JP2012124541A

JP2012124541A - ワークの加工方法および加工装置

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Publication number: JP2012124541A
Application number: JP2012071784A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ishimasa; 幸男石政
Original assignee: Daito Electron Co Ltd
Current assignee: Daito Electron Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP5524996B2

Abstract

【課題】ピットと呼ばれる微細な加工ひずみが加工面に生ずるのを防止でき、ワークのエッジの断面形状が砥石形状で決定されることなく、断面形状精度が砥石の精度により左右されず、断面形状違いのワークの品種ごとに砥石交換をする必要がなく、また砥石がワークの下側にも自由に入り込め、砥石幅を広く保つことができ、加工時間が短く、砥石の寿命を長くすることができるワークの加工方法及び装置を提供する。
【解決手段】カップ型砥石の軸直角端面でワークのエッジを研削加工することを最大の特徴とし、半導体ウェーハ等のワークのオリエンテーションフラットやノッチ等の加工を施すに際して溝のない砥石面でワークのエッジの各種の断面形状を作成することができるようにする構成を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークの加工方法及び装置に係り、特にカップ型砥石を用い、その軸直角端面でワークのエッジを加工することにより、外周円弧部、オリエンテーションフラット（ＯＦ）、ノッチ等の加工を施すに際して、溝のない砥石面でワークのエッジの各種の断面形状を研削で作成することができるようにし、またカップ型砥石の回転軸をワークの平面方向若しくは該平面に対する直角方向（ワークの回転軸方向）又はその両方向にオフセットさせるだけでワークのエッジを斜め方向に加工できるようにして該エッジをむらなく均一にかつ極めて面粗度の小さい鏡面に加工できるようにし、ピットと呼ばれる微細な加工ひずみが加工面に生ずるのを防止でき、更にはワークのエッジの断面形状が砥石形状で決定されることなく、断面形状精度が砥石の精度により左右されず、断面形状違いのワークの品種ごとに砥石交換をする必要性がなく、また砥石が下側、即ちワーク取付け台側にも自由に入り込め、またこの入込み量を従来より小さくして砥石幅を広く保つことができ、加工時間が短く、結果として砥石の寿命を長くすることができる画期的なワークの加工方法及び装置に関する。

従来、ワークの一例たる半導体ウェーハの外周エッジ、外周円弧部、オリエンテーションフラット及びノッチ等の面取り研削及び研摩は、特許文献１から特許文献４に示されているように、総形に成形されたメタルボンド砥石を用いた粗研削を行った後、仕上げ用の砥石（例えばレジンボンド砥石）を用いてエッジ等が鏡面になるように仕上げ研摩を行っている。

しかし総形の砥石を用いた場合、砥石の溝の最深部にはクーラントが入りにくいため、砥石が傷み易く、またエッジの端部の円周方向に条痕が残って面粗度が大きくなり易いという問題があった。

本願出願人は、特許文献３に示されているように、砥石を弾性的にワークに押圧するための砥石の浮動機構を提案すると共に、特許文献４から特許文献６に示されているように、研摩剤を含んだゴムホイールを砥石として用いたワークのエッジ、ノッチ等の研摩方法及び装置を提案しており、特に大きな直径のゴムホイールを使用することにより、更なる条痕の微細化を行うことができ、これは総形の砥石においてトラバースの速度を高めたと同等の現象であると考えられる。

しかしながら、従来のようにゴムホイールが固定された回転軸の軸心がワークの回転方向と平行となるようにして研摩を行っても、エッジの全周には２乃至３個程度のピットが残存してしまっていた。業界ではこのようなわずかなピットの存在も許容されなくなって来ており、ピットを全周で０にするために何らかの方法が必要とされていた。

このために本願出願人は、特許文献７に示されているように、エッジにおける研摩方向が面方向から略４５°方向となるようにゴムホイールの周速度とワークの周速度とからゴムホイールの回転軸の必要傾斜角度αを算出し、回転軸を該必要傾斜角度に傾けて研摩するようにしたワークのエッジの研摩方法及び装置を提案している。

しかし、この方法によると、エッジの断面形状をプログラム変更により任意に作成可能である利点がある反面、ワークの下側、即ちワーク取付け台側に砥石が入るため砥石が大きくできない、砥石幅が狭くなる上に加工時間が長く、砥石の寿命が短い等の欠点があった。

また図２９に示すように、ワークの一例たる半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを、上平面１１ｆｕに対して角度α１（約２２°）だけ傾斜した上斜面１１ｇｕと、下平面１１ｆｄに対して角度α２（約２２°）だけ傾斜した下斜面１１ｇｄと、これらの斜面１１ｇを単一の半径Ｒの円弧１１ｈとが結ぶような断面形状に加工する場合、上斜面１１ｇｕの水平長さが「面幅Ｘ１」と、下斜面１１ｇｄの水平長さが「面幅Ｘ２」と夫々呼ばれ、これらの各寸法により定まるエッジ１１ａの断面が「断面形状」、これらの各寸法の精度が「断面形状精度」と呼ばれている。

また図３０に示すように、ワークの一例たる半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを、上平面１１ｆｕに対して角度α１だけ傾斜した上斜面１１ｇｕと、下平面１１ｆｄに対して角度α２だけ傾斜した下斜面１１ｇｄと、これらの斜面１１ｇを２つの円弧Ｒ、即ち半径Ｒ１の上円弧１１ｈｕと半径Ｒ２の下円弧１１ｈｄと、これらの円弧１１Ｒに接する垂直方向の直線１１ｉとが結ぶような断面形状に加工する場合、上斜面１１ｇｕの水平長さが「面幅Ｘ１」と、下斜面１１ｇｄの水平長さが「面幅Ｘ２」と、直線１１ｉの長さが「面幅Ｘ３」と夫々呼ばれ、これらの各寸法により定まるエッジ１１ａの断面が「断面形状」、これらの各寸法の精度が「断面形状精度」と呼ばれている。

これらの半導体ウェーハ１１の断面形状を、溝付総形砥石、台形形砥石の仕上げワークと同一断面形状の溝でワークを砥石の回転速度に比較して低速で１回転以上回転させてエッジの加工を行う方法では、加工時間が比較的短いという利点がある反面、エッジ１１ａの断面形状が砥石の形状で決定されてしまい、断面形状精度が砥石の精度により左右されてしまうと共に、断面形状違いの品種で砥石交換をしなければならず、また上記のようにクーラントが加工部位に入りにくいため、溝の寿命が短く、先端部の形状くずれや、条痕が入ると砥石の寿命が尽きてしまうという欠点があった。

特開平６−１０４２２８号公報特開平６−２６２５０５号公報特開平１１−２０７５８４号公報特開２０００−５２２１０号公報特開２０００−３１７７８７号公報特開２００１−３００８３７号公報特開２００５−４０８７７号公報特開２００４−１３６４１６号公報特開２０００−３１７７８９号公報特許第２６１１８２６号公報特許第３１９７２５３号公報特開２０００−２８８８８６号公報特許第３５１５９１７号公報特開２００１−３２８０５０号公報特開２００３−１１０４２号公報

本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、ワークの平面に対して直交する平面内に回転軸を持つカップ型砥石の軸直角端面で、ワークを回転させながら該ワークの外周エッジを加工することによって、回転する砥石の円柱又は円筒の外周面でワークのエッジを加工する場合に比べて加工上非常に多くの利点が得られるようにすることであり、またワークの断面形状が砥石の形状で決定される欠点をなくすと共に、ワークの断面形状精度が砥石の精度に左右されず、ワークの断面形状違いの品種で砥石交換を不要とすることである。

