JP2002144199A - 薄板円板状ワークの平面研削方法および平面研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い精度で平面研削を行えるとともに、研削
条痕が残ることがなく、かつ、微少な切り込み量で研削
が行え、ウェハにかかる力を小さくする。 【解決手段】 薄板円板状ワークＷの片側加工面を研削
砥石７の外周面で平面研削する薄板円板状ワークＷの平
面研削方法である。ワークＷおよび砥石７をそれぞれ自
転させるとともに、砥石７をワークＷの半径方向へ相対
的に移動させて研削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板円板状ワーク
の平面研削方法および平面研削盤に関し、さらに詳しく
は、たとえば半導体ウェハなどのような薄板円板状ワー
クの片面を研削する平面研削方法および平面研削盤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハなどのような薄板円
板状ワークを平面研削するのに、例えば、特開平１１−
１２８６４６号公報記載のものがある。

【０００３】この平面研削盤は、軸方向に移動自在に設
けられた砥石軸と、砥石軸に固定されて端面が研削面と
された円環状砥石と、ワークの加工面が砥石の研削面に
対向するとともにワークの外周が砥石の研削面と交差し
かつワークの中心が常に研削面内に位置するようにワー
クを支持して自転させるワーク自転手段とを備えてい
る。

【０００４】この研削盤によれば、ワークの外周が研削
面の外周と交差しかつワークの中心が常に研削面内に位
置した状態でワークが自転するので、ワークが１回転す
る間にワークの加工面の全部が研削面の間を通過して研
削面に接触し、ワークの加工面の全部を研削することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、半導体
ウェハにおける平面研削には高い精度が要求されるよう
になってきている。しかしながら、上記、平面研削盤に
おいては、ワークの中心近傍以外の部分はワークが１回
転する間の時間の一部だけ研削面と接触するが、中心近
傍は、常時研削面と接触している。このため、中心近傍
の研削量が他の部分に比べて多くなり、研削後のワーク
において中心部がわずかに凹んでしまうという問題が生
じる。さらに、ワークの中心近傍の方が砥石と接触して
いる時間が長いので、研削マークがワークの加工面全部
に均一につかないため、研削条痕が残ってしまうという
問題をも生じさせる。さらに、従来の平面研削盤におい
ては、ワークの回転数を多くすると中央部の凹みが大き
くなるため、少ない回転数でワークの加工面を研削する
必要があるため切り込み量が大きくなって、ワークにか
かる力が大きくなるという問題もある。

【０００６】本発明は、上記問題を解決することを課題
とし、高い精度で平面研削を行えるとともに、研削条痕
が残ることがなく、かつ、微少な切り込み量で研削が行
え、ワークにかかる力の小さい薄板円板状ワークの平面
研削方法および平面研削盤を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記課
題を解決するために本発明の請求項１記載の平面研削方
法は、薄板円板状ワークの片側加工面を研削砥石の外周
面で平面研削する薄板円板状ワークの平面研削方法にお
いて、ワークおよび砥石をそれぞれ自転させるととも
に、砥石をワークの半径方向へ相対的に移動させて研削
を行うことを特徴とするものである。

【０００８】この方法によれば、ワークの加工面全てに
おいて砥石とワークとの接触時間が同じになるように砥
石およびワークの単位時間あたりの回転数および砥石と
ワークとの相対的移動速度を制御することができワーク
の特定の部分における砥石接触時間が長くなることがな
いので、高い精度で平面研削を行える。しかも、ワーク
の加工面全部を均一に研削することができ、研削条痕が
残ることがない。さらに、ワークが複数回転する間に研
削を行うので微少な切り込み量で研削が行え、ワークに
かかる力が小さくなる。またワークにかかる力が小さく
なるので相対的移動速度を速くしてワークの研削時間を
短くすることもできる。

【０００９】なお、砥石とワークとは相対的に見て砥石
がワークを横断あるいは縦断するまで移動させることが
好ましい。また、砥石としては、円柱状あるいは円錐台
状のものを用いる。

【００１０】特に、上記方法において、請求項２に記載
のように、ワークの加工面と垂直な方向から見て、砥石
の軸線が移動方向に対して傾いた状態でかつ砥石の軸線
とワークの中心の移動軌跡とが交わるように研削を行う
ことが好ましい。すなわち、砥石の軸線と、相対的移動
方向が同一あるいは互いに垂直でないことが好ましい。

【００１１】このようにすれば、砥石とワークとの位置
関係に多少のずれが生じてもワークにおける全ての部分
を加工することができる。

【００１２】この理由について図３を参照して説明す
る。なお、以下の説明において砥石およびワークについ
ては後に述べる実施形態の説明で用いる符号と同一の符
号を用いている。

