JP2001246557A

JP2001246557A - 片面研削装置および片面研削方法

Info

Publication number: JP2001246557A
Application number: JP2000346188A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okuyama; 哲雄奥山; Shiro Murai; 史朗村井; Kunihiro Saida; 国廣斎田; Tomoyuki Kawazu; 知之河津
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素かつ小型であって、しかも作業員に多大
な労力を掛けることがなく、さらには短時間で研削加工
を行うことができる研削装置を提供する。【解決手段】片面研削装置１におけるスピンドル２に
砥石取付部４が形成されている。この砥石取付部４に
は、工具交換アーム６によって荒砥石ホルダ５が取り付
けられる。さらに、砥石台２には、仕上砥石３が固定し
て配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ（集積回路）
付ウェーハの裏面加工などに用いられる片面研削装置お
よび片面研削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ＩＣチップを作成する場合、
鏡面シリコンウェーハ片面にＩＣ（集積回路）を作製し
た後に、その裏面加工としてウェーハの片面研削が行わ
れる。この場合、まずウェーハの片面を荒砥石などを用
いて荒削りにする。荒砥石による荒削りが済んだら、そ
の面を仕上砥石によって研削して仕上処理を行うという
ものである。

【０００３】このようにしてシリコンウェーハの片面研
削を行う場合、従来においては、たとえば２つのスピン
ドルを有する研削装置が用いられていた。この研削装置
は、２つのスピンドルのうちの一方に荒砥石を装着し、
他方のスピンドルに仕上砥石を装着する。そして、一方
のスピンドルに装着された荒砥石でウェーハの荒研削を
行い、その後、他方のスピンドルの位置にウェーハを移
動させて、仕上砥石によって仕上研削を行うというもの
である。

【０００４】あるいは、１つのスピンドルを設け、この
スピンドルに砥石をボルトなどで取り付けて使用する研
削装置も知られている。この研削装置では、研削工程が
進むに連れて使用する砥石の荒さを変える必要があると
きに、たとえば作業員が手作業によってボルトなどを取
り外し、次に使用する砥石をスピンドルに取り付けるよ
うにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の研
削装置のうち、２つのスピンドルを用いる研削装置は、
２つのスピンドルを要するため、研削装置全体として複
雑かつ大型となる問題があった。また、２つのスピンド
ル間でワークを搬送するための搬送装置を別途必要とす
るものであった。

【０００６】一方、１つのスピンドルを用いた研削装置
では、研削工程が進むに連れていちいち砥石を付け替え
る必要がある。このため、作業員に多くの手間を要する
という問題があった。また、作業員が砥石を付け替える
ために、研削作業全体として長時間を要するという問題
があった。

【０００７】この問題に対して、たとえば特開平１−２
５７５５５号公報に開示されている研削盤がある。この
研削盤は、同心的に設けられかつ径と種類の異なる複数
のカップ型砥石を有し、これらカップ型砥石を各別に駆
動する駆動手段を有する。そして、複数のカップ砥石
は、被加工物の送り移動に伴って荒研削から仕上研削を
行うことができるというものである。この研削盤では、
装置全体を小型化できるものである。

【０００８】ところが、前記公報に記載されている研削
盤では、砥石が劣化したときには、作業員が劣化した砥
石を新しい砥石と交換していた。このため、作業に手間
がかかるとともに、砥石の交換作業に時間を要するもの
であった。

【０００９】そこで、本発明の課題は、簡素かつ小型で
あって、しかも作業員に多大な労力を掛けることがな
く、さらには短時間で研削加工を行うことができる研削
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明における請求項１に係る発明は、スピンドルに取り付
けた研削用工具を回転させて被加工物の片面を研削加工
する片面研削装置において、前記スピンドルには工具取
付部が形成されており、この工具取付部に研削用工具を
着脱自在に取り付けるとともに、前記工具取付部に取り
付けられている研削用工具を他の研削用工具と交換する
自動工具交換装置を備えることを特徴とする片面研削装
置である。

【００１１】請求項１に係る発明においては、研削用工
具が取り付けられるスピンドルに砥石取付部などの工具
取付部が形成されており、この工具取付部に取り付ける
砥石などの研削用工具を自動工具交換装置によって交換
することができる。このため、スピンドルは１つ設けれ
ばよいので、２つのスピンドルを設ける場合と比較して
小型化を図ることができる。また、摩耗した研削用工具
の取り替え作業が容易となり、作業員に多大な労力を掛
けることなくしかも短時間で研削作業を行うことができ
る。また、荒さの異なる他の研削用工具と交換して研削
作業を行うことができるので、全体として効率よく研削
作業を行うことができる。

【００１２】請求項２に係る発明は、前記スピンドルに
特定の研削用工具が固定して配設されており、前記工具
取付部に研削用工具が取り付けられているときには、前
記工具取付部に取り付けられた研削用工具で研削を行
い、前記工具取付部に研削用工具が取り付けられていな
いときには、前記スピンドルに固定して配設された研削
用工具によって研削を行うように構成されていることを
特徴とする請求項１に記載の片面研削装置である。

【００１３】請求項２に係る発明によれば、スピンドル
に特定の研削用工具が固定して配設されているので、特
定の研削用工具として、高い研削精度を要求される仕上
砥石などの砥石を固定して取り付けておくことによっ
て、研削精度を向上させることができる。また、特定の
研削用工具として、交換することが少ない研削用工具、
あるいは頻繁に使用する研削用工具を固定して取り付け
ておくことによって、研削用工具の交換作業を少なくす
ることができる。

