JP2002301645A - 研削装置 - Google Patents

研削装置

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JP2002301645A
JP2002301645A JP2001107402A JP2001107402A JP2002301645A JP 2002301645 A JP2002301645 A JP 2002301645A JP 2001107402 A JP2001107402 A JP 2001107402A JP 2001107402 A JP2001107402 A JP 2001107402A JP 2002301645 A JP2002301645 A JP 2002301645A
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grinding
wafer
grindstone
head
holding
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JP2001107402A
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Masashi Niifuku
正志 新福
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】砥石の目詰まりを抑制でき、砥石のドレッシン
グおよびプリカット作業の頻度を低減して加工効率の高
い研削装置を提供する。 【解決手段】ウェーハWを保持面に保持する回転可能な
保持テーブルと、ウェーハWの表面を研削する研削面を
もつ柱状の複数の砥石22と、回転軸21bを中心に回
転可能に保持され、回転軸21bに直交しかつ保持面に
対向する対向面21aをもち、対向面21aの所定の円
周上に複数の砥石22が互いに離隔して配列された砥石
ヘッド21と、を備え、砥石ヘッド21および保持テー
ブルを回転させ、ウェーハWの表面に複数の砥石22の
内周面22b側から研削液を供給し、砥石22の研削面
22aをウェーハWの表面に当接させて研削する研削装
置であって、複数の砥石22は、研削液PLが砥石22
の内周面22b側から砥石22間を通じて外周面22e
側へ流出しやすい形状に成形されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体
装置の製造に用いられるウェーハ等の被研削体を研削す
る研削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造に用いられ
るウェーハは、所定形状に研削されたシリコン等からな
るインゴットをスライシングマシンによって切断するこ
とによって製造される。通常、インゴットを切断するこ
とによって得られたウェーハあるいは素子が形成された
ウェーハの厚さをさらに薄くするために、研削装置を用
いてウェーハの裏面研削が行われる。ウェーハの裏面の
研削に用いられる研削装置としては、たとえば、図8に
示すように、ウェーハWを保持するテーブル101と、
複数の砥石103が下面に固定された砥石ヘッド102
とを有する研削装置が知られている。テーブル101
は、たとえば、真空吸着によりウェーハWをチャキング
可能であり、また、回転可能となっている。砥石ヘッド
102は、ウェーハWの直径よりも大きい直径を有して
おり、ウェーハWを研削する際には、図9に示すよう
に、砥石ヘッド102の回転中心Raとテーブル101
の回転中心Rbとを偏心させた状態で、砥石ヘッド10
2およびテーブル101を回転させながら、砥石103
をウェーハWの表面に当接させる。なお、砥石ヘッド1
02およびテーブル101の回転方向は、通常、逆向き
に設定される。互いに偏心した状態にある回転する砥石
ヘッド102およびウェーハWを当接させることによ
り、ウェーハWの表面の全体が研削される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な研削装置では、ウェーハWと砥石103との摩擦によ
