相応する斜視図であ
る。
際の状況を概略的に示す、図６に相応する斜視図であ
る。
【図８】本発明による方法の有利な実施例により半導体
ウェーハの片面を研削する際の状況を示す、図７に相応
する斜視図である。
ウェーハの片面を研削する際の状況を示す、図７に相応
する斜視図である。
１ 研削工具、 ２ 載置台、 ３ 半導体ウェーハ、
４ 送り方向、 ５振動線状運動、 ６ 円運動、
７ 振動線状運動、 ８ 円運動
４ 送り方向、 ５振動線状運動、 ６ 円運動、
７ 振動線状運動、 ８ 円運動
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６０１ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６０１Ｂ ６２１ ６２１Ｅ ６３１ ６３１ (72)発明者 ミヒャエル ジモン ドイツ連邦共和国 テュスリング メンデ ルシュトラーセ ３ (72)発明者 ジモン エーレンシュヴェントナー ドイツ連邦共和国 ヴィンヘーリング ド ナウシュトラーセ 35
Claims (9)
- 【請求項１】 ワークおよび／または研削工具を所定の
軸線に沿って運動させることにより、ワークを送り運動
によって、回転する研削工具と接触させて、回転するワ
ークの表面を研削するための方法において、研削工具お
よび／またはワークに振動線状運動を実施させ、この場
合、該第１の振動線状運動を、送り運動の軸線に対して
直角に位置する軸線に沿って行うことを特徴とする、ワ
ークの表面を研削するための方法。 - 【請求項２】 研削工具および／またはワークに第２の
振動線状運動を実施させ、この場合、該第２の振動線状
運動を、第１の振動線状運動の行われる軸線に対して直
角に位置する軸線に沿って行う、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 研削工具および／またはワークに第２の
振動線状運動と第３の振動線状運動とを実施させ、この
場合、第２の振動線状運動と第３の振動線状運動とを、
第１の振動線状運動の行われる軸線に対してそれぞれ直
角に位置する軸線に沿って行う、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記振動線状運動を用いて、研削工具お
よび／またはワークに円運動を実施させる、請求項２ま
たは３記載の方法。 - 【請求項５】 前記振動線状運動を生ぜしめるために、
各１つの圧電式の駆動装置を準備する、請求項２から４
までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 ワークとして半導体ウェーハを使用す
る、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 半導体ウェーハの縁部を研削する、請求
項６記載の方法。 - 【請求項８】 半導体ウェーハの片面を研削する、請求
項６記載の方法。 - 【請求項９】 半導体材料、ガラスまたはセラミックス
から成るワークを研削する、請求項１から６までのいず
れか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19928950.6 | 1999-06-24 | ||
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