【００１３】図３(b)に示すように、砥石(7)の軸線方向
がワーク(W)の移動方向と同じである場合、研削加工
は、図３(b)中に破線ｃで示した砥石(7)とワーク(W)と
が接する部分において行われるのであるが、ワーク(W)
の中心の移動軌跡と砥石(7)の軸線とが一致せず、例え
ば、図３(b)にａで示したずれがあると、ワーク(W)の中
心部に半径ａの円形非研削部分ｂが生じる。すなわち、
円ｂ内部は、砥石(7)が左右方向に移動しても破線ｃを
横断することがなく円ｂ内部については研削加工を行う
ことができない。

【００１４】一方、図３(a)に示すように、砥石(7)の軸
線方向が移動方向に対して傾いている場合、図３(a)中
にｅで示した範囲内をワーク(W)の中心の移動軌跡が通
るようにすれば、砥石(7)の移動に伴いワーク(W)の加工
面における全ての部分が破線ｄを横断し、研削加工が行
われない部分が生じない。

【００１５】また、本発明の平面研削盤は、薄板円板状
ワークの片側加工面を外周面で平面研削する砥石を備え
た薄板円板状ワークの平面研削盤であって、砥石を自転
させる砥石自転手段と、ワークを自転させるワーク自転
手段と、砥石をワークの半径方向へ相対的に移動させる
移動手段とを備えていることを特徴とするものである。

【００１６】この研削盤によれば、請求項１記載の方法
を容易に実施することができる。

【００１７】特に、上記研削盤において、ワークの加工
面と垂直な方向から見て、ワークの移動方向に対して、
砥石の軸線が傾くようにかつ砥石の軸線とワークの中心
の移動軌跡とが交わるように砥石が配されていることが
好ましい、そうすれば、請求項２に記載の方法を容易に
実施することができる。

【００１８】なお、ワークの回転速度、砥石の回転速度
および送り速度により規定される相対速度が、ワークの
外周部からワークの中心に近づくほど高くなるようにす
ることが好ましい。すなわちワークの中心における相対
速度が最も高くなるようにするとよい。

【００１９】そうすれば仕上げ面荒さを一定にすること
ができる。

【００２０】これは、例えば、砥石がワークの中心に近
づくにつれてワークの回転数を高くする、あるいは砥石
の回転数を高くすることにより実現される。また、ワー
クの中心部に近づくにつれて送り速度が高くなるように
してもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。

【００２２】図１および図２は本発明における第１の実
施形態の片面平面研削盤を示したものである。なお、以
下の説明で前後左右は図１を基準にいうものとし、図１
における紙面表側を前、紙面裏側を後といい、図１の左
を左、右を右というものとする。すなわち、図２におい
ては、上側が後、下側が前になる。

【００２３】研削盤(1)は、水平なベッド(2)、ベッド
(2)に左右方向に移動自在に取り付けられた移動テーブ
ル(3)、移動テーブル(3)上に上下に移動自在にかつ垂直
軸周りに回転するように設けられて薄板円板状ワーク
(W)が水平に載置される回転テーブル(4)、ベッド(2)の
左部に配された砥石ヘッド(5)とを備えている。

【００２４】砥石ヘッド(5)は、側面から見て上部が前
方に突出しており、この突出部分(5a)の下方を回転テー
ブル(4)および移動テーブル(3)が通りうるようになって
いる。そして、突出部分(5a)から水平な砥石軸(6)が右
方に向かってかつやや後方に向かって伸び、砥石軸(6)
の先端に砥石(7)が取り付けられている。

【００２５】なお、移動テーブル(3)を移動させるため
の構成、回転テーブル(4)を回転させるための構成およ
び回転テーブル(4)を上下に移動させるための構成はい
ずれも、公知のものであり詳細な説明は省略する。ま
た、砥石ヘッド(5)内には、砥石軸(6)を自転させる図示
しない適当な公知の駆動装置が配されている。

【００２６】この研削盤(1)においては、砥石軸(6)がや
や後方に向かって伸びているので、図２に示すように、
砥石(7)の軸線が、左右方向すなわちワークの移動方向
に対して傾いている。なお、この研削盤(1)の場合、砥
石(7)として、周面右側部分(7a)と周面左側部分(7b)と
で荒さの異なる合わせ砥石を用い、周面右側部分(7a)で
荒削りを行い、周面左側部分(7b)で仕上げを行うように
して、加工初期のワーク(W)にかかる力を小さくしてい
る。加工初期のワーク(W)にかかる力を小さくするため
右側の径が小さい円錐台状砥石を用いてもよい。