また他の目的は、ワークの平面に対して直交する平面内に回転軸を持つカップ型砥石の軸直角端面で、ワークをカップ型砥石に対して相対往復移動させながら該ワークの外周円弧部、オリエンテーションフラット又はノッチのエッジを加工することによって、従来に比べてワークの外周円弧部、オリエンテーションフラット又はノッチの加工を大幅に容易化すると共に、ノッチ加工において加工部位へのクーラントの入り込みを円滑にして砥石の寿命を延ばすことである。

また他の目的は、上記ワークのエッジの加工方法において、カップ型砥石の回転軸をワークの回転軸から該ワークの平面方向にオフセットさせ、カップ型砥石とワークが１箇所で直角に接触して加工することによって、カップ型砥石の軸直角端面でワークのエッジを簡単に加工できるようにすることであり、またこれによってワークの平面に対して直交する方向の加工線をエッジに残しながらワークの外周エッジ、オリエンテーションフラット及びノッチの精度の高い加工ができるようにすることである。

また他の目的は、上記ワークのエッジの加工方法において、カップ型砥石の回転軸をワークの回転軸方向にオフセットさせ、カップ型砥石とワークが斜めに接触して加工することによって、複雑な機構や該機構による砥石の傾斜調節を不要としながら、極めて容易にワークのエッジに対して斜め方向に、特に４５°方向に加工線が生ずる加工を可能とすることであり、またこれによって加工による条痕を微細化してエッジをむらなく均一にかつ極めて面粗度の小さい鏡面に加工できるようにし、かつエッジにおけるピットのような加工ひずみを防止できるようにすることであり、更にワークの下側へのカップ型砥石及びスピンドルの入込み量を少くすることであり、またこれによってカップ型砥石の大きさ（直径）を従来より大きくできるようにし、カップ型砥石の幅も広くできるようにして加工時間の短縮を図り、結果としてカップ型砥石の寿命を長くすることである。

また他の目的は、上記ワークのエッジの加工方法において、カップ型砥石の回転軸をワークの回転軸から該ワークの平面方向にオフセットさせ、更にワークの回転軸方向にオフセットさせてカップ型砥石とワークが１箇所で斜めに接触して加工することによって、カップ型砥石の軸直角端面でワークのエッジを簡単に加工できるようにすると共に、ワークの平面に対して最も理想的な４５°等の斜め方向の加工線をエッジに残しながらワークの外周エッジ及びオリエンテーションフラット等を加工できるようにすることであり、またこれによって極めて高い精度で、ピットのような加工ひずみが生ぜず、面粗度の極めて小さい精密加工ができるようにすることであり、更にワークの下側へのカップ型砥石及びスピンドルの入込み量を少くすることであり、またこれによってカップ型砥石の大きさ（直径）を従来より大きくできるようにし、カップ型砥石の幅も広くできるようにして加工時間の短縮を図り、結果としてカップ型砥石の寿命を長くすることである。

更に他の目的は、上記ワークのエッジの加工方法において、ワークの平面に対して直交する平面内をカップ型砥石の回転軸が移動して、任意のエッジ断面形状に加工することによって、所望の断面形状のエッジが複雑な制御機構や方法を駆使することなく極めて容易に得られるようにすることである。

また他の目的は、ワークの吸着ステージと反対側のエッジの面はスピンドルと反対側の軸直角端面を、ワークの吸着ステージ側のエッジの面はスピンドル側の軸直角端面を夫々使用して加工することによって、エッジの断面形状をプログラム変更により任意に作成可能としながら、ワークの下側に入る砥石の直径を大きく、砥石の幅を広くできるようにし、加工時間の短縮を図り、砥石の寿命も延ばすことができるようにすることである。

また他の目的は、粗研削及び精密研削共カップ型砥石を使用して加工することによって、粗研削と精密研削とで砥石の種類を変更する手数を省き、その交換に要する工数を削減し、生産能率の向上を図ることである。

また他の目的は、上記加工方法を１個のカップ型砥石で実現させるようにしたカップ型砥石を採用することによって、砥石自体の交換も不要として、作業能率の飛躍的な向上を図り、単なる砥石の使用部分の変更のみによって、粗研削と精密研削とが単一の砥石により実行できるようにすることである。

また他の目的は、カップ型砥石を、同心で半径の異なるカップ型砥石を複数個取り付けたものとすることによって、砥石の粒度、形状又は板厚の異なる砥石が単一の砥石にまとめられ、異なる種類の加工が砥石の交換なく実行できるようにすることであり、またこれによって従来例に比べて格段に優れた生産性の高いワークのエッジの加工を可能とすることである。

また他の目的は、カップ型砥石を、同心で半径の異なる同一種類のカップ型砥石を複数個取り付けたものとすることによって、使用中の砥石が摩耗した際には砥石の回転軸をずらすのみで、直ちに同一種類の他のカップ型砥石に事実上交換できるようにし、砥石の着脱に要する工数を不要として、作業能率の飛躍的な向上を図ることである。

また他の目的は、薄板状のワークを着脱可能に構成されたワーク取付け台と、ワークのエッジを軸直角端面で加工するカップ型砥石と、ワーク取付け台をカップ型砥石に対して相対的に接近、離脱又はトラバースさせる方向に駆動する少なくとも２軸以上のワーク取付け台の直線駆動機構と、ワーク取付け台を回転させるワーク取付け台の回転駆動機構と、カップ型砥石が取り付けられたスピンドルをワークの平面に対して相対的にカップ型砥石がエッジへの接触角度を変えながらワークの板厚方向に公転するように駆動する砥石のコンタリング駆動機構とを備えることによって、カップ型砥石によりワークのエッジの外周研削、オリエンテーションフラット及びノッチの研削加工等を極めて容易に、かつ高い生産性を以て実行可能とすることであり、またカップ型砥石をコンタリング駆動機構によりワークの平面に対して公転駆動して任意の形状に加工でき、しかも極めて精度よく、かつ微細な面粗度が得られて、ピットや切削面の条痕がない良好な研削面を得ることができるようにすることである。

また他の目的は、薄板状のワークを着脱可能に構成されたワーク取付け台と、ワークのエッジを軸直角端面で加工するカップ型砥石と、ワークの平面と平行にワーク取付け台をカップ型砥石に対して相対的に接近、離脱又はトラバースさせる方向に駆動する少なくとも１軸以上のワーク取付け台の直線駆動機構と、ワーク取付け台を回転させるワーク取付け台の回転駆動機構と、カップ型砥石が夫々取り付けられた複数のスピンドルをワークに対して夫々独立して垂直方向に往復駆動する複数の砥石の直線駆動機構と、カップ型砥石が夫々取り付けられた複数のスピンドルをワークの平面に対してカップ型砥石が夫々エッジへの接触角度を変えながらワークの板厚方向に公転するように駆動する複数の砥石のコンタリング駆動機構とを備えることによって、上記の目的に加えて、複数の同一のカップ型砥石によってワークの異なる部分を同時加工できるようにすることであり、またこれによってワークのエッジの加工能率を少なくとも２倍に増大させ、作業能率の飛躍的な向上を図ることである。