【００１４】請求項３に係る発明は、前記スピンドルに
固定して配設されている研削用工具が仕上砥石であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の片面研削装置である。

【００１５】仕上砥石で仕上研削をする場合、高い研削
精度が要求される。この点、請求項３に係る発明ではス
ピンドルに仕上砥石が固定して配設されている。このた
め、工具取付部に取り付けて使用する場合のような振動
または取り付け誤差等による研削精度の低下を招くこと
が少ない。したがって、高い研削精度で仕上研削を行う
ことができる。

【００１６】請求項４に係る発明は、前記工具取付部に
取り付けられる研削用工具が荒砥石であることを特徴と
する請求項３に記載の片面研削装置である。

【００１７】請求項４に係る発明においては、スピンド
ルに仕上砥石が固定され、工具取付部に荒砥石が取り付
けられるとともに、この荒砥石を交換することができる
ようになっている。このため、最初の荒研削を行う段階
では工具取付部に荒砥石を取り付けて荒研削を行う。荒
研削が終了して仕上研削を行う段階になったら、仕上砥
石を利用して仕上研削を行うことができる。このように
して人手を介入させることなく連続的に荒研削から仕上
研削まで行うことができるので、作業効率の向上に寄与
することができる。

【００１８】請求項５に係る発明は、前記工具取付部に
取り付けられる研削用工具が砥粒入りブラシであること
を特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１
つに記載の片面研削装置である。

【００１９】仕上砥石による仕上研削を行った後に、仕
上研削された面を砥粒入りブラシによってブラッシング
することにより、表面ダメージを除去することができる
ので、被加工物の抗折強度（被加工物が折れるときの強
度）を高められる。また、エッチングやポリッシングと
いった後処理の工程や薬品を必要としなくなるととも
に、被加工物の表面の洗浄が容易となる。請求項５に係
る発明では、このような効果を奏するブラッシングを行
う砥粒入りブラシを工具取付部に取り付けることができ
るため、仕上研削を行った後に、連続的にその場でブラ
ッシングを行うことができる。したがって、砥粒入りブ
ラシを他のブラッシング部に設ける場合と比べて、ブラ
ッシングを行うために、被加工物を他のブラッシング位
置などに移動するのを省略することができる。また、仕
上砥石を回転させるスピンドル等をブラッシングの際に
も利用することができる。

【００２０】請求項６に係る発明は、前記砥粒入りブラ
シは、ダイヤモンド砥粒またはＳｉＯ₂が固定された多
数のナイロン糸で構成されていることを特徴とする請求
項５に記載の片面研削装置である。

【００２１】本発明で用いられる砥粒入りブラシとして
は、ダイヤモンドまたはＳｉＯ₂砥粒が固定された多数
のナイロン糸で構成されているものを好適に用いること
ができる。ここで、「ナイロン」とは、周知のように、
主鎖中に‐ＮＨ‐ＣＯ‐結合を持つ重合体の総称である
ポリアミドが繊維形態にあるものをいう。

【００２２】請求項７に係る発明は、前記工具取付部を
覆うカバー部材が、前記工具取付部に対して着脱可能と
されていることを特徴とする請求項１から請求項６のう
ちのいずれか１項に記載の片面研削装置である。

【００２３】仕上研削による仕上研削時に、工具取付部
が開放された状態では、研削によって発生する切粉など
によって工具取付部が汚れることが懸念される。この
点、請求項７に係る発明では、工具取付部には、この工
具取付部を覆うカバー部材が着脱可能とされている。そ
して、仕上砥石による仕上研削の際に工具取付部にカバ
ー部材を取り付けておくことによって、切粉などによっ
て工具取付部が汚されることを防止できる。

【００２４】請求項８に係る発明は、スピンドルに形成
された工具取付部に研削用工具を取り付けて被加工物の
研削加工を行い、前記工具取付部に取り付けられた研削
用工具を自動工具交換装置によって他の研削用工具と交
換して、前記他の研削用工具を前記工具取付部に取り付
けた後、前記工具取付部に取り付けられた研削用工具に
よって被加工物の片面を研削することを特徴とする片面
研削方法である。

【００２５】請求項８に係る発明によれば、自動工具交
換装置によって自動的に研削用工具を交換することがで
きるので、作業員が研削用工具の交換を行う必要がな
い。したがって、被加工物を荒研削から仕上研削まで行
う際にも、円滑に研削用工具の交換を行うことができ
る。また、研削用工具が劣化した場合であっても、円滑
に新しい研削用工具と交換することができる。

【００２６】請求項９に係る発明は、スピンドルに形成
された工具取付部に荒砥石を取り付けて被加工物の片面
を荒研削し、前記工具取付部に取り付けられた荒砥石を
自動工具交換装置によって取り外した後、前記スピンド
ルに固定して配設されている仕上砥石によって前記被加
工物の片面を仕上研削することを特徴とする片面研削方
法である。

【００２７】請求項９に係る発明によれば、荒研削から
仕上研削まで一連の動作で行うことができるとともに、
仕上砥石はスピンドルに固定されているので、仕上研削
を高い精度で行うことができる。

