JP3138205B2 - 高脆性材の両面研削装置 - Google Patents

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基板に用いら
れる半導体ウエハに代表される高脆性材を材質とする円
板状の被加工物の両面を、精度よく平面研削加工するの
に適した高脆性材の両面研削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高脆性材を材質とする円板状の被加工
物、例えば半導体ウエハの表面の研削（または研磨）に
おいては、ウエハ表面を片面ずつ研削する方法では研削
工具から受ける応力により研削中のウエハに反りが発生
し、その結果平面度の高い研削加工が行われないという
問題があるため、ウエハ両面の同時研削が一般に行われ
ている。ウエハ両面を同時に研削する方法としては、ウ
エハを複数個のローラにより鉛直に支持し、ウエハ両面
に対向して設けられた一対の研削工具により、ウエハ両
面を同時研削する方法が従来から行われていた。

【０００３】しかし、ウエハを支持するローラは、一般
に鉛直方向の高荷重に対処できる機構とはなっていない
ために、ウエハ両面に対向して設けられた一対の研削工
具のそれぞれが研削中にウエハに与える切削荷重に偏り
があると、加工中のウエハに反りが発生し、また、ウエ
ハ両面の切削量にも偏りが発生するために、平面度の高
い研削加工が行われないという問題があった。そこで、
この問題に対処するために、前記一対の研削工具のそれ
ぞれの切削荷重を等しくするように制御する機構が幾つ
か考え出された。

【０００４】ウエハ両面に対向して設けられた一対の研
削工具の切削荷重を等しくする方法として、例えば特開
昭５７−５４０６３号公報では、一方の研削工具は工具
回転軸に対して首振りしないように且つ工具回転軸方向
に移動しないように構成させ、他方の研削工具は自在継
手により工具回転軸に対して首振りでき且つ工具回転軸
方向に移動できるように構成させている。この構成とし
たことにより、工具回転軸に対して首振りしないように
且つ工具回転軸方向に移動しないように構成された研削
工具よりウエハが受ける切削荷重は、自在継手により工
具回転軸に対して首振りでき且つ工具回転軸方向に移動
できるように構成された研削工具がウエハに与える切削
荷重に応じて変化するので、ウエハ両面がそれぞれの研
削工具から受ける切削荷重はほぼ等しくなり、その結果
平面度の高い研削加工が行われるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭５７−
５４０６３号で示される加工装置でも、ウエハを支持す
るローラは鉛直方向の高荷重に対処できる機構とはなっ
ていないので、加工中のウエハは主にウエハ両面に対向
して設けられた一対の研削工具により支持されることに
なる。一般に表面研削加工前のウエハの表面には微小な
凹凸が多く存在するので、加工中のウエハが一対の研削
工具のそれぞれより受ける切削荷重は常時等しくはなら
ず、この切削荷重のアンバランスによりウエハもアンバ
ランスに支持される状態が生じ、その結果平面度の高い
研削加工が行われなくなるという問題が生ずる。

【０００６】本発明の目的は、半導体ウエハに代表され
る高脆性材を材質とする円板状の被加工物表面の両面同
時研削において、被加工物の両面に対向して設けられた
一対の研削工具より受ける切削荷重がアンバランスにな
った場合でも、被加工物が安定して支持され、これによ
り平面度の高い両面研削加工が行われるような研削装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、被加工物の両面に対向して設けられた一
対の研削工具の代わりに加工中の被加工物を支持する手
段を設け、これにより一対の研削工具のそれぞれより受
ける切削荷重がアンバランスになった場合でも、被加工
物が安定して支持されるようにした。

【０００８】すなわち本発明は、高脆性材を材質とする
円板状の被加工物の上下両面に対向して設けられた一対
の円環状研削工具により被加工物の両面を同時に研削加
工する両面研削装置において、前記被加工物の上下両面
に対向して設けられた上下一対の静圧パットからなる静
圧保持部材により研削加工中の被加工物を支持するよう
にした。これにより被加工物は、被加工物の両面に対向
して設けられた一対の研削工具の代わりに、被加工物の
上下両面に対向して設けられた上下一対の静圧パットか
らなる静圧保持部材により、非接触状態で支持されるこ
とになる。