本発明のワークの加工方法は、ノッチを有するワークを砥石によって加工するワークの加工方法であって、砥石は、所定の板厚を有する円筒として形成され、かつ、ワークの平面に直交する第一平面内に回転軸を持つカップ型砥石であり、カップ型砥石の円筒の先端面とワークのノッチとが１箇所で接触するべく、カップ型砥石の回転軸をワークの中心軸から第一平面に直交する第一方向にオフセットさせてカップ型砥石を回転させるとともに、カップ型砥石とワークとを第一方向および第一方向に直交しかつワーク平面に平行な第二方向に相対移動させることで、カップ型砥石の円筒の先端面でワークのノッチを加工する、ことを特徴とする。

好適な態様では、カップ型砥石を、その回転中心から円筒の板厚の中心までの距離ｅだけ、ワークの中心軸から第一方向にのみオフセットさせる。

他の好適な態様では、カップ型砥石の円筒の先端面は、ノッチの谷部の仕上がり予定の形状に合わせて形成されている。

他の好適な態様では、ノッチの形状に応じて、カップ型砥石の第二方向位置を、第一方向位置の関数として定めたうえで、関数に従ってカップ型砥石またはワークを第二方向に往復運動させつつ、ワークを第一方向に移動させる。

他の好適な態様では、第一平面内においてカップ型砥石の回転軸が移動して、ノッチのエッジを任意の断面形状に加工する。

他の本発明であるワークの加工装置は、ノッチを有するワークを着脱可能に構成されたワーク取付け台と、ワークの平面に対して直交する第一平面内に回転軸を有し、かつ、所定の板厚を有する円筒として形成されたカップ型砥石と、第一平面に直交する第一方向および第一方向に直交しかつワーク平面に平行な第二方向に、ワーク取付け台をカップ型砥石に対して相対的に駆動する、少なくとも２軸以上の直線駆動機構と、を備え、カップ型砥石の円筒の先端面とワークのノッチとが１箇所で接触するべく、カップ型砥石の回転軸を第一方向にオフセットさせ、その状態でカップ型砥石を回転させるとともに、直線駆動機構によりカップ型砥石とワークとを第一方向および第二方向に相対移動させることで、カップ型砥石の円筒の先端面でワークのノッチを加工する、ことを特徴とする。

本発明は、本発明は、上記のようにワークの平面に対して直交する第一平面内に回転軸を持つカップ型砥石の円筒の先端面で、ワークのノッチを加工するようにしたので、回転する砥石の円柱又は円筒の外周面でノッチを加工する場合に比べて加工上非常に多くの利点が得られる。

図面は本発明の実施例に係り、図1はワークのエッジの加工装置の平面図である。ワークのエッジの加工装置の側面図である。ワーク取付け台と、半導体ウェーハと一対のカップ型砥石との相互関係を示す部分拡大側面図である。ワークのエッジの加工装置の正面図である。カップ型砥石の軸直角端面で半導体ウェーハのエッジにノッチ加工をしている状態を示す斜視図である。カップ型砥石の軸直角端面で半導体ウェーハのエッジにオリエンテーションフラットの加工をしている状態を示す斜視図である。カップ型砥石の軸直角端面で半導体ウェーハのエッジにノッチ加工をしている状態を示す部分拡大平面図である。半導体ウェーハの回転軸に対してカップ型砥石の回転軸を水平方向にオフセットさせて半導体ウェーハのエッジに対して直角に研削加工している状態を示す斜視図である。図８に示すものの部分縦断面正面図である。図８に示すものの平面図である。図１０に示すものを半導体ウェーハ側から見た概略正面図である。カップ型砥石の軸直角端面と半導体ウェーハのエッジとの接触部における相互関係、即ちエッジに直角の加工線が生ずる原理を示す部分拡大概略図である。半導体ウェーハの回転軸に対してカップ型砥石の回転軸を水平方向及び半導体ウェーハの回転軸方向の双方にオフセットさせて半導体ウェーハのエッジに対して斜めに研削加工している状態を示す平面図である。図１３に示すものを半導体ウェーハ側から見た概略正面図である。カップ型砥石の軸直角端面と半導体ウェーハのエッジとの接触部における相互関係、即ちエッジに斜め（４５°）の加工線が生ずる原理を示す部分拡大概略図である。図６と同様の斜視図である。研削加工が終了した半導体ウェーハのエッジに斜めの加工線が生じた状態を示す部分拡大斜視図である。図１７に示すものの部分拡大正面図である。図１９から図２４はカップ型砥石の軸直角端面を用いて半導体ウェーハのエッジにコンタリング研削加工を施してエッジの断面の成形加工をしている状態を示し、図１９はカップ型砥石のスピンドルが水平の状態を示す部分縦断面正面図である。スピンドルが半導体ウェーハの上側に位置して吸着ステージと反対側のエッジの面を研削加工している状態を示す部分縦断面正面図である。スピンドルが半導体ウェーハの下側に位置して吸着ステージ側のエッジの面を研削加工している状態を示す拡大部分縦断面正面図である。図１９の研削加工状態の部分拡大正面図である。図２０の研削加工状態の部分拡大正面図である。図２１の研削加工状態の部分拡大正面図である。同心で直径の異なる複数のカップ型砥石を有するカップ型砥石で半導体ウェーハのエッジを研削加工している状態を示す斜視図である。同心で直径の異なる複数のカップ型砥石を有するカップ型砥石の斜視図である。回転軸方向に同一のカップ型砥石を背中合せに取り付けたカップ型砥石の一方の軸直角端面で半導体ウェーハのエッジを研削加工している状態を示す正面図である。回転軸方向に同一のカップ型砥石を背中合せに一体成形により形成したカップ型砥石のスピンドル側の軸直角端面で、スピンドルを半導体ウェーハの上側に配置したまま半導体ウェーハの吸着ステージ側（下側）のエッジの面を研削加工している状態を示す正面図である。ワークのエッジの加工状態（単一円弧の断面）を示す部分拡大縦断面図である。ワークのエッジの加工状態（２つの円弧の断面）を示す部分拡大縦断面図である。

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図１から図４において、本発明に係るワークのエッジの加工装置１は、ワーク取付け台２と、カップ型砥石３（３Ａ，３Ｂ）と、ワーク取付け台の直線駆動機構４（４Ｘ，４Ｙ）と、ワーク取付け台の回転駆動機構８と、複数の砥石の直線駆動機構９（９Ａ，９Ｂ）と、複数の砥石のコンタリング駆動機構１０（１０Ａ，１０Ｂ）とを備えている。

本発明でいうワークとは、シリコン等の半導体ウェーハ、セラミックス、ガラス等を指し、以下ワークの一例たる薄板状の半導体ウェーハ１１の加工方法及び装置として説明する。

ワーク取付け台２は、図１及び図２に示すように、薄板状の半導体ウェーハ１１を着脱可能に構成されており、真空源（図示せず）に連通する複数の吸着穴（図示せず）により空気を吸引して半導体ウェーハ１１を吸着して固定できるような吸着ステージ２ａを備えている。またワーク取付け台２は、ワーク取付け台の直線駆動機構４によって矢印Ｙ−Ｙの如く砥石３に対してＹ軸方向（接近、離脱又はトラバース方向）に往復移動可能に、また矢印Ｘ−Ｘの如く砥石３に対してＸ軸方向（接近、離脱方向）に往復移動可能に、更にワーク取付け台の回転駆動機構８によって矢印θ−θの如く往復回転可能に構成されている。