【００２８】請求項１０に係る発明は、スピンドルに形
成された工具取付部に荒砥石を取り付けて被加工物の片
面を荒研削し、前記工具取付部に取り付けられた荒砥石
を自動工具交換装置によって取り外した後、前記スピン
ドルに固定して設けられている仕上砥石によって被加工
物の片面を仕上研削し、前記スピンドルに形成された工
具取付部に砥粒入りブラシを取り付けた後、前記工具取
付部に取り付けられた砥粒入りブラシによって、前記仕
上砥石によって仕上研削された前記被加工物の片面をブ
ラッシングすることを特徴とする片面研削方法である。

【００２９】請求項１０に係る発明においては、仕上砥
石による仕上研削を行った後に、仕上研削された面を砥
粒入りブラシによってブラッシングすることにより、表
面ダメージを除去することができるので、被加工物の抗
折強度を高められる。また、エッチングやポリッシング
といった後処理の工程や薬品を必要としなくなるととも
に、被加工物の表面の洗浄が容易となる。また、仕上研
削を行った後に、工具取付部に砥粒入りブラシを取り付
けて、その場でブラッシングを行っている。このため、
ブラッシングを行うために他のブラッシング位置に被加
工物を移動させることなく、砥粒入りブラシによって仕
上研削された被加工物をブラッシングすることができ
る。しかも、ブラッシングを行う際に、仕上砥石などを
回転させるためのスピンドル等を利用することができる
ので、研削装置全体としての大型化を防止することがで
きる。

【００３０】請求項１１に係る発明は、前記仕上砥石に
よって被加工物の片面を仕上研削する際に、前記工具取
付部を覆うカバー部材が前記工具取付部に取り付けられ
ることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の
片面研削方法である。

【００３１】請求項１１に係る発明においては、仕上砥
石によって仕上研削を行う際に工具取付部にカバー部材
を取り付けている。このため、仕上研削を行っている最
中に、工具取付部が露出していることはないので、仕上
研削によって生じる切粉などによって工具取付部が汚れ
るという事態を防ぐことができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞以下、本発明
の実施の形態を、図面を参照しながら、具体的に説明す
る。図１は、本発明に係る片面研削装置の要部正面断面
図、図２は、荒砥石ホルダを他の荒砥石ホルダと交換す
る状態を示す片面研削装置の要部正面図である。図１に
示すように、本発明に係る片面研削装置１は、砥石回転
用のスピンドル２を有しており、スピンドル２には本発
明の特定の研削用工具である仕上砥石３のリング状砥石
台３Ａが六角孔ボルトからなるボルトＢ，Ｂによって固
定して取り付けられている。この砥石台３Ａには、中空
円筒状の仕上砥石３が固定されている。この仕上砥石３
としては、メッシュサイズが♯２０００程度と細かい砥
石が用いられる。また、砥石台３Ａには、仕上砥石３よ
り内側において開口する複数の加工液供給孔３Ｂ，３Ｂ
が形成され、スピンドル２側において保持されたノズル
１１より加工液供給孔３Ｂ，３Ｂを通して仕上砥石３に
向かって加工液を噴射できるようになっている。また、
スピンドル２には、仕上砥石３と同心状であり、テーパ
形状を有する取付孔からなる工具取付部４が形成されて
いる。この工具取付部４の上方位置には、ドローバー４
Ａおよびボール４Ｂ，４Ｂよりなる周知のプルスタッド
クランプ機構が設けられている。そして、スピンドル２
は、軸方向（図１の上下方向）に送り移動可能であると
ともに、後に説明する支持テーブル９に対して水平方向
に相対的に送り移動可能となるように構成されている。

【００３３】また、工具取付部４には、荒砥石ホルダ５
が取り付けられている。この荒砥石ホルダ５は、工具取
付部４に嵌合するテーパ状のシャンク部５Ａを有してお
り、シャンク部５Ａの前方（図示の状態では下方）に把
持溝５Ｂが形成されている。この把持溝５Ｂのさらに前
方には、本発明の研削用工具である中空円筒形状の荒砥
石５Ｃが固定されている。この荒砥石５Ｃとしては、た
とえばメッシュサイズが♯６００程度と荒い砥石が用い
られる。さらに、シャンク部５Ａの後方には、プルスタ
ッド５Ｄが設けられている。そして、荒砥石ホルダ５を
工具取付部４に嵌合させて取り付けた際には、プルスタ
ッド５Ｄがドローバー４Ａにボール４Ｂ，４Ｂを挟んで
引っ張られて荒砥石ホルダ５が工具取付部４にクランプ
されて定位置に装着される。

【００３４】さらに、図２に示すように、スピンドル２
の側方には、自動工具交換装置である工具交換アーム６
が設けられている。この工具交換アーム６としては、マ
シニングセンタなどで通常用いられているものを用いる
ことができる。そして、この工具交換アーム６によっ
て、荒砥石ホルダ５を図示しない砥石ストッカに収納さ
れた複数の荒砥石ホルダのうちの１つの荒砥石ホルダ
５′と交換することができるようになっている。また、
交換される荒砥石ホルダ５′も、旧い荒砥石ホルダ５と
同様に、シャンク部５Ａ′、把持溝５Ｂ′、荒砥石５
Ｃ′およびプルスタッド５Ｄ′を有している。ここで用
いられる荒砥石５Ｃ′としては、たとえばメッシュサイ
ズが♯１２００程度と中ほどの荒さの砥石が用いられ
る。なお、図示しない砥石ストッカには、メッシュサイ
ズが同じ荒砥石を有する荒砥石ホルダを収納しておくこ
とができるし、メッシュサイズが異なる荒砥石を有する
荒砥石ホルダを収納しておくこともできる。さらに、砥
石ストッカには、後の第２の実施形態で説明するよう
に、仕上砥石３による仕上研削が終了した後に行われる
ブラッシングのための砥粒入りブラシ部材１５を保持す
るブラシホルダ１２を収納しておくこともできる。