【０００９】また、前記静圧保持部材を前記円環状研削
工具の半径方向の内側及び外側に設けるようにすれば、
被加工物が一対の円環状研削工具より受けるそれぞれの
切削荷重にアンバランスが生じた場合でも、被加工物の
砥石接触面の両側に設けられることになる静圧保持部材
により安定して支持される。

【００１０】また、上下一対の静圧パットの被加工物の
表面に対向した面に複数個の静圧ポケットを設け、各静
圧ポケットの内部にクーラント吐出口を具備するように
すれば、被加工物は各静圧パットに設けられた複数個の
静圧ポケットより吐出されるクーラントの圧力により安
定して静圧保持されるとともに、被加工物表面を満たす
ことになるクーラントは、研削時に発生する切粉の排出
及び被加工物の冷却にも寄与することになる。

【００１１】さらに、静圧保持部材のうち、被加工物の
上面に対向して設けられた静圧パット（上静圧パット）
は被加工物の上面を加工する研削工具（上砥石）に連動
して動作し、かつ被加工物の下面に対向して設けられた
静圧パット（下静圧パット）は被加工物の下面を加工す
る研削工具（下砥石）に連動して動作するようにすれ
ば、研削工具を被加工物に対して切削送りする際、砥石
の切り込みによりウエハ表面が研削され続けても各静圧
パットとウエハ表面との間隔は良好に保たれ、この結果
静圧保持部材はウエハを安定して支持し続けることが可
能となる。

【００１２】このように上下各静圧パットを上下各研削
工具のそれぞれに連動して動作させるようにした場合
は、研削加工を数多く行っていっても各静圧パットとウ
エハ表面との間隔を良好に保ち続けるために、円環状研
削工具の砥粒層の摩耗量（摩耗により砥粒層の厚みが減
少すること）を極力少なくする必要があるが、研削抵抗
を小さくするという目的で円環状研削工具の砥粒層幅を
小さく設定した場合は、砥粒層の摩耗量が大きくなって
しまう。これに対処するためには、円環状研削工具の砥
粒層の材質として砥粒の摩耗が少ないダイヤモンド砥粒
を用いることが好ましい。

【００１３】研削加工中、被加工物は、垂直方向に関し
ては静圧保持部材により支持され、水平方向に関しては
円環状の外周支持体（キャリア）により支持されるよう
にした。この構成とすることにより、研削加工中におけ
る被加工物の静圧保持状態においては、被加工物の上面
を加工する研削工具（上砥石）の研削送り（微速下降）
によりこれに連動する上静圧パットが下降すると、被加
工物は、キャリアにより水平方向に対しては支持されな
がらも、上静圧パットと下静圧パットとの丁度中間位置
に保持されるべく僅かながら下降していくことになり、
よって被加工物の下面を加工する研削工具（下砥石）と
被加工物下面との間隔も狭まり、上砥石による被加工物
上面の研削と下砥石による被加工物下面の研削が同時に
実行されるようになる。

【００１４】

【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、ウエハ（被加工
物）１、上下各砥石（研削工具）２ａ、２ｂ、及び上下
各静圧パット（静圧保持部材）３ａ、３ｂの位置関係を
含む、加工中の研削装置の要部を示した概念図であり、
上図は平断面図、下図は側断面図である。

【００１５】被加工物であるウエハ１の平面形状は概ね
円形であるが、前工程でのオリフラ加工により外周の一
部が円弧状とはなっていない。この円板状の被加工物で
あるウエハ１は、水平方向に関しては円環状の外周支持
体（キャリア）６に支持されることにより、キャリア６
を保持するローラ７からの回転駆動力が伝達されるよう
にしている。一方、垂直方向に関しては、ウエハ１は静
圧保持部材３により支持される必要があるため、キャリ
ア６の構造は垂直方向に関してはフリーの状態（垂直方
向に動作可能な状態）でウエハ１を支持するようにされ
ている。すなわち、キャリア６の内周をウエハ１の外周
より僅かに大きめに設定することにより、ウエハ１がキ
ャリア６により支持される際ウエハ１の外周とキャリア
６の内周との間に僅かな隙間８が生じるようにし、この
結果ウエハ１はキャリア６により水平方向に対して支持
されながらも垂直方向に対してはフリー状態となってい
る。また、キャリア６はローラ７に常時支持された状態
にあり、加工時はウエハ１のみがローラ７に支持された
キャリア６に脱着されるようにしている。