カップ型砥石３（３Ａ，３Ｂ）は、半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａをその軸直角端面３ａで加工するようにしたもので、砥石のコンタリング駆動機構１０の揺動腕１２に固定された砥石駆動用のダイレクトドライブモータ１３の回転軸１３ａに固定されたフランジ１４に固着され、図示は省略するが、スピンドル１３に内蔵された砥石の直線駆動機構により矢印Ｘ−Ｘの如く半導体ウェーハ１１に対してサーボ機構（図示せず）により数値制御された形で小さなストロークで往復動可能に構成され、かつ砥石のコンタリング駆動機構１０により半導体ウェーハ１１の板厚方向に往復公転可能に構成されている。

カップ型砥石３は、図５から図７も参照して、所定の板厚を有する単一の円筒として形成され、円筒部３ｂの内部３ｃは中空であり、底部３ｄがフランジ１４に接着等の手段で固着されている。そして軸直角端面３ａは、例えば半導体ウェーハ１１のノッチ１１ｂを加工するためには、わずかな面取り３ｅがなされ、ノッチ１１ｂの谷部１１ｃの研削仕上がり予定の形状に合わせて形成されている。ノッチ１１ｂの加工以外では、この面取り３ｅは必ずしも必要ではなく、直角に形成してもよい。

いずれにしても、このカップ型砥石３の外周３ｆではなく、軸直角端面３ａを使って半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを加工するのが本発明の最大の特徴である。

またカップ型砥石３の他の実施例としては、図２６に示すように、同心で半径の異なるカップ型砥石３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を複数個（図示の実施例では３個）フランジ１４に取り付けものとしている。

またこの各カップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃを砥粒の粒度（番手）、砥粒の種類、バインダの種類等を同一のものとしてもよく、異なる種類のものとしてもよい。また各カップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃの円筒部３ｂの厚さも同一としてもよく、異ならせてもよい。

なお、このカップ型砥石３の使用に当たっては、半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対してカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の平面方向（水平方向）に適量オフセットさせて用いるのが前提である。

このように種類の異なる複数のカップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃを取り付けたカップ型砥石３により、半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａの加工において、粗研削を例えばカップ型砥石３Ａで行い、精密研削をカップ型砥石３Ｂで行うようにすれば、１個のカップ型砥石３で粗研削と精密研削の両方を砥石の交換なく行うことができるように構成されている。

なお、このカップ型砥石３の使用に当たっては、上記と同様に半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対してカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の平面方向（水平方向）に適量オフセットさせて用いるのが前提である。

また同一種類の複数のカップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃを取り付けたカップ型砥石３によれば、半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対してカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の平面方向（水平方向）に適量オフセットさせることで別のカップ型砥石３Ａ，３Ｂ又は３Ｃを使用でき、またカップ型砥石３の回転速度を変化させることにより、研削速度を同一に保つことができるから、例えばカップ型砥石３の対摩耗対策として、砥石を交換することなく、同一の研削条件で長時間の研削を行うことができるように構成されている。

またカップ型砥石３は、図２７及び図２８に示すように、フランジ１４を中心として、その両側に同一径の複数のカップ型砥石３Ａ，３Ｄを接着等の手段で固着したものとしてもよく、また図２９に示すように、共通の底部３ｄから軸方向両側に同一径、同一厚さのカップ型砥石３Ａ，３Ｄを成形又は削り出しにより形成したものとし、その底部３ｄをスピンドル１３の回転軸１３ａにナット７により締め付け固定してもよい。

そしてこのようなカップ型砥石３により、半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａと反対側のエッジ１１ａの面１１ｄはスピンドル１３と反対側のカップ型砥石３Ａの軸直角端面３ａを、半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａ側のエッジ１１ａの面１１ｅはスピンドル１３側のカップ型砥石３Ｄの軸直角端面３ａを夫々使用して加工することができるように構成されている。

ワーク取付け台の直線駆動機構４（４Ｘ，４Ｙ）は、図１に示すように、ワーク取付け台２をカップ型砥石３に対して矢印Ｙ−Ｙ、Ｘ−Ｘの如く接近、離脱又はトラバースさせる方向に駆動するようになっており、ワーク取付け台の直線駆動機構４Ｙは、半導体ウェーハ１１の砥石３による非加工位置と加工位置との間をワーク取付け台２が移動するときには、ワーク取付け台２を砥石３に対して接近、離脱させ、加工位置においては、ワーク取付け台２を砥石３に対してトラバースさせるようになっており、土台（図示せず）と一体の基台１５に取り付けられたＹ軸駆動サーボモータ１６と、該Ｙ軸駆動サーボモータ１６の回転軸（図示せず）に固定されたボールねじ１７と、該ボールねじを回動自在に支持する一対の軸受１８，１９と、ワーク取付け台２と一体のベース２０に固着されボールねじ１７に螺合するナット２１と、一対のＹ軸駆動用ＬＭガイド２２（２２Ａ，２２Ｂ）と、上下可動台１５に固定され一対のＬＭガイド２２と嵌合する一対のレール２３（２３Ａ，２３Ｂ）とから成り、Ｙ軸駆動サーボモータ１６の回転によりボールねじ１７及びナット２１を介してベース２０及びワーク取付け台２が、矢印Ｙ−Ｙの如く砥石３に対して数値制御されてワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘ全体を搭載した状態で往復移動するように構成されている。

ワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘは、図１及び図２に示すように、ワーク取付け台２を砥石３に対して接近、離脱させる方向、即ちＹ軸と直交する矢印Ｘ−Ｘ方向に駆動するように構成されており、ワーク取付け台の回転駆動機構８の下部に固定された台板２５と、該台板に固定された一対のＬＭガイド２６と、該ＬＭガイドに摺動自在に嵌合する一対のレール２８と、ベース２０に固定され該レール２８と一体の支持部材２９と、支持部材２９に固着されたステー３０と、該ステーに取り付けられたＸ軸駆動サーボモータ３１と、該Ｘ軸駆動サーボモータの回転軸（図示せず）に固定されたボールねじ３２と、支持部材２９に固定され該ボールねじを回動自在に支持する一対の軸受３３，３４と、台板２５に固定されたナットハウジング３７と、該ナットハウジング３７に固定されボールねじ３２に螺合するナット３５とから成り、Ｘ軸駆動サーボモータ３１の回転によりボールねじ３２及びナット３５を介して台板２５と一対のＬＭガイド２６が一対のレール２８に対してＸ−Ｘ方向に、ワーク取付け台の回転駆動機構８及びワーク取付け台２が直線駆動機構４Ｙに搭載された状態で、ベース２０内の限られた範囲内、即ちベース２０の広い角穴２０ａの範囲内で矢印Ｘ−Ｘの如く砥石３に対して接近、離脱する方向に数値制御されて往復移動するように構成されている。

ワーク取付け台の回転駆動機構８は、図１から図３に示すように、ワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘの台板２５にその全体が固定されており、ワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘに搭載された状態でワーク取付け台２を回転させるように構成されており、θ軸駆動サーボモータ（図示せず）の回転軸（図示せず）にワーク取付け台２が固定され、数値制御されてワーク取付け台２が矢印θ−θの如くカップ型砥石３の回転速度と比較して低速度で往復回転するように構成されている。