【００３５】荒砥石ホルダ５，５′の交換を行う際に
は、使用していた荒砥石ホルダ５の把持溝５Ｂを工具交
換アーム６の第１把持部６Ａで把持し、新しい荒砥石ホ
ルダ５′の把持溝５Ｂ′を工具交換アーム６の第２把持
部６Ｂで把持する。そして、図示しない駆動モータによ
って工具交換アーム６を鉛直方向に延在する回動軸６Ｃ
回りに１８０°回転させて、荒砥石ホルダ５，５′を交
換する。工具取付部４に荒砥石ホルダが取り付けられて
いない状態であれば、砥石ストッカに収納されている荒
砥石ホルダ５の把持溝５Ｂを工具交換アーム６の第２把
持部６Ｂによって把持し、工具交換アーム６を１８０°
回転させて、新しい荒砥石ホルダ５′を工具取付部４に
取り付けることができる。

【００３６】また、スピンドル２の下方には、被加工物
であるシリコンウェーハＳを真空吸着する真空チャック
７が配設されている。真空チャック７は、回転テーブル
８上に設けられており、回転テーブル８は、スピンドル
２に対して相対移動可能な支持テーブル９に回転自在に
取り付けられている。この回転テーブル８は、図示しな
いモータによって回転駆動されるようになっている。そ
して、真空チャック７の斜め上部分には、研削加工を行
う際にシリコンウェーハＳの上またはシリコンウェーハ
Ｓと砥石との接触位置に水などの加工液を供給するため
のノズル１０が配設されている。

【００３７】以上の構成を有する片面研削装置１によっ
て、シリコンウェーハＳの研削を行う手順について図２
および図３を参照して説明する。研削加工を行う前段階
では、工具取付部４に荒砥石ホルダ５は取り付けられて
いない。この状態から、図２に示す工具交換アーム６の
第２把持部６Ｂによって荒砥石ホルダ５を把持し、工具
交換アーム６を回動軸６Ｃ回りに１８０°回転させる。
すると、図３（ａ）に示すように、荒砥石ホルダ５が工
具取付部４の下方に位置する。この状態でスピンドル２
を下降させる。スピンドル２を下降させると、やがて工
具取付部４に荒砥石ホルダ５のシャンク部５Ａが嵌合す
る。工具取付部４の取付孔４Ａに荒砥石ホルダ５のシャ
ンク部５Ａが嵌合したら、荒砥石ホルダ５のプルスタッ
ド５Ｄをドローバー４Ａによって引っ張って荒砥石ホル
ダ５をクランプして工具取付部４に装着する。

【００３８】荒砥石ホルダ５が工具取付部４に取り付け
られたら、工具交換アーム６を退避させる。そして、図
３（ｂ）の状態から図３（ｃ）に示すように、荒砥石５
ｃの幅中心が回転テーブル８の回転中心に略一致するま
でスピンドル２または支持テーブル９を移動させる。こ
の状態でスピンドル２によって砥石台３Ａを鉛直軸回り
に回転させるとともに、シリコンウェーハＳを保持する
回転テーブル８も回転させる。その後、スピンドル２を
シリコンウェーハＳに近づく方向に早送りして加工さ
せ、所定高さ位置から加工送りに変えて図３（ｃ）に示
すように、荒研削を開始する。荒研削を行っている間
は、ノズル１０から加工液を噴射しつづける。このよう
に荒研削が行われているとき、荒砥石ホルダ５は工具取
付部４に取り付けられているので、あまり高くない精度
で研削が行われている。しかし、ここで行われている研
削は荒研削なので、あまり高い精度を要求されることは
なく、特に問題となることはない。

【００３９】こうして荒研削が終了したら、次に仕上研
削を行う。仕上研削を行うためには、工具取付部４に先
に取り付けられている荒砥石ホルダ５を工具取付部４か
ら取り外す必要がある。この手順を説明すると、荒砥石
ホルダ５を取り外すために、スピンドル２を上昇させる
とともに、スピンドル２または支持テーブル９を移動さ
せて、スピンドル２を荒研削前の位置に戻す。

【００４０】続いて、工具交換アーム６を図２に示す位
置に戻し、工具交換アーム６の第１把持部６Ａで、工具
取付部４に取り付けられていた荒砥石ホルダ５の把持溝
５Ｂを把持する。その一方、工具交換アーム６の第２把
持部６Ｂでは何も把持しない。それから駆動モータを駆
動して工具交換アーム６を鉛直軸６Ｃ回りに１８０°回
転させる。すると、工具取付部４には何も取り付けられ
ていない状態となる。