【００２７】上記のような構成を有する研削盤(1)にお
いては、砥石(7)および回転テーブル(4)の位置を調整
し、ワーク(W)に対する切り込み量などを所定の値に設
定した後、回転テーブル(4)にワーク(W)が載置される。
この後、図２に示すように、ワーク(W)および砥石(7)を
自転させつつ回転テーブル(4)を右から左に動かすこと
により、相対的に砥石(7)がワーク(W)を横断してワーク
(W)の砥石(7)の外周面により平面研削が行なわれる。加
工を行う際には、ワーク(W)の加工面の研削仕上げ面荒
さを加工面全てにおいて一定にする必要がある。そこで
砥石(7)がワーク(W)の外周部に位置するときと砥石(7)
がワーク(W)の中心部に位置するときとで砥石(7)に対す
るワーク(W)の送り速度を変える、すなわち、移動テー
ブル(3)の移動速度を変えることが好ましい。具体的に
は中心部においての送り速度が速く、外周部においての
送り速度が遅くなるように、移動テーブル(3)の移動速
度を調整する。なお、移動テーブル(3)の送り速度を一
定にし、ワーク(W)の回転速度を変えることによっても
研削仕上げ面荒さを一定にすることができる。さらに
は、砥石(7)の自転速度を変えることによっても削仕上
げ面荒さを一定にすることができる。あるいは、各速度
全てを変化させて削仕上げ面荒さを一定にしてもよい。

【００２８】上記の研削盤のように、砥石(7)の軸線が
左右方向（移動方向）に対して傾くように砥石(7)を配
すれば、砥石(7)の軸線とワーク(W)の中心の移動軌跡と
が交わるように砥石(7)とワーク(W)との位置関係を調節
すると、ワーク(W)における加工面の全てを研削でき
る。

【００２９】例えば、砥石(7)の軸線がワーク(W)の移動
方向に対して傾いていると、図３(a)にｅで示した範囲
内をワーク(W)の中心の移動軌跡が通るようにすればワ
ーク(W)の全ての部分において研削加工が行われる。す
なわち、砥石(7)に対するワーク(W)の位置を決めるさい
に前後方向にｅ／２のずれが許されるので、砥石(7)と
ワーク(W)との位置関係を合わせるのに高い精度は要求
されない。

【００３０】一方、砥石(7)の軸線がワーク(W)の移動方
向と同方向に伸びる場合は、砥石(7)の軸線がワーク(W)
の中心を通らないと研削加工が行われない部分が生じる
ことになり、ワーク(W)の全ての部分において研削加工
をおこなうには砥石(7)の軸線がワーク(W)の中心を通る
ように砥石(7)とワーク(W)との位置関係を合わせなけれ
ばならず、位置関係を合わせるのに高い精度が要求され
る。

【００３１】なお、本発明の構成は上記実施形態のもの
には限定されず、種々の変更が可能である。例えば、ワ
ーク(W)を、これの縁において複数のローラにより支持
するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施形態の平面研削盤の
正面図である。

【図２】同平面研削盤の要部を示す平面図である。

【図３】(a)は、砥石とワークとの一配置関係を示す平
面図であり、(b)は、砥石とワークとの他の配置関係を
示す平面図である。

【符号の説明】

(1) 研削盤 (2) ベッド (3) 移動テーブル（移動手段） (4) 回転テーブル（ワーク回転手段） (7) 砥石 (W) ワーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板円板状ワークの片側加工面を研削砥
   石の外周面で平面研削する薄板円板状ワークの平面研削
   方法において、 ワークおよび砥石をそれぞれ自転させるとともに、砥石
   をワークの半径方向へ相対的に移動させて研削を行うこ
   とを特徴とする薄板円板状ワークの平面研削方法。
2. 【請求項２】 ワークの加工面と垂直な方向から見て、
   砥石の軸線が移動方向に対して傾いた状態でかつ砥石の
   軸線とワークの中心の移動軌跡とが交わるように研削を
   行うことを特徴とする、 請求項１記載の薄板円板状ワークの平面研削方法。
3. 【請求項３】 薄板円板状ワークの片側加工面を外周面
   で平面研削する砥石を備えた薄板円板状ワークの平面研
   削盤であって、 砥石を自転させる砥石自転手段と、 ワークを自転させるワーク自転手段と、 砥石をワークの半径方向へ相対的に移動させる移動手段
   とを備えていることを特徴とする、 薄板円板状ワークの平面研削盤。
4. 【請求項４】 ワークの加工面と垂直な方向から見て、
   ワークの移動方向に対して、砥石の軸線が傾くようにか
   つ砥石の軸線とワークの中心の移動軌跡とが交わるよう
   に砥石が配されていることを特徴とする、請求項３記載
   の薄板円板状ワークの平面研削盤。