る発熱を抑えるために、図9に示すように、砥石ヘッド
102の内周側から純水からなる研削液PLをウェーハ
Wの表面に供給しながら研削を行っている。一方、図1
0は、砥石ヘッド102のウェーハWに対向する側の構
成を示す図である。図10に示すように、研削ヘッド1
02のウェーハWに対向する環状の対向面102aに
は、図11に示すような形状の砥石103が周方向に沿
って複数配列されている。図11に示す砥石103は、
砥粒としてダイヤモンド粒子をバインダで結合して柱状
に成形されたものである。砥石103のウェーハWを研
削する研削面103aは、矩形状となっている。このよ
うな形状の砥石103を研削ヘッド102の環状の対向
面102aに固着している。砥石103の高さは、たと
えば、5mm程度である。上記のような形状の砥石10
3を研削ヘッド102のウェーハWに対向する環状の対
向面102aに配列し、研削ヘッド102の内周側から
研削液PLをウェーハWの表面に供給しながら研削を行
う。このとき、研削液PLは砥石103の内周面103
b側からこの内周面103bに隣接する側面103c,
103dの間を通じて外周面103e側に流出しようと
するが、研削ヘッド102は回転しているため、図10
に示すように、互いに隣接する砥石103の側面103
c,103dの間に研削液PLが滞留しやすい。
【0004】互いに隣接する砥石103の側面103
c,103dの間に研削液PLが滞留すると、研削液P
Lには研削屑が含まれ、この研削屑によって砥石103
の研削面103aが目詰まりを起こしやすいという問題
があった。砥石103が目詰まりを起こすと、ウェーハ
Wの被研削面の品質が粗くなり、また、ウェーハWの割
れ(破損)が発生しやすくなるという問題がある。目詰
まりを起こした砥石103の研削面103aを再生させ
るためには、研削面103aのドレッシングおよびプリ
カット(ツルーイング)が必要である。このドレッシン
グおよびツルーイング作業は、研削装置の稼働率を低下
させるため、砥石103の研削面103aの目詰まりを
抑制することが必要であった。
【0005】本発明は、上述の問題に鑑みて成されたも
のであって、砥石の目詰まりを抑制でき、砥石のドレッ
シングおよびプリカット作業等の研削面の再生作業の頻
度を低減して加工効率の高い研削装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の研削装置は、被
研削体を保持面に保持する保持テーブルと、前記被研削
体の表面を研削する研削面をもつ柱状の複数の砥石と、
所定の回転軸を中心に回転可能に保持され、前記回転軸
に直交しかつ前記保持面に対向する対向面をもち、当該
対向面の所定の円周上に前記複数の砥石が互いに離隔し
て配列された砥石ヘッドと、を備え、前記砥石ヘッドを
回転させ、前記被研削体の表面に前記複数の砥石の内周
側から研削液を供給し、前記砥石の研削面を前記保持テ
ーブルに保持された被研削体の表面に当接させ、当該砥
石ヘッドと保持テーブルとを前記保持面に沿って相対移
動させて研削する研削装置であって、前記複数の砥石
は、前記研削液が当該砥石の内周側から当該砥石間を通
じて外周側へ流出しやすい形状に成形されている。
【0007】好適には、前記砥石は、四角柱からなり、
内周側の側面に隣接する各側面が、当該砥石の内周側か
ら当該砥石間を通じて外周側へ流出しやすい方向を向い
ている。
【0008】さらに好適には、前記砥石の内周側の側面
に隣接する各側面は、当該砥石の内周側から外周側にか
けて、前記砥石ヘッドの回転方向側に向いている。
【0009】具体的には、前記砥石は、研削面が菱形形
状を有する。
【0010】好適には、前記砥石は、内周側の側面が前
記対向面の半径方向に略直交している。
【0011】本発明では、回転する砥石ヘッドの対向面
に設けた複数の砥石の形状を、複数の砥石の内周側から
被研削体の表面に供給される研削液が砥石の内周側から
砥石間を通じて外周側へ流出しやすい形状に成形してい
る。このため、被研削体の表面の砥石の間に研削屑を含