【００４１】この状態で、工具交換アーム６を退避させ
る。そして、スピンドル２を早送りで下降させるととも
にスピンドル２を回転させ、所定高さ位置から仕上用の
切込み量を与える。仕上研削の場合、図４に示すよう
に、回転テーブル８は回転させず、スピンドル２または
支持テーブル９を移動させる。こうして、シリコンウェ
ーハＳに対し、スピンドル２の中心位置が表面と平行に
直線的に移動するように、相対的に移動させながら、仕
上砥石３によってシリコンウェーハＳの片面の仕上研削
が行われる。仕上研削を行っている間は、ノズル１１か
ら水などの加工液が加工液供給孔３Ｂを通って仕上砥石
３およびシリコンウェーハＳに向かって噴射される。こ
のように、仕上研削においては、シリコンウェーハＳに
ほぼ平行な条痕を形成するように、スルー方式の研削を
行っている。こうして、シリコンウェーハＳの研削工程
が終了する。

【００４２】ここで、前記実施形態では、荒研削および
仕上研削をそれぞれ１回ずつのみ行っているが、シリコ
ンウェーハＳを製造する条件等によって、荒砥石の荒さ
が異なる複数の荒砥石を用いて荒研削を２回以上行う場
合がある。これは、メッシュサイズが♯６００程度と荒
い荒砥石で荒研削を行った後、メッシュサイズが♯１２
００程度と中ほどの荒さの荒砥石で荒研削を行い、そし
てメッシュサイズが♯２０００程度の仕上砥石で仕上研
削を行うものである。このように、２回以上の荒研削を
行う場合には、次の手順による。

【００４３】１回目の荒研削を行う工程は前記した工程
と同様であり、図２に示す何も取り付けられていない工
具取付部４に工具交換アーム６によって、メッシュサイ
ズが♯６００の荒砥石ホルダ５を取り付ける。そして図
３に示す工程を経てシリコンウェーハＳの片面を荒研削
した後、スピンドル２を元の位置に戻す。

【００４４】続いて、図２に示すように、工具交換アー
ム６における第１把持部６Ａによって荒砥石ホルダ５の
把持溝５Ｂを把持するとともに、第２把持部６Ｂによっ
て、メッシュサイズが♯１２００の荒砥石ホルダ５′の
把持溝５Ｂ′を把持する。それぞれの把持部６Ａ，６Ｂ
によって荒砥石ホルダ５，５′を把持したら、工具交換
アーム６を回動軸６Ｃ回りに１８０°回転させる。する
と、工具取付部４の下方には、荒砥石ホルダ５′が位置
することになる。このままスピンドル２を下降させて、
工具取付部４にメッシュサイズが♯１２００の荒砥石ホ
ルダ５′を取り付ける。そして、図３に示す工程と同様
の工程によってシリコンウェーハＳの片面を荒研削す
る。

【００４５】荒砥石ホルダ５′による荒研削が終了した
後は、再びスピンドル２を元の位置に戻し、工具交換ア
ーム６によって荒砥石ホルダ５′を工具取付部４から取
り外す。そして、図４に示すようにして、仕上砥石３に
よってシリコンウェーハＳの片面の仕上研削が行われ
る。

【００４６】ここで、仕上研削時、スピンドル２の工具
取付部４に図４に二点鎖線Ｃで示すようなキャップ状の
カバー部材を取り付け、その開口部を閉塞しておくこと
もできる。この場合、工具取付部４の内面に加工による
切粉などが付着するのを防止することができる。また、
砥石取付部には、あまり高い取付精度を必要とされない
研磨布、研磨パッドによるポリッシング加工用工具を仕
上研削後に砥石取付部に取り付けることにより、継続し
てポリッシング加工を行うこともできる。

【００４７】＜第２の実施形態＞続いて、本発明の第２
の実施形態について図５および図６等を参照して説明す
る。図５は、本実施形態において、工具取付部４にブラ
シホルダ１２を取り付けてブラッシングを行っている状
態を示す側面図である。本実施形態においては、前記第
１の実施形態で用いたスピンドル２、仕上砥石３、およ
び荒砥石等はそのまま用いるので、その説明は省略す
る。

【００４８】本実施形態においては、荒砥石５Ｃによる
荒研削および仕上砥石３による仕上研削が済んだら、図
５に示す砥粒入りブラシ１５を保持したブラシホルダ１
２を用いて、仕上研削されたシリコンウェーハＳの表面
をブラッシングする。ここで用いられるブラシホルダ１
２は、荒砥石ホルダ５と同様のテーパ状のシャンク部１
３を有しており、シャンク部１３の前方には把持溝１４
が形成されている。また、シャンク部１３の先端（後
方）にはプルスタッド１６が取り付けられている。

【００４９】砥粒入りブラシ１５は、たとえば多数のナ
イロン糸にダイヤモンド砥粒がちりばめられて構成され
ており、ナイロン糸の柔軟性とダイヤモンドの優れた研
削力を発揮するものである。このような砥粒入りブラシ
１５は、たとえば次のように製造される。まず、液状に
溶融されたナイロン原料からなる溶剤にダイヤモンド砥
粒を混入させる。この溶剤を糸状に押し出して固める
と、ダイヤモンド砥粒が固く固定されたナイロン糸が製
造される。このナイロン糸を複数本集めて束ねることに
よって、砥粒入りブラシ１５が製造される。この砥粒入
りブラシ１５によって仕上研削されたシリコンウェーハ
Ｓの表面をブラッシングする。

【００５０】本実施形態のように、仕上研削されたシリ
コンウェーハＳの表面を砥粒入りブラシ１５によってブ
ラッシングすることにより、たとえば荒加工工程で生じ
たマイクロクラックなどを進行させることなく、シリコ
ンウェーハＳに対する表面ダメージを除去することがで
きる。また、砥粒入りブラシ１５によってブラッシング
することにより、仕上砥石４などに比べて、同じ粒度で
およそ半分の面粗度となる。このため、ブラッシングの
効果として、より高度な面状態を得ることができる。