砥石の直線駆動機構９（９Ａ，９Ｂ）は、図１、図２及び図４に示すように、カップ型砥石３が取り付けられたスピンドル１３を半導体ウェーハ１１の平面に対して直角方向に往復駆動するように構成されており、一方のスピンドル１３Ａ及びカップ型砥石３Ａのみを往復動させる第１の直線駆動機構９Ａと、他方のスピンドル１３Ｂ及びカップ型砥石３Ｂのみを往復動させる第２の砥石の直線駆動機構９Ｂとから構成されている。

第１の直線駆動機構９Ａは、基台１５に固着された砥石のＺ軸駆動サーボモータ５０と、該砥石のＺ軸駆動サーボモータの回転軸（図示せず）に固着されたボールねじ５１と、基台１５に固定され該ボールねじを回動自在に支持する一対の軸受５２，５３と、上下可動台５４Ａと、該上下可動台に固着されボールねじ５１に螺合するナット５５と、基台１５と一体の一対のレール５６，５８に夫々摺動自在に嵌合し上下可動台５４Ａに固定された一対ずつ、合計４つのＬＭガイド５９Ａと、スピンドル１３Ａが取り付けられたステー６０とから構成されている。

第２の直線駆動機構９Ｂは、基台１５に固着された砥石のＺ軸駆動サーボモータ６１と、該砥石のＺ軸駆動サーボモータの回転軸６１ａに固着されたボールねじ６２と、基台１５に固定され該ボールねじを回動自在に支持する一対の軸受６３，６４と、上下可動台５４Ｂに固着されボールねじ６２に螺合するナット６６と、上下可動台５４Ｂと一体の一対のレール６８，６９に夫々摺動自在に嵌合する一対ずつ、合計４つのＬＭガイド５９Ｂと、スピンドル１３Ｂが取り付けられたステー７１とから構成されている。

砥石のコンタリング駆動機構１０は、カップ型砥石３が取り付けられたスピンドル１３を半導体ウェーハ１１の平面に対してカップ型砥石３が接触角度を変えながらその板厚方向に公転するように駆動するように構成されており、ステー６０にはダイレクトドライブモータ７２（７２Ａ）が取り付けられており、該スピンドルの回転軸７２ａには、揺動腕１２（１２Ａ）が割り型によりボルト７３を介して締め付け固定されており、揺動腕１２Ａには更にスピンドル１３Ａが割り型によりボルト７４を介して締め付け固定されている。

同様に、ステー７０にはダイレクトドライブモータ７２（７２Ｂ）が取り付けられており、該スピンドルの回転軸７２ａには、揺動腕１２（１２Ｂ）が割り型によりボルト７５を介して締め付け固定されており、揺動腕１２Ｂには更にスピンドル１３Ｂが割り型によりボルト７６を介して締め付け固定されている。

またスピンドル１３には、図示は省略するが、数値制御されて往復動するリニアサーボモータが内蔵されており、スピンドル１３の回転軸１３ａが数値制御されて矢印Ｘ−Ｘの如く往復動するように構成されており、小さなストロークの範囲でカップ型砥石３を半導体ウェーハ１１に対して矢印Ｘ−Ｘの如く接近、離脱させることができるように構成されている。

そして一つの実施形態は、半導体ウェーハ１１の平面１１ｆに対して直交する平面内に回転軸Ｏ_３を持つカップ型砥石３の軸直角端面３ａで、半導体ウェーハ１１を回転させながら該半導体ウェーハの外周エッジ１１ａを加工する方法である。

また一つの実施形態は、半導体ウェーハ１１の平面１１ｆに対して直交する平面内に回転軸Ｏ_３を持つカップ型砥石３の軸直角端面３ａで、半導体ウェーハ１１をカップ型砥石３に対して相対往復移動させながら該半導体ウェーハ１１のオリエンテーションフラットＯＦ又はノッチ１１ｂのエッジを加工する方法である。

また、一つの実施形態は、上述の方法において、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１から該半導体ウェーハ１１の平面１１ｆ方向にオフセットさせ、カップ型砥石３と半導体ウェーハ１１が１箇所で直角に接触して加工する方法である。

また、一つの実施形態は、上述の方法において、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１方向にオフセットさせ、カップ型砥石３と半導体ウェーハ１１が斜めに接触して加工する方法である。

また、一つの実施形態は、上述の方法において、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を更に半導体ウェーハ１１の回転軸方向にオフセットさせ、カップ型砥石３と半導体ウェーハ１１が１箇所で斜めに接触して加工する方法である。

また、一つの実施形態は、上述の方法において、半導体ウェーハ１１の平面１１ｆに対して直交する平面内をカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３が移動して、任意のエッジ断面形状に加工する方法である。

また、一つの実施形態は、上述の方法において、半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａと反対側のエッジの面１１ｄはスピンドル１３と反対側の軸直角端面３ａを、半導体ウェーハ１１の吸着ステー側のエッジの面１１ｅはスピンドル１３側の軸直角端面３ａを夫々使用して加工する方法である。

また、一つの実施形態は、上述の方法において、粗研削及び精密研削共カップ型砥石３を使用して加工する方法である。

本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。まず本発明のワークのエッジの加工装置１全体の作用について図１から図４により説明すると、ワーク取付け台２の吸着ステージ２ａに半導体ウェーハ１１が吸着されて作業が開始されるが、このときはまだワーク取付け台２は、図１に示すように、カップ型砥石３から図中手前側に離脱した非加工位置に位置する。

そこで、図１において、ワーク取付け台の直線駆動機構４ＹのＹ軸駆動サーボモータ１６が該サーボモータから見て反時計方向に回転すると、ボールねじ１７も同方向に回転するので、ナット２１を介してワーク取付け台２及び半導体ウェーハ１１がカップ型砥石３に接近する方向に矢印Ｙの如く移動し、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３と半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１とが略一致する加工位置に到達し、加工可能な配置となる。

またＹ軸駆動サーボモータ４が時計方向に回転すると、ワーク取付け台２はカップ型砥石３から離脱する方向に矢印Ｙの如く移動する。

このようにしてワーク取付け台２は、非加工位置においては、ワーク取付け台の直線駆動機構４Ｙによりカップ型砥石３に対して接近、離脱する方向に矢印Ｙ−Ｙの如く往復移動する。

次に、図１において、ワーク取付け台の直線駆動機構４ＸのＸ軸駆動サーボモータ３１が該サーボモータから見て反時計方向に回転すると、ボールねじ３２も同方向に回転するので、ナット３５及びナットハウジング３７を介して台板２５、一対のＬＭガイド２６が一対のレール２８に対して摺動し、ワーク取付け台の回転駆動機構８及びワーク取付け台２がベース２０に対して広い角穴２０ａの限られた範囲内で図１中右方向に矢印Ｘの如く移動し、Ｘ軸駆動サーボモータ３１が時計方向に回転すると、ワーク取付け台２は図１中左方向に矢印Ｘの如く移動する。

このようにしてワーク取付け台２は、加工位置においては、ワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘによりカップ型砥石３に対して接近、離脱する方向に矢印Ｘ−Ｘの如く移動する。

なお上記のように、本発明では、カップ型砥石３の軸直角端面３ａを使用して加工を行うので、加工位置においては、矢印Ｘ方向がカップ型砥石３に対する半導体ウェーハ１１の接近、離脱方向となり、矢印Ｙ方向がトラバース方向となる。