む研削液が滞留しにくくなる。この結果、砥石の目詰ま
りが発生しにくくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明が適用され
る研削装置の概略構成の一例を示す斜視図である。図1
に示す研削装置1は、被研削体としてのウェーハWをそ
れぞれ保持可能な2つの保持テーブル2およびこれらの
上方に配置された2つの砥石ヘッド21を備えており、
それぞれウェーハWの粗研削および仕上研削が可能とな
っている。また、研削装置1は、ウェーハWの搬送を行
う搬送ロボット11や、研削後のウェーハWを乾燥させ
る乾燥装置25、搬出装置29等を備えている。
【0013】保持テーブル2は、回転可能に保持されて
おり、研削装置1に内蔵された駆動機構により回転され
る。この保持テーブル2は、ウェーハWの保持面が、た
とえば、ポーラスセラミックス板で形成されており、ポ
ーラスセラミックス板に載置されたウェーハWをポーラ
スセラミックス板の背面側から研削装置1に内蔵された
減圧装置によって減圧する。これにより、ポーラスセラ
ミックス板にウェーハWを吸着させ、ウェーハWをチャ
ッキングすることができる。
【0014】搬送ロボット11は、たとえば、カセット
に収容されたウェーハWを粗研削用の保持テーブル2に
載置したり、粗研削用の保持テーブル2に載置されたウ
ェーハWを仕上研削用の保持テーブル2に移し代えた
り、仕上研削用の保持テーブル2に載置されたウェーハ
Wを乾燥装置25に搬入したりする。搬出装置29は、
乾燥装置25で乾燥されたウェーハWをカセットに収納
し、研削装置1外に搬出する。
【0015】砥石ヘッド21は、保持テーブル2上に回
転可能に保持されており、下面(ウェーハWに対向する
対向面)に複数の砥石が固着されている。この砥石ヘッ
ド21は、回転駆動部24によって所望の回転数で回転
される。回転駆動部24は、スピンドルモータ等を内蔵
しており、スライダ機構26によって上下方向(z軸方
向)に移動可能になっている。回転駆動部24を下降さ
せ、z軸方向の所定の位置に位置決めすることにより、
砥石ヘッド21に固着された砥石とウェーハWとが当接
する。
【0016】図2は、砥石ヘッド21と保持テーブル2
との関係の一例を示す側面図である。図2に示すよう
に、砥石ヘッド21のウェーハWに対向する対向面21
aには、複数の砥石22が固着されている。この砥石ヘ
ッド21の上側には、研削液PLを砥石ヘッド21に供
給するための供給管23が砥石ヘッド21の回転軸21
b上に設けられている。保持テーブル2上のウェーハW
の中心は、保持テーブル2の回転軸2bに一致するよう
に、保持テーブル2の保持面2aに保持される。
【0017】砥石ヘッド21の回転軸21bと保持テー
ブル2の回転軸2bとは偏心している。この偏心量は、
砥石ヘッド21の回転軸21bと砥石22との距離と砥
石ヘッド21および保持テーブル2を共に回転させるこ
とにより、砥石ヘッド21に固着された砥石22により
ウェーハWの全面を研削する。なお、砥石ヘッド21の
回転方向R1と、保持テーブル2の回転方向R2は逆向
きであっても、同じ向きであってもよいが、通常、逆向
きとしている。
【0018】図3は、砥石ヘッド21において研削液P
Lを供給する構造の一例を示す断面図である。上述した
ように、砥石ヘッド21には、供給管23を通じて研削
液PLが供給される。研削液PLには、たとえば、純水
が用いられる。砥石ヘッド21は、内腔21cを有して
おり、この内腔21c内に供給管23を通じて研削液P
Lが供給される。供給管23を通じて供給される研削液
PLは、砥石ヘッド21が回転している場合には、遠心
力の作用によって内腔21cの全域に拡がる。
【0019】図4は砥石ヘッド21の対向面側の構成を
示す図であり、図5は砥石22の形状の一例を示す斜視
図である。図4に示すように、砥石ヘッド21のウェー
ハWに対向する対向面21aは、たとえば、環状を有し
ており、この対向面21aの周方向に沿って複数の砥石
22が配列されている。砥石ヘッド21の対向面21a