【００５１】従来、砥石による研削を行った後は、表面
ダメージが残り抗折強度が弱くなるため、研削を行った
後にエッチングやポリッシングといった処理を行って抗
折強度を高めていた。しかし、エッチングやポリッシン
グといった作業は薬品を使用するため、後処理のための
洗浄が必要となり、その分研削工程全体が長くなってし
まい、さらには薬品のためのコストも上昇するという問
題があった。その点、本実施形態のように、砥粒入りブ
ラシ１５によってシリコンウェーハＳにおける研削処理
された面をブラッシングすることにより、表面ダメージ
を容易に除去することができる。したがって、エッチン
グやポリッシングのための工程や薬品を必要としないの
で、研削工程全体を短くすることができるとともに、コ
スト低減にも寄与するものである。

【００５２】さらに、この砥粒入りブラシ１５を保持し
たブラシホルダ１２を工具交換アーム６を用いてスピン
ドル２における工具取付部４に取り付けることができる
ので、作業員に多大な労力をかけることもない。また、
砥粒入りブラシ１５によるブラッシングは、高い精度を
要求されるものではないので、多少の振動があってもブ
ラッシングの効果が低下することもない。したがって、
工具取付部４に取り付けて好適に使用することができ
る。

【００５３】次に、本実施形態に係る片研削装置による
研削工程について説明する。図６は、本実施形態に係る
研削工程の流れを示すフローチャートである。本実施形
態では、前記第１の実施形態同様、図３に示すように、
スピンドル２に形成された工具取付部４に荒砥石ホルダ
５を工具交換アーム６によって、取り付けてシリコンウ
ェーハＳの片面を荒研削する（Ｓ１）。荒研削が終了し
たら、工具取付部４から荒砥石ホルダ５を取り外して、
図４に示すように、工具取付部４には二点鎖線で示すキ
ャップ状のカバー部材Ｃを取り付ける。それから、荒砥
石５Ｃによって荒研削されたシリコンウェーハＳの片面
を仕上砥石４によって仕上研削する（Ｓ２）。

【００５４】仕上砥石４による仕上研削が終了したら、
工具取付部４に取り付けられていたカバー部材Ｃを取り
外して、工具取付部４にブラシホルダ１２を取り付け
る。工具取付部にブラシホルダ１２を取り付ける際に
は、荒砥石ホルダ５を工具取付部４に装着するのと同様
の作業が行われる。すなわち、ブラシホルダ１２の把持
溝１４を工具交換アーム６で把持しながら、ブラシホル
ダ１２をスピンドル２の下方に置いた状態で、スピンド
ル２を下降させる。スピンドル２が下降することによ
り、工具取付部４にブラシ部材１１のシャンク部１３が
嵌合する。この状態で、プルスタッド１６をドローバー
４Ａによって引っ張ってブラシホルダ１２を工具取付部
４にクランプし装着する。それから、工具交換アーム６
により把持が解除され、工具交換アーム６は退避する。

【００５５】ブラシホルダ１２を工具取付部４に装着し
たら、図５に示すように、ブラシホルダ１２に保持され
た砥粒入りブラシ１５をシリコンウェーハＳにおける仕
上研削された面に当接させる。それから、スピンドル２
を回転させるとともに、回転テーブル８を介してシリコ
ンウェーハＳを回転させて、シリコンウェーハＳにおけ
る仕上研削を行った面をブラッシングする（Ｓ３）。こ
のとき、砥粒入りブラシ１５によるブラッシングの効果
を高めるために、ノズル１０からは、ブラッシング液が
シリコンウェーハＳの研削された面または砥粒入りブラ
シ１５に吹き付けられる。このように、仕上研削された
面を、砥粒入りブラシ１５でブラッシングすることによ
り、シリコンウェーハＳの研削面を加工歪のない抗折強
度の高い、より高度な面状態にすることができる。

【００５６】このように、本実施形態では、工具取付部
４にブラシホルダ１２を取り付けているので、シリコン
ウェーハＳにおける仕上研削をブラシホルダ１２に保持
された砥粒入りブラシ１５でブラッシングする際に、研
削時に用いた回転テーブル８によってシリコンウェーハ
Ｓを回転させることができる。また、ブラシホルダ１２
も仕上研削時には仕上砥石３を回転させていたスピンド
ル２によって回転させることができる。このため、ブラ
シ部材によってシリコンウェーハＳにおける仕上研削さ
れた面をブラッシングする際に、砥粒入りブラシ１５や
シリコンウェーハＳを回転させるための回転装置などを
別途設ける必要はない。

【００５７】なお、砥粒入りブラシ１５としては、ナイ
ロン糸を用いることは必須ではなく、適宜他のブラシを
用いることができる。また、ブラシにちりばめて固定さ
れる砥粒としてはダイヤモンドおよびＳｉＯ₂が好適で
あるが、ダイヤモンドおよびＳｉＯ₂に限られず、適宜
公知の砥粒をちりばめて固定することができる。たとえ
ば、本発明における砥粒として、前記ダイヤモンドおよ
びＳｉＯ₂の他、Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂，ＳｉＣ，ＣＢＮ，
Ｂ₄Ｃ，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＣｅＯ₂，ＺｒＢ₂，Ｔｉ
Ｂ₂，ＴｉＣなどの微粒子を挙げることができる。粒子
の大きさは、平均粒子径が１０μｍ以下、望ましくは５
μｍ以下、さらに望ましくは１μｍ以下、とりわけ０．
２μｍ以下であるが、研削、研磨対象により適宜選択す
ることができる。形状は球形あるいは球形に近いものが
好ましいが、研削対象により他の形状の粒子も使用でき
る。もちろん、本実施形態においても、前記第１の実施
形態同様、荒砥石による荒研削を２回以上行うこともで
きる。また、このときの加工液としては、純水が主とし
て用いられるが、砥粒入りの加工液を用いることもでき
る。