このため、加工位置においては、スピンドル１３の回転軸１３ａが矢印Ｘ−Ｘの如く往復動するようになっており、２つのカップ型砥石３を同時に使用して倍速の加工を行うときには、ワーク取付け台２はＸ方向に移動させることはできないので、矢印Ｘ方向には固定しておき、一対のカップ型砥石３Ａ，３Ｂの位置は数値制御によりスピンドル１３Ａ，１３Ｂの回転軸１３ａの矢印Ｘ−Ｘ方向の往復動により定められ、半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａへの加工の切込み量が夫々（ただし通常は同一に）定められる。

なお、一方のカップ型砥石３のみを使用して加工するときには、上記と同様スピンドル１３の回転軸１３ａの往復動によってもよく、またワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘを使用してワーク取付け台２を矢印Ｘ−Ｘの如く移動させてカップ型砥石３の半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａへの加工の切込み量を定めることもできる。

ワーク取付け台の回転駆動機構８においては、図１に示すように、内蔵されたθ軸駆動サーボモータ（図示せず）の回転によりワーク取付け台２が矢印θ−θの如く数値制御されて往復回転する。これによって半導体ウェーハ１１のオリエンテーションフラットＯＦの両端の円弧部やノッチ１１ｂの加工の際にカップ型砥石３のＸ方向及びＹ方向の位置と半導体ウェーハ１１の回転方向、即ち矢印θ方向位置（回転角度θ）との相互関数関係で定まる時々刻々の各部の位置を設定して加工を進めることができる。

次に、砥石の第１の直線駆動機構９Ａの砥石のＺ軸駆動サーボモータ５０が該サーボモータから見て反時計方向に回転すると、ボールねじ５１も同方向に回転するので、ナット５５を介して上下可動台５４Ａ、ステー６０、スピンドル１３Ａ及びカップ型砥石３Ａが矢印ＺＡの如く下降し、Ｚ軸駆動サーボモータ５０が時計方向に回転すると、スピンドル１３Ａ及びカップ型砥石３Ａは矢印ＺＡの如く上昇する。

このようにして、スピンドル１３Ｂ及びカップ型砥石３Ｂとは無関係に、スピンドル１３Ａ及びカップ型砥石３Ａのみが独立して上下動できる。

また砥石の第２の直線駆動機構９Ｂの砥石のＺ軸駆動サーボモータ６１が該サーボモータから見て反時計方向に回転すると、ボールねじ６２も同方向に回転するので、ナット６６を介して上下可動台５４Ｂ、ステー７１、スピンドル１３Ｂ及びカップ型砥石３Ｂが矢印ＺＢの如く下降し、Ｚ軸駆動サーボモータ６１が時計方向に回転すると、スピンドル１３Ｂ及びカップ型砥石３Ｂは矢印ＺＢの如く上昇する。

このようにして、スピンドル１３Ａ及びカップ型砥石３Ａとは無関係に、スピンドル１３Ｂ及びカップ型砥石３Ｂのみが独立して上下動できる。

次に、砥石のコンタリング駆動機構１０の作用について説明すると、図１及び図４において、上下可動台５４Ａに固着されたステー６０に取り付けられたスピンドル７２Ａが作動すると、その回転軸７２ａが往復回転し、ステー１２Ａが矢印Ｃ−Ｃ（図５参照）の如く往復回転し、スピンドル１３Ａ及びカップ型砥石３Ａも同様に往復回転する。これによってカップ型砥石３Ａは半導体ウェーハ１１の板厚方向に公転し、その軸直角端面３ａで半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａをコンタリング（ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ）加工して、エッジ１１ａを、上平面１１ｆｕ，上斜面１１ｇｕ，下斜面１１ｇｄ，下平面１１ｆｄ（図２９参照）との連続として任意断面形状に加工することができる。

なお、以上の説明はスピンドル７２Ｂ、ステー１２Ｂ、スピンドル１３Ｂ及びカップ型砥石３Ｂについても全く同様であるので、これらについての説明は省略する。

以上の各駆動機構の作用により、一対のカップ型砥石３Ａ，３Ｂを用いて半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに対し、コンタリングの研削加工、オリエンテーションフラットＯＦの加工、ノッチ１１ｂの加工等すべての加工を実施することができる。

次に、図５から図２９により、カップ型砥石３による具体的な加工方法について説明する。まず図５及び図７において、半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａにノッチ加工を行う場合について説明すると、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１から距離ｅ（図７の状態ではカップ型砥石３の直径の約１／２）だけ水平方向のみにオフセットさせた状態で、カップ型砥石３の軸直角端面３ａで半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを加工する場合、軸直角端面３ａを半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに接触させると、図７に示すように、カップ型砥石３の軸直角端面３ａの１箇所（一部のみ）がエッジ１１ａに直角に接触し、他の部分は決して接触しない。これがカップ型砥石３の軸直角端面３ａを使用してエッジ１１ａを加工するメリットである。

スピンドル１３Ａの回転軸１３ａが矢印Ａの如く回転すると、カップ型砥石３の軸直角端面３ａにより半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａにノッチ１１ｂの加工を施すことができる。ノッチ１１ｂの所望の形状を得るには、カップ型砥石３の矢印Ｘ方向位置を、矢印Ｙ−Ｙ方向位置の関数として定め、スピンドル１３Ａの回転軸１３ａの矢印Ｘ方向の数値制御された往復動又はワーク取付け台２の矢印Ｘ方向の数値制御された往復動により、半導体ウェーハ１１を矢印Ｙ方向に移動（トラバース）させながら加工すればよい。この場合、図６から明らかなように、ノッチ１１ｂの加工部位にクーラント（図示せず）が入り易く、従ってカップ型砥石３の耐久性を増大させることができる。

次に、図６により半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに直線部を形成する場合又は全周について均一な研削をする場合について説明する。カップ型砥石３の軸直角端面３ａの一部を半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに接触させて、該カップ型砥石を矢印Ａの如く回転させ、単に半導体ウェーハ１１を回転させれば、エッジ１１ａの全周を均一に研削することができる。

また図６の状態で、半導体ウェーハ１１を回転させず、単に矢印Ｙ方向に移動（トラバース）させれば、オリエンテーションフラットＯＦの直線部を研削でき、また半導体ウェーハ１１の矢印θ方向の回転と、矢印Ｘ方向の移動（又はスピンドル１３Ａの回転軸１３ａによるカップ型砥石３の矢印Ｘ方向の移動）の位置制御によりオリエンテーションフラットＯＦの円弧部分も自在に研削して成形することができる。

なお、図６の状態で、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対して水平方向にも回転軸Ｏ_１１方向にも全くオフセットさせなければ、カップ型砥石３はその軸直角端面３ａの２箇所で半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに接触して該２箇所を同時に研削することができる。これが図６に示す加工状態である。

またカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１から適宜の距離ｅだけ水平方向にオフセットさせると、カップ型砥石３の軸直角端面３ａの１箇所のみが半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに直角に接触し、該１箇所のみにより該エッジの研削を行うことができる。

このように、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３の半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対する水平方向のオフセットの有無によりカップ型砥石３の軸直角端面３ａの１箇所又は２箇所を接触させて研削加工をすることができる。

更にこれを図８から図１２により詳しく説明する。カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１から水平方向にのみオフセットさせてカップ型砥石３の軸直角端面３ａで半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを直角に研削する場合について説明すると、図１０に示すように、半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１からカップ型砥石３の円筒部３ｂの板厚の中心と回転軸Ｏ_３との距離ｅだけ水平方向にオフセットさせることにより、円筒部３ｂの板厚の中心が半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に一致し、カップ型砥石３のこの１箇所のみで半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを直角に研削することができる。