は、砥石ヘッド21の回転軸21cに直交している。
【0020】図5に示すように、砥石22は柱状に形成
されている。具体的には、四角柱であり、砥石22の断
面形状、すなわち、研削面22aの外形は菱形となって
いる。砥石22の高さHは、たとえば、5mm程度であ
り、各砥石22は、砥石ヘッド21の対向面21aから
突出している。砥石22は、たとえば、ダイヤモンド等
の砥粒を結合剤によって結合し、柱状に成形したもので
ある。砥石22は、研削面22aに相対する固着面22
fが砥石ヘッド21の対向面21aに固着される。
【0021】砥石22は、砥石ヘッド21の回転軸21
bを中心とする円周に沿って等間隔に配列されており、
砥石22の研削面22aおよび固着面22fを除く4つ
の面22b,22c,22dおよび22eのうち、面2
2bと面22c、面22dと面22eがなす角θ1 は、
たとえば、60度の鋭角となっている。面22bと面2
2d、面22cと面22eがなす角θ2 は120度とな
っている。
【0022】砥石22の面22cは、回転軸21bを中
心とする円周の接線に沿った向きに配置されている。こ
のように砥石22を砥石ヘッド21の対向面21aに固
着することにより、砥石22の砥石22の面22cに隣
接する各面22c,22dは、砥石22の面22c側か
ら外周側に位置する面22eにかけて、砥石ヘッド21
の回転方向R 1 側に向いている(砥石ヘッド21の半径
方向に対して回転方向R1 側に傾いている)。
【0023】なお、上記した構成の砥石22が固着され
た砥石ヘッド21は、研削装置1の2の粗研削および仕
上研削の双方に用いてもよいし、粗研削および仕上研削
のいずれか一方に用いてもよい。また、粗研削および仕
上研削のいずれに用いるかは、使用する砥石や、ウェー
ハWの材質等に応じて発生する研削面の荒れやウェーハ
Wの破損の状況等に応じて決定することができる。
【0024】次に、上記構成の砥石ヘッド21を用いた
ウェーハWの研削加工の一例について説明する。図6
は、本実施形態の研削装置の研削開始前の状態を説明す
るための図である。まず、図6に示すように、保持テー
ブル2の保持面2aにウェーハWを吸着保持する。この
ウェーハWは、たとえば、所定の半導体製造工程を経て
素子が形成されたウェーハである。このウェーハWの裏
面を砥石ヘッド21側に向けて保持テーブル2の保持面
2aに吸着保持する。また、ウェーハWを保持した保持
テーブル2を、たとえば、数rpm〜数十rpmの回転
数で所定の回転方向R2に回転させる。
【0025】一方、保持テーブル2の上方に位置する砥
石ヘッド21を、たとえば、数十rpm〜数千rpmの
回転数で所定の回転方向R1に回転させる。また、供給
管23を通じて、砥石ヘッド21内に研削液PLを供給
する。
【0026】次いで、砥石ヘッド21が回転し、この砥
石ヘッド21に研削液PLが供給された状態で、砥石ヘ
ッド21をz軸方向に下降させ、砥石ヘッド21の対向
面21aに固着された砥石22の研削面22aをウェー
ハWに当接させる。このとき、砥石ヘッド21は、たと
えば、砥石22の研削面22aとウェーハWの表面との
間に一定圧力が作用するように、z軸方向に位置決めす
る。
【0027】図7は、砥石ヘッド21に固着された砥石
22によってウェーハWの裏面を研削中の研削液の流れ
を説明するための図であって、砥石ヘッド21の対向面
21a側から見た図である。砥石22の研削面22aが
ウェーハWに当接し、研削している間は、供給管23を
通じて研削液PLが砥石ヘッド21内に供給される。砥
石ヘッド21内に供給された研削液21は、砥石ヘッド
21の回転によって拡がり、ウェーハWの表面に供給さ
れる。
【0028】ウェーハWの表面に供給された研削液PL
は、砥石22の研削面22aがウェーハWを研削するこ
とによって生じた研削屑を含みながら、図7に示すよう
に、砥石ヘッド21の外周側に向かって流出しようとす
る。
【0029】このとき、砥石22の内周側から互いに隣
接する砥石22間を通過して外周側に向けて流出しよう
とする研削液PLは、鋭角をなす砥石22の面22bお