【００１６】ローラ７はキャリア６を安定して支持する
ために図１に示すように最低３個は必要であるが、必要
に応じて４個以上設けてもよい。また、数種類のウエハ
に対応するために、ローラ７のそれぞれはキャリア６の
外径の大きさに合わせて水平方向に移動可能にされてい
る。これら複数個のローラ７の一つには図示しないロー
ラ駆動モータが接続されており、加工中はこのローラ駆
動モータに接続されたローラの駆動によりキャリア６を
介してウエハ１が回転させられ、これによりウエハ１の
全面が研削されるようにしている。なお、ローラ駆動モ
ータに接続されていないローラはウエハ１の回転に伴い
連れ回りする。

【００１７】研削工具として用いる円環状研削工具は通
称カップ砥石と呼ばれる皿状の形態のものであり、皿の
縁部９がウエハ１の表面に接触することにより研削が行
われる。本発明ではウエハ１の両面を同時研削するた
め、研削工具は２個一対として使用することになる。ま
た、ウエハ１の両面を均等に研削するために、これら一
対の研削工具２ａ、２ｂのそれぞれの形状及び材質は同
一なものを用いる。研削工具として用いるカップ砥石の
外径は、ウエハ表面を効率よく加工するために、ウエハ
外径に比して十分大きなものとすることが好ましい。ま
た、研削工具としてのカップ砥石の砥粒層５の幅（カッ
プ砥石の縁部９の幅）は、研削工具が受ける研削荷重に
十分耐えられることを条件に、できるだけ小さいほうが
よい。これは、研削工具としてのカップ砥石の砥粒層幅
が小さいほど研削抵抗が小さくなるので、加工時のウエ
ハの割れを防止できることによるものである。また、砥
粒層幅を小さくしたことによる砥粒層５の摩耗量の増加
を少なくするために、砥粒層５の材質としては砥粒の摩
耗量が少ないという理由によりダイヤモンド砥粒を用い
る。

【００１８】加工時のウエハ１が研削工具２より受ける
研削荷重をウエハの上下両面で等しくするために、一対
の研削工具すなわち上砥石２ａ及び下砥石２ｂはウエハ
１を中心として上下対称に対向配置されるようにする。
言い換えれば、上砥石２ａ及び下砥石２ｂのそれぞれの
回転軸１０を同軸上に配置する。また、これら研削工具
によりウエハ１の全面を研削するためには、ウエハ１の
回転中心１１は研削工具２の接触面上（カップ砥石の縁
部９の上）にあるかこれより内側になければならないこ
とは図１より明らかであろう。ただし、後述する静圧保
持部材（上静圧パット３ａ、下静圧パット３ｂ）を円環
状研削工具２ａ、２ｂの半径方向の内側及び外側の２箇
所に設けるようにした場合は、静圧保持部材３ａ、３ｂ
によりウエハを安定して支持するために、ウエハ１の回
転中心１１が研削工具２ａ、２ｂのほぼ接触面上にくる
ように研削工具２ａ、２ｂの回転軸１０を設定するよう
にしたほうがよい。さらに、上砥石２ａ及び下砥石２ｂ
のそれぞれの回転方向は互いに逆向きとなるようする。
この理由は、上砥石２ａ及び下砥石２ｂのそれぞれの回
転方向を互いに同一とした場合、ローラ７に対して水平
方向の大きな押し付け力が加わるために、ローラ７の摩
耗が激しくなることによるものである。

【００１９】上砥石２ａ及び下砥石２ｂにはそれぞれ、
これらを垂直方向に動作させるための図示しない送り機
構が設けられている。この送り機構は、ウエハ１の脱着
時には上砥石２ａ及び下砥石２ｂのウエハ１からの離反
のために用いられるが、加工時にはウエハ１への砥石の
切り込みすなわち切削送りにも使用される。ウエハの平
面研削の場合、切削送りはミクロン単位で行う必要があ
るために、送り機構にはサーボモータを使用し、これを
数値制御装置により制御する。