即ち、図１２に示すように、カップ型砥石３の円筒部３ｂの板厚の中心の接線７８と半導体ウェーハ１１の板厚の中心線７９とのなす角が直角、即ち９０°となり、わずかに円筒部３ｂの曲率半径で定まる円弧状になるものの、ほとんど直角の加工線１１ｊがエッジ１１ａに現れるような研削を行うことができる。

なお、上記加工線１１ｊの中心線７９に対する角度９０°は、カップ型砥石３の非常に高い研削速度に対して半導体ウェーハ１１の低速回転に伴う低い周速度が無視できる程度に小さいとして、無視した場合のことであり、半導体ウェーハ１１の周速度を考慮に入れて厳密に計算すると、実際の加工線１１ｊの角度は、９０°からわずかにずれて斜めになることになる。

次に、図１３から図１５により、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１から水平方向及び垂直方向にオフセットさせてカップ型砥石３の軸直角端面３ａで半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを斜めに研削する場合について説明すると、図１４に示すように、半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１とその板厚の中心線７９との交点Ｐから回転軸Ｏ_１１に対して４５°方向に距離ｅだけカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３をオフセットさせる。

これによって、図１５に示すように、カップ型砥石３の円筒部３ｂの板厚の中心の接線７８と半導体ウェーハ１１の板厚の中心線７９とのなす角がちょうど４５°となり、エッジ１１ａに４５°の斜めの加工線１１ｊが現れるような研削を行うことができる。なお、この場合水平方向のオフセットは、ｅ・ｃｏｓ４５°であり、回転軸Ｏ_１１方向（垂直方向）のオフセットはｅ・ｓｉｎ４５°あるから、共に０．７０７ｅである。

そしてカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３を半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対して３０°の方向に距離ｅだけオフセットさせれば上記接線７８の角度が３０°となり、同様に１５°の方向にオフセットさせれば接線７８の上記角度は１５°となるから、距離ｅのオフセットの方向を変えるだけで任意の斜めの加工線１１ｊでエッジ１１ａを加工することができる。

この加工線１１ｊの傾斜角度は４５°の場合に最良の面粗度が得られ、ピット等の防止の上からも最良の傾斜角度であることが判明している。

なお、上記加工線１１ｊの中心線７９に対する角度４５°、３０°、１５°等は、カップ型砥石３の非常に高い研削速度に対して半導体ウェーハ１１の低速回転に伴う低い周速度が無視できる程度に低いとして、無視した場合のことであり、半導体ウェーハ１１の周速度を考慮に入れて厳密に計算すると、加工線１１ｊの実際の傾斜角度は、これらの角度からわずかにずれた角度となる。

以上のように、カップ型砥石３の軸直角端面３ａを用いて半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａを研削加工することにより、非常に簡単に該エッジに対して斜め方向の研削が可能となったのである。なお、図１６から図１８に加工終了後の半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａの状態を示してあるように、加工線１１ｊが上斜面１１ｇｕ，下斜面１１ｇｄでは半径方向に入った非常にきれいな研削面を得ることができる。

次に、図１９から図２４により、半導体ウェーハ１１の平面１１ｆに対して直交する平面内をカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３が移動して、半導体ウェーハ１１の任意のエッジ断面形状に加工する方法について説明する。

なお、ここでいう「半導体ウェーハ１１の平面１１ｆに対して直交する平面内をカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３が移動する」とは、砥石のコンタリング駆動機構１０により、「カップ型砥石３が取り付けられたスピンドル１３を、半導体ウェーハ１１の平面１１ｆに対してカップ型砥石３がエッジ３ａへの接触角度を変えながら半導体ウェーハ１１の板厚方向に公転するように駆動すること」を含む意味である。

従って、「直交する平面内」を文言通り厳密に又は狭義に解釈すべきではない。

図１９及び図２２において、ワーク取付け台２が矢印Ｘ−Ｘの如く移動し、同時にワーク取付け台の回転駆動機構８によりカップ型砥石３の回転速度に比較して低速で矢印θの如く回転しており、カップ型砥石３がスピンドル１３により回転しながらその軸直角端面３ａが半導体ウェーハ１１のエッジ１ａに接触して該エッジの平面１１ｆに対して直角方向の研削加工が開始される。図示の状態では、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３は半導体ウェーハ１１の回転中心Ｏ_１１に対して半導体ウェーハ１１の面方向（水平方向）及び該半導体ウェーハの回転軸方向（垂直方向）の両方にオフセットされており、図１４に示すと同様の研削条件である。

なお、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３が半導体ウェーハ１１の回転軸Ｏ_１１に対して水平方向にオフセットしていなければ、カップ型砥石３の２箇所が半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに接触して２箇所を同時に加工することができ、また水平方向にのみカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３をオフセットさせると、カップ型砥石３の１箇所のみを半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａに直角に接触させて加工することができる。

このように、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３のオフセットの仕方により、カップ型砥石３の半導体ウェーハ１１に対する接触点が変化する。

そこで、図２０及び図２３に示すように、砥石のコンタリング駆動機構１０が作動して、スピンドル７２の回転軸７２ａが矢印Ｃ方向に回転すると、揺動腕１２及びスピンドル１３、従ってカップ型砥石３の回転軸Ｏ_３が同方向に同一角度回転し、カップ型砥石３の半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａへの接触角度が変化し、半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａと反対側の面、即ち上斜面１１ｇｕの研削加工が行われる。

次に、図２１及び図２４に示すように、砥石のコンタリング駆動機構１０が逆方向に作動して、スピンドル１３が矢印Ｃの如く時計方向に回転すると、カップ型砥石３は半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａ側（下側）に回り込み、その軸直角端面３ａで吸着ステージ２ａ側のエッジ１１ａの面、即ち下斜面１１ｇｄの研削加工が行われる。

この場合、カップ型砥石３の上下方向の移動は、矢印ＺＡの如く砥石の第１の直線駆動機構９Ａの作動によるステー６０の上下動により達成され、ワーク取付け台２のＸ軸方向の移動は、矢印Ｘの如くワーク取付け台の直線駆動機構４Ｘ（図１参照）の作動により達成される。

以上のようにして、砥石のコンタリング駆動機構１０を作動させることにより、カップ型砥石３は、半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａへの接触角度を変えながら半導体ウェーハ１１の板厚方向に公転しながらその軸直角端面３ａで研削加工を行うので、任意断面のエッジ１１ａの研削加工を行うことができる。

次に、図２５及び図２６により、同心で半径の異なるカップ型砥石３を複数個取り付けたカップ型砥石３の作用について説明する。これらの複数のカップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃは同一種類のものでもよく、異なる種類のものでもよい。

同一種類のものであれば、一つのカップ型砥石３が摩耗したら、次のものを順次使用して研削加工を行うことができるから、カップ型砥石３の寿命が延びたと同じ効果が得られ、カップ型砥石３の交換を要することなく、長時間同一のカップ型砥石３で研削加工を続行することができる。

またカップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃが異なる種類のものであれば、例えば粒度の違うカップ型砥石３Ａ，３Ｂ，３Ｃで夫々研削加工を行えば、粗研削、中間研削、及び精密研削等のように、異なる種類の研削加工を単一のカップ型砥石３で行うことができ、カップ型砥石３の交換は不要である。