【００５８】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるもので
はない。たとえば、荒砥石ホルダは１回や２回にとどま
らず、さらに複数回交換することができる。また、本実
施形態ではスピンドルに仕上砥石を固定して配設してい
るが、これを設けない態様としたり、あるいは仕上砥石
以外で、他に汎用性のある砥石を配設することもでき
る。また、自動工具交換装置としては工具交換アームを
用い、砥石ストッカから荒砥石ホルダを取り出すように
しているが、通常のマシニングセンタに用いられている
アームレスマガジンなどを用いることもできる。また、
たとえば砥石ストッカに同じメッシュサイズが同じ砥石
を複数収納しておき、同様の研削を行う場合にも、それ
らメッシュサイズが同じ砥石を順番に使用する態様とす
ることもできる。その他、メッシュサイズが同じ砥石を
複数用意しておき、１つの砥石が摩耗してしまった後
に、メッシュサイズが同じ新しい砥石を用いるようにす
ることもできる。さらには、仕上研削の場合も、荒研削
と同様に、仕上砥石３の幅中心をシリコンウェーハＳの
中心とほぼ合わせた状態で、スピンドル２の回転ととも
に回転テーブル８も回転させながらインフィード研削す
るようにしてもよい。

【００５９】また、前記実施形態においては仕上砥石３
の径を荒砥石５Ｃの径より大きく形成して剛性を高めて
仕上精度を高めるように構成したが、これに限らず、仕
上砥石３も荒砥石５Ｃと同径に形成して前記のインフィ
ード研削することもできる。この場合には、荒研削から
仕上研削への移行時にシリコンウェーハＳの中心に仕上
砥石３の位置を合わせる工程を省略することができ、そ
の分軸移動機構が不要となり、装置全体の簡略化が可能
となる。

【００６０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明のうち、請求項１
に係る発明によれば、研削装置全体として小型化を図る
ことができる。また、劣化した砥石の取り替え作業が容
易となり、作業員に多大な労力を掛けることなくしかも
短時間で研削作業を行うことができる。また、荒さの異
なる他の砥石と交換して研削作業を行うことができるの
で、全体として効率よく研削作業を行うことができる。

【００６１】請求項２に係る発明によれば、交換するこ
とが少ない砥石、あるいは頻繁に使用する砥石を固定し
て取り付けておくことによって、交換作業を少なくする
ことができる。

【００６２】請求項３に係る発明によれば、工具取付部
に取り付けて使用する場合のような振動や取り付け誤差
等による研削精度の低下を招くことが少ないため、高い
研削精度で仕上研削を行うことができる。

【００６３】請求項４に係る発明によれば、最初の荒研
削を行う段階では工具取付部に荒砥石を取り付けて荒研
削を行う。荒研削が終了して仕上研削を行う段階になっ
たら、仕上砥石を利用して仕上研削を行うことができ
る。このようにして人手を介入させることなく連続的に
荒研削から仕上研削まで行うことができるので、作業効
率の向上に寄与することができる。

【００６４】請求項５に係る発明によれば、仕上研削後
に砥粒入り砥石によるブラッシングを行っているので、
エッチングやポリッシングといった後処理の工程や薬品
が不要になる。しかも、ブラッシングを行う際に、仕上
砥石などを回転させるスピンドルなどを利用することが
できるので、砥粒入りブラシによるブラッシングのため
のブラッシング部などを必要としない。このため、研削
装置全体の大型化を避けることができる。

【００６５】請求項６に係る発明によれば、仕上研削後
のブラッシングに用いて好適なダイヤモンドまたはＳｉ
Ｏ₂砥粒が固定された多数のナイロン糸で構成された砥
粒入りブラシを用いることができる。

【００６６】請求項７に係る発明によれば、仕上砥石に
よる仕上研削の際に、工具取付部を覆うカバー部材を工
具取付部に取り付けておくことによって、切粉などによ
って工具取付部が汚されることを防止することができ
る。

【００６７】請求項８に係る発明によれば、被加工物を
荒研削から仕上研削まで行う際にも、円滑に砥石の交換
を行うことができる。また、砥石が劣化した場合であっ
ても、円滑に新しい砥石と交換することができる。

【００６８】請求項９に係る発明によれば、荒研削から
仕上研削まで一連の動作で行うことができるとともに、
仕上砥石は砥石台に固定されているので、仕上研削を高
い精度で行うことが可能となる。

【００６９】請求項１０に係る発明によれば、仕上研削
後に砥粒入り砥石によるブラッシングを行っているの
で、エッチングやポリッシングといった後処理の工程や
薬品が不要になる。また、ブラッシングを行うために他
のブラッシング位置に被加工物を移動させることなく、
砥粒入りブラシによって仕上研削された被加工物をブラ
ッシングすることができる。しかも、ブラッシングを行
う際に、仕上砥石などを回転させるためのスピンドル等
を利用することができるので、研削装置全体としての大
型化を防止することができる。