よび面22cに向かうため、研削液PLの流れが妨げら
れにくく、研削液PLは速やかに外周側に流出する。
【0030】また、砥石ヘッド21に供給された研削液
PLは、その流出方向が、図7に示すように、砥石ヘッ
ド21が回転しているため、砥石ヘッド21の半径方向
に対して回転方向R1に傾いている。一方、砥石22の
側面22cおよび側面22dは、内周側の面22b側か
ら外周側に位置する面22eにかけて、砥石ヘッド21
の半径方向に対して回転方向R1 側に傾いている。この
ため、砥石22の側面22cと側面22dとの間を通過
しようとする研削液PLの流出方向と、砥石22の側面
22cおよび側面22dの向きが略一致し、砥石ヘッド
21の外周に向けて流出しようとする研削液PLが砥石
22の側面22cおよび側面22dによって妨げられに
くくなる。
【0031】研削液PLが砥石22の内周面22b側か
ら外周面22e側に向けて、側面22cおよび側面22
dの間を速やかに通過することにより、研削屑を含む研
削液PLがウェーハW上に滞留しにくくなる。この結
果、研削屑を含む研削液PLが研削面2aとウェーハW
の表面の間に侵入しにくくなる。研削屑を含む研削液P
Lが研削面2aとウェーハWの表面の間に侵入しにくく
なるなることにより、ウェーハWの表面の品質が低下し
たり、ウェーハWが破損することが抑制され、安定した
研削を行うことが可能となる。
【0032】以上のように、本実施形態によれば、回転
する砥石ヘッド21の対向面21aの円周方向に配列さ
れた複数の砥石22の形状を、研削中に砥石ヘッド21
の内周側から供給される研削液PLが砥石22の間を通
過しやすいように、砥石22の形状を工夫することによ
り、研削屑を含む研削液PLが砥石22の間に滞留する
ことに起因する種々の問題を解消することができる。
【0033】研削屑を含む研削液PLが研削面2aとウ
ェーハWの表面の間に侵入しにくくなるため、研削面2
aが目詰まりしにくくなり、研削面2aをドレッシング
やプリカットすることによる研削面2aの再生作業の頻
度を低減することが可能になる。研削面2aの再生作業
の頻度を低減することができるため、砥石22の寿命を
延ばすことが可能となる。
【0034】さらに、研削屑を含む研削液PLは、砥石
22の間を速やかに通過して流通するため、連続的に供
給される研削液PLによってウェーハW上に存在する研
削屑を含む研削液PLは効率良く押し流される。このた
め、研削加工後にウェーハWに研削屑が残留することが
少なくなり、ウェーハWに形成された素子への影響を低
減することができる。また、研削屑を含む研削液PLが
効率良く押し流されることにより、保持テーブル2の保
持面2aも研削屑を含む研削液PLによっては汚れにく
くなる。
【0035】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れない。上述した実施形態では、砥石22の断面形状
(研削面22aの形状)を菱形としたが、たとえば、平
行四辺形等の他の形状を採用することも可能である。し
かしながら、菱形形状によって砥石22の4つの面22
b,22c,22d,22eの長さが等しくしたほう
が、研削液PLが砥石22間を通過しやすい。
【0036】また、上述した実施形態では、砥石22の
面22bと面22c、面22dと面22eがなす角θ1
を60度の鋭角としたが、本発明はこれに限定されな
い。しかしながら、角θ1 を60度程度とすることによ
り、研削面2aの研削効率および研削液PLの流出性の
双方を最適化することができる。
【0037】また、上述した実施形態では、砥石22
を、面22cが砥石ヘッド21の回転軸21bを中心と
する円周の接線に沿った向きに配置する構成としたが、
本発明はこれに限定されない。たとえば、砥石ヘッド2
1の回転数あるいは砥石ヘッド21および保持テーブル
2の回転数に応じて、砥石22間を研削液PLがより通
過しやすい向きに配置することも可能である。さらに、
上述した実施形態では、砥石ヘッド21の中心部に供給
管23を設けて、砥石ヘッド21の中心部に研削液PL