【００２０】本発明の重要な構成要素である静圧保持部
材は、ウエハ１の上下両面に対向して設けられた上下一
対の静圧パット３ａ、３ｂからなっている。ウエハ１を
安定して支持するために、静圧保持部材３ａ、３ｂは研
削工具としてのカップ砥石２ａ、２ｂの半径方向の内側
及び外側の２箇所に設けることが好ましい。これら２個
の静圧保持部材において、上下各静圧パット３ａ、３ｂ
のウエハ１の表面に対向した面には複数個の静圧ポケッ
ト４が設けられており、さらにそれぞれの静圧ポケット
４の内部には図示しないクーラント吐出口が設けられて
いる。ウエハ１の表面と各静圧パット３ａ、３ｂの表面
との間隔を数十μｍ程度あけ、各静圧ポケット４のクー
ラント吐出口から規定圧のクーラントを吐出することに
より、各静圧ポケット内部、及びウエハ表面と静圧パッ
トとの隙間はクーラントにより満たされ、この結果ウエ
ハ１は上下各静圧パット３ａ、３ｂの間に非接触状態で
静圧保持されることになる。なお、この時ウエハ表面を
満たすことになるクーラントは研削時に発生する切粉の
排出及びウエハ１の冷却にも寄与することになることは
言うまでもない。

【００２１】ここで、ウエハ１が静圧保持部材３ａ、３
ｂにより安定して静圧保持されるためには次の条件が必
要となる。条件の一つは、各静圧保持部材３ａ、３ｂに
おいて、上下各静圧パット３ａ、３ｂの形状を互いに等
しくしなければならないことである。これは上下各静圧
パット３ａ、３ｂのウエハ１に与える静圧が等しいこと
によりウエハ１が静圧保持されるわけであるから、静圧
パット３ａ、３ｂの形状をウエハ１に対して対称となる
ように構成しなければならないことは容易に理解できよ
う。ただし、静圧ポケット４の形状はウエハ１に対して
対称とすればよく、一つの静圧パットにある複数個の静
圧ポケットのそれぞれは互いに同一形状である必要はな
い。他の条件として、上下各静圧パット３ａ、３ｂの静
圧ポケット４のうち、ウエハ１に対して対称に位置する
静圧ポケットから吐出されるクーラントの圧力を等しく
しなければならないことである。この条件も上下各静圧
パット３ａ、３ｂがウエハ１に与える静圧を等しくする
ためには必要であることは明白であるが、一方、一つの
静圧パットにある複数個の静圧ポケットのそれぞれから
吐出されるクーラントの圧力は互いに等しくする必要は
ない。

【００２２】このように、ウエハ１が静圧保持部材３
ａ、３ｂにより安定して静圧保持されるためには、ウエ
ハ１に対して対称に位置する静圧パット３ａ、３ｂの形
状を互いに等しくし、なおかつウエハ１に対して対称に
位置する静圧ポケットから吐出されるクーラントの圧力
を等しくしなければならないが、カップ砥石の半径方向
の内側及び外側に配置された２個の静圧保持部材の形状
は必ずしも等しくする必要はない。ただし、ウエハ１が
静圧保持部材により安定して静圧保持されるためには、
これら２個の静圧保持部材の保持力は等しいほうがよい
ので、２個の静圧保持部材の形状が異なる場合はクーラ
ントの吐出圧力を調整するなどして、２個の静圧保持部
材の保持力を等しくするような手段を講じる必要があ
る。

【００２３】これら２個の静圧保持部材のうち、ウエハ
１の上面に対向して設けられた静圧パットすなわち上静
圧パット３ａは、ウエハの上面を加工する研削工具すな
わち上砥石２ａに連動して動作し、かつウエハ１の下面
に対向して設けられた静圧パットすなわち下静圧パット
３ｂはウエハの下面を加工する研削工具すなわち下砥石
２ｂに連動して動作するように構成する。例えば、２個
の静圧保持部材のそれぞれの上静圧パット３ａの取付ベ
ースを上砥石２ａの取付ベースと同一とし、同様に、２
個の静圧保持部材のそれぞれの下静圧パット３ｂの取付
ベースを下砥石２ｂの取付ベースと同一に設置する。こ
の構成とすることにより、ウエハ１の脱着時には、上砥
石２ａ及び下砥石２ｂがウエハ取付面から離反するとと
もに上静圧パット３ａ及び下静圧パット３ｂも離反する
ことになるのでウエハ１の搬入出が容易になり、また、
加工時の切削送りにおいては、ウエハ表面への砥石の切
り込みに連動して各静圧パットも動作するので、砥石の
切り込みによりウエハ表面が研削され続けても各静圧パ
ットとウエハ表面との間隔は良好に保たれ、この結果静
圧保持部材３ａ、３ｂはウエハ１を安定して支持し続け
ることが可能となる。