【００７０】請求項１１に係る発明によれば、仕上研削
を行っている最中に、工具取付部が露出していることは
ないので、仕上研削によって生じる切粉などによって工
具取付部が汚れるという事態を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る片面研削装置の要部正面断面図で
ある。

【図２】荒砥石ホルダを他の荒砥石ホルダと交換する状
態を示す片面研削装置の要部正面断面図である。

【図３】本発明に係る片面研削装置によってシリコンウ
ェーハを荒研削する工程を示す工程図である。

【図４】本発明に係る片面研削装置によってシリコンウ
ェーハを仕上研削する工程を示す図である。

【図５】第２の実施形態において、工具取付部にブラシ
ホルダを取り付けてブラッシングを行っている状態を示
す側面図である。

【図６】第２の実施形態に係る研削工程の流れを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】１片面研削装置２スピンドル３仕上砥石３Ａ砥石台４工具取付部５荒砥石ホルダ５Ａシャンク部５Ｂ把持溝５Ｃ荒砥石５Ｄプルスタッド６工具交換アーム（自動工具交換装置）６Ａ第１把持部６Ｂ第２把持部６Ｃ回動軸７真空チャック８回転テーブル９支持テーブル１０ノズル１１ノズル１２ブラシホルダ１３シャンク部１４把持溝１５砥粒入りブラシ１６プルスタッドＳシリコンウェーハ（被加工物）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ２４Ｄ 13/20 Ｂ２４Ｄ 13/20 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６３１Ｈ０１Ｌ 21/304 ６３１ (72)発明者斎田国廣神奈川県横須賀市神明町１番地株式会社日平トヤマ技術センター内 (72)発明者河津知之神奈川県横須賀市神明町１番地株式会社日平トヤマ技術センター内Ｆターム(参考） 3C034 AA08 BB66 BB73 3C043 BA09 BA11 CC04 CC12 DD02 3C063 AA02 AA07 AB05 BA02 BA17 BB01 BB02 BC03 BG07 BH11 BH32 EE10 FF30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピンドルに取り付けた研削用工具を回
転させて被加工物の片面を研削加工する片面研削装置に
おいて、前記スピンドルには工具取付部が形成されており、この工具取付部に研削用工具を着脱自在に取り付けると
ともに、前記工具取付部に取り付けられている研削用工
具を他の研削用工具と交換する自動工具交換装置を備え
ることを特徴とする片面研削装置。
【請求項２】前記スピンドルに特定の研削用工具が固
定して配設されており、前記工具取付部に研削用工具が取り付けられているとき
には、前記工具取付部に取り付けられた研削用工具で研
削を行い、前記工具取付部に研削用工具が取り付けられていないと
きには、前記スピンドルに固定して配設された研削用工
具によって研削を行うように構成されていることを特徴
とする請求項１に記載の片面研削装置。
【請求項３】前記スピンドルに固定して配設されてい
る研削用工具が仕上砥石であることを特徴とする請求項
２に記載の片面研削装置。
【請求項４】前記工具取付部に取り付けられる研削用
工具が荒砥石であることを特徴とする請求項１から請求
項３のいずれか１つに記載の片面研削装置。
【請求項５】前記工具取付部に取り付けられる研削用
工具が砥粒入りブラシであることを特徴とする請求項１
から請求項４のうちのいずれか１つに記載の片面研削装
置。
【請求項６】前記砥粒入りブラシは、ダイヤモンドま
たはＳｉＯ₂砥粒が固定された多数のナイロン糸で構成
されていることを特徴とする請求項５に記載の片面研削
装置。
【請求項７】前記工具取付部を覆うカバー部材が、前
記工具取付部に対して着脱可能とされていることを特徴
とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記
載の片面研削装置。
【請求項８】スピンドルに形成された工具取付部に研
削用工具を取り付けて被加工物の研削加工を行い、前記工具取付部に取り付けられた研削用工具を自動工具
交換装置によって他の研削用工具と交換して、前記他の
研削用工具を前記工具取付部に取り付けた後、前記工具取付部に取り付けられた研削用工具によって被
加工物の片面を研削することを特徴とする片面研削方
法。
【請求項９】スピンドルに形成された工具取付部に荒
砥石を取り付けて被加工物の片面を荒研削し、前記工具取付部に取り付けられた荒砥石を自動工具交換
装置によって取り外した後、前記スピンドルに固定して配設されている仕上砥石によ
って前記被加工物の片面を仕上研削することを特徴とす
る片面研削方法。
【請求項１０】スピンドルに形成された工具取付部に
荒砥石を取り付けて被加工物の片面を荒研削し、前記工具取付部に取り付けられた荒砥石を自動工具交換
装置によって取り外した後、前記スピンドルに固定して配設されている仕上砥石によ
って被加工物の片面を仕上研削し、前記スピンドルに形成された工具取付部に砥粒入りブラ
シを取り付けた後、前記工具取付部に取り付けられた砥粒入りブラシによっ
て、前記被加工物の片面をブラッシングすることを特徴
とする片面研削方法。
【請求項１１】前記仕上砥石によって被加工物の片面
を仕上研削する際に、前記工具取付部を覆うカバー部材
が前記工具取付部に取り付けられることを特徴とする請
求項９または請求項１０に記載の片面研削方法。