を供給する構成としたが、たとえば、砥石ヘッド21の
内腔21bにも研削液PLを導く導入路を設け、この導
入路を通じて砥石22の内周面側に研削液PLをダイレ
クトに供給する構成とすることも可能である。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、砥石の目詰まりを抑制
でき、砥石のドレッシングおよびプリカット作業の頻度
を低減して加工効率の高い研削装置が得られる。また、
本発明によれば、砥石の目詰まりを抑制できるため、シ
リコンウェーハ等の被研削体の破損の発生を抑制するこ
とができる。また、本発明によれば、砥石の目詰まりを
抑制できるため、ドレッシングやプリカット等の砥石の
研削面を再生させる作業の頻度を削減できる。また、本
発明によれば、研削屑を含む研削液をウェーハ上に滞留
させることなく砥石の外周側に効率良く流出させること
ができるので、結果的に、ウェーハを保持する保持テー
ブルが汚れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される研削装置の概略構成の一例
を示す斜視図である。
【図2】砥石ヘッド21と保持テーブル2との位置関係
を示す側面図である。
【図3】砥石ヘッド21において研削液PLを供給する
構造の一例を示す断面図である。
【図4】砥石ヘッド21の対向面側の構成を示す図であ
る。
【図5】砥石22の形状の一例を示す斜視図である。
【図6】本実施形態の研削装置の研削開始前の状態を説
明するための図である。
【図7】研削中の研削液の流れを説明するための図であ
る。
【図8】ウェーハの裏面の研削に用いられる研削装置の
要部構成を示す斜視図である。
【図9】図8に示した研削装置において研削液の供給方
法を説明するための図である。
【図10】図8に示した研削装置の砥石ヘッドの対向面
側の構成を示す図である。
【図11】砥石の形状の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…研削装置、2…保持テーブル、2a…保持面、21
…砥石ヘッド、22…砥石、24…回転駆動部、W…ウ
ェーハ、PL…研削液。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被研削体を保持面に保持する回転可能な保
    持テーブルと、前記被研削体の表面を研削する研削面を
    もつ柱状の複数の砥石と、所定の回転軸を中心に回転可
    能に保持され、前記回転軸に直交しかつ前記保持面に対
    向する対向面をもち、当該対向面の所定の円周上に前記
    複数の砥石が互いに離隔して配列された砥石ヘッドと、
    を備え、前記砥石ヘッドおよび保持テーブルを回転さ
    せ、前記被研削体の表面に前記複数の砥石の内周面側か
    ら研削液を供給し、前記砥石の研削面を前記保持テーブ
    ルに保持された被研削体の表面に当接させて研削する研
    削装置であって、前記複数の砥石は、前記研削液が当該
    砥石の内周面側から当該砥石間を通じて外周面側へ流出
    しやすい形状に成形されている研削装置。
  2. 【請求項2】前記砥石は、四角柱からなり、内周面に隣
    接する各側面が、当該砥石の内周面側から当該砥石の側
    面間を通じて外周面側へ流出しやすい方向を向いている
    請求項1に記載の研削装置。
  3. 【請求項3】前記砥石の内周面に隣接する各側面は、当
    該砥石の内周面側から外周面側にかけて、前記砥石ヘッ
    ドの回転方向側に向いている請求項2に記載の研削装
    置。
  4. 【請求項4】前記砥石は、研削面が菱形形状を有する請
    求項1に記載の研削装置。
  5. 【請求項5】前記砥石は、内周面が前記円周の接線方向
    に沿っている請求項4に記載の研削装置。
  6. 【請求項6】前記研削液は、純水である請求項1に記載
    の研削装置。
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