次に、図２７により、同一径、同一種類のカップ型砥石３Ａ，３Ｄをフランジ１４を中心にして背中合せに取り付け、カップ型砥石３の回転軸Ｏ_３方向の両側に軸直角端面３ａが形成されたカップ型砥石３の作用について説明する。

このカップ型砥石３によれば、スピンドル１３と反対側のカップ型砥石３Ａにより半導体ウェーハ１１のエッジ１１ａの全部を研削加工することもでき、また半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａと反対側のエッジの面１１ｄは、スピンドル１３と反対側のカップ型砥石３Ａの軸直角端面３ａで研削加工し、吸着ステージ２ａ側のエッジの面１１ｅは、スピンドル１３側のカップ型砥石３Ｂの軸直角端面３ａで研削加工することができる。

図２８に示すカップ型砥石３では、同一径、同一種類のカップ型砥石３Ａ，３Ｂが回転軸Ｏ_３方向の両側に一体的に背中合せに形成されており、半導体ウェーハ１１の吸着ステージ２ａ側のエッジの面１１ｅは、図示のように、スピンドル１３を半導体ウェーハ１１の上側に配置した状態で、スピンドル１３側のカップ型砥石３Ｂの軸直角端面３ａを用いて研削加工することができる。

要するに、スピンドル１３を半導体ウェーハ１１の上側に置いたまま、カップ型砥石３Ｂが半導体ウェーハ１１の下側に入り込むことが可能となるため、カップ型砥石３の大きさ（直径）を従来よりも大きくでき、カップ型砥石３の幅（円筒部３ｂの板厚）も広くでき、この結果加工時間が短くなり、更にはカップ型砥石３の寿命も長くなる効果が得られる。

１ワークのエッジの加工装置、２ワーク取付け台、３カップ型砥石、３Ａカップ型砥石、３Ｂカップ型砥石、３Ｃカップ型砥石、３ａ軸直角端面、３ｂ円筒部、３ｃ内部、３ｄ底部、３ｅ面取り、３ｆ外周、４ワーク取付け台の直線駆動機構、４Ｘワーク取付け台の直線駆動機構、４Ｙワーク取付け台の直線駆動機構、７ナット、８ワーク取付け台の回転駆動機構、９砥石の直線駆動機構、９Ａ第１の砥石の直線駆動機構、９Ｂ第２の砥石の直線駆動機構、１０砥石のコンタリング駆動機構、１０Ａ第１の砥石のコンタリング駆動機構、１０Ｂ第２の砥石のコンタリング駆動機構、１１ワークの一例たる半導体ウェーハ、１１ａエッジ、１１ｂノッチ、１１ｃ谷部、１１ｄ吸着ステージと反対側のエッジの面、１１ｅ吸着ステージ側のエッジの面、１１ｆ平面、１１ｆｄ下平面、１１ｆｕ上平面、１１ｇ斜面、１１ｇｄ下斜面、１１ｇｕ上斜面、１１ｈ円弧、１１ｈｄ下円弧、１１ｈｕ上円弧、１１ｉ直線、１１ｊ加工線、１２揺動腕、１３スピンドル、１３Ａスピンドル、１３Ｂスピンドル、１４フランジ、１５基台、１６Ｙ軸駆動サーボモータ、１７ボールねじ、１８軸受、１９軸受、２０ベース、２１ナット、２２ＬＭガイド、２２ＡＬＭガイド、２２ＢＬＭガイド、２３レール、２３Ａレール、２３Ｂレール、２５台板、２６ＬＭガイド、２８レール、２９支持部材、３０ステー、３１Ｘ軸駆動サーボモータ、３２ボールねじ、３３軸受、３４軸受、３５ナット、３７ナットハウジング、３８Ｚ軸駆動サーボモータ、３９ボールねじ、４０軸受、４１軸受、４２ナット、５０砥石のＺ軸駆動サーボモータ、５１ナット、５２軸受、５３軸受、５４上下可動台、５４Ａ上下可動台、５４Ｂ上下可動台、５５ナット、５６レール、５８レール、５９ＬＭガイド、５９ＡＬＭガイド、５９ＢＬＭガイド、６０ステー、６１砥石のＺ軸駆動サーボモータ、６２ボールねじ、６３軸受、６４軸受、６６ナット、６８レール、６９レール、７１ステー、７２スピンドル、７２Ａスピンドル、７２Ｂスピンドル、７２ａ回転軸、７３ボルト、７４ボルト、７５ボルト、７６ボルト、７８接線、７９半導体ウェーハの板厚の中心線、Ａ矢印、Ｂ矢印、Ｃ矢印、ｅ距離、Ｐ交点、Ｒ半径、Ｒ１半径、Ｒ２半径、Ｘ矢印、Ｘ１面幅、Ｘ２面幅、Ｘ３面幅、Ｙ矢印、Ｚ矢印、ＺＡ矢印、ＺＢ矢印、α１角度、α２角度、θ 矢印。

Claims

ノッチを有するワークを砥石によって加工するワークの加工方法であって、
砥石は、所定の板厚を有する円筒として形成され、かつ、ワークの平面に直交する第一平面内に回転軸を持つカップ型砥石であり、
カップ型砥石の円筒の先端面とワークのノッチとが１箇所で接触するべく、カップ型砥石の回転軸をワークの中心軸から第一平面に直交する第一方向にオフセットさせてカップ型砥石を回転させるとともに、カップ型砥石とワークとを第一方向および第一方向に直交しかつワーク平面に平行な第二方向に相対移動させることで、カップ型砥石の円筒の先端面でワークのノッチを加工する、
ことを特徴とするワークの加工方法。
請求項１に記載のワークの加工方法であって、
カップ型砥石を、その回転中心から円筒の板厚の中心までの距離ｅだけ、ワークの中心軸から第一方向にのみオフセットさせる、ことを特徴とするワークの加工方法。
請求項１または２に記載のワークの加工方法であって、
カップ型砥石の円筒の先端面は、ノッチの谷部の仕上がり予定の形状に合わせて形成されている、ことを特徴とするワークの加工方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載のワークの加工方法であって、
ノッチの形状に応じて、カップ型砥石の第二方向位置を、第一方向位置の関数として定めたうえで、関数に従ってカップ型砥石またはワークを第二方向に往復運動させつつ、ワークを第一方向に移動させる、ことを特徴とするワークの加工方法。
請求項１から４のいずれか１項に記載のワークの加工方法であって、
第一平面内においてカップ型砥石の回転軸が移動して、ノッチのエッジを任意の断面形状に加工する、ことを特徴とするワークの加工方法。
ノッチを有するワークを着脱可能に構成されたワーク取付け台と、
ワークの平面に対して直交する第一平面内に回転軸を有し、かつ、所定の板厚を有する円筒として形成されたカップ型砥石と、
第一平面に直交する第一方向および第一方向に直交しかつワーク平面に平行な第二方向に、ワーク取付け台をカップ型砥石に対して相対的に駆動する、少なくとも２軸以上の直線駆動機構と、
を備え、
カップ型砥石の円筒の先端面とワークのノッチとが１箇所で接触するべく、カップ型砥石の回転軸を第一方向にオフセットさせ、その状態でカップ型砥石を回転させるとともに、直線駆動機構によりカップ型砥石とワークとを第一方向および第二方向に相対移動させることで、カップ型砥石の円筒の先端面でワークのノッチを加工する、
ことを特徴とするワークの加工装置。