【００２４】また、上下各砥石２ａ、２ｂがウエハ表面
に接触した時点で、上下各静圧パット３ａ、３ｂとウエ
ハ表面との間にウエハ１を静圧保持するために十分な隙
間がなくてはならないから、この隙間の分だけ、上砥石
２ａの下面（研削部分）は上静圧パット３ａの表面より
下に位置し、同様に、下砥石２ｂの上面（研削部分）も
下静圧パット３ｂの表面より上に位置していなければな
らない。

【００２５】ところで、数十乃至数百のウエハ１を連続
して加工していくと研削工具としてのカップ砥石２ａ、
２ｂの砥粒層５が次第に摩耗するので、各静圧パット３
ａ、３ｂとウエハ表面との間隔が加工を重ねるに連れて
接近し、その結果静圧保持部材３がウエハを良好に支持
できなくなるばかりか、静圧保持部材を構成する各静圧
パット３ａ、３ｂがウエハ表面に接触するという状態も
起こりうる。前述したように、研削工具としてのカップ
砥石２ａ、２ｂの砥粒層５の材質として摩耗量の少ない
ダイヤモンド砥粒を用いるようにすれば、かなり多数の
ウエハを加工しないかぎり前記の状態にはならないし、
また、通常は前記の状態になるまえに研削工具としての
カップ砥石の寿命がくることになるので、砥粒層５の摩
耗に対する静圧パットの高さ調整は特に必要はない。し
かし、砥粒層５の材質として摩耗量の比較的大きなもの
を使用する場合は、砥粒層５の摩耗に対処するために各
静圧パット３ａ、３ｂの高さを調整する手段が別途必要
となる。

【００２６】次に、前述の両面研削装置を用いた研削方
法の一実施形態について、図２に示すフローチャートを
参照して説明する。

【００２７】Ｉ．下砥石２ｂを駆動する図示しないサー
ボモータを動作させ、ウエハ１の厚みに対応する位置に
下砥石２ｂを上下方向に位置決めする（ステップ２
１）。このとき、下砥石２ｂと連動する下静圧パット３
ｂも同時に位置決めされることになる。ウエハ１のキャ
リア６への搬入出の際、ウエハ１はキャリア６に支持さ
れつつも静圧保持はされていない状態にあり、しかも前
述のようにキャリア６は水平方向にしかウエハ１を支持
していないので、搬入されたウエハ１は下砥石２ｂ及び
下静圧パット３ｂの上面に載置された状態となる。よっ
て、ウエハ１が静圧保持されていない状態のときでも、
ウエハ１が下砥石２ｂ、下静圧パット３ｂ、及びキャリ
ア６により支持されるように、下砥石２ｂの位置決め位
置を設定しなければならない。なお、下砥石２ｂの位置
決め動作はウエハ１の種類が変わらないかぎり以降不要
である。

【００２８】II．図示しない搬入出装置によりウエハ１
をキャリア６に挿入する（ステップ２２）。このとき上
砥石２ａ及びこれに連動して動作する上静圧パット３ａ
は、ウエハ１のキャリア６への挿入に干渉しない程度
に、加工位置から上方に離れて位置している。前述のよ
うにキャリア６は水平方向にしかウエハ１を支持してい
ないので、キャリア６に挿入されたウエハ１は位置決め
された下砥石２ｂ及び下静圧パット３ｂの上面に接触し
て載置されることになる。

【００２９】III ．各静圧パット３ａ、３ｂよりクーラ
ントを吐出させる（ステップ２３）。このときウエハ１
は下静圧パット３ｂから吐出されたクーラントにより、
下砥石２ｂ及び下静圧パット３ｂの上面の僅か上方に浮
上することになる。このときのクーラントの吐出圧はウ
エハ１がキャリア６の上方へ飛び出ない程度に抑制する
必要がある。なお、上静圧パット３ａはまだウエハ１の
遙か上方にあるため、ウエハ１は静圧保持されていない
状態となっているが、このとき上静圧パット３ａから吐
出されるクーラントは、下砥石２ｂ及び下静圧パット３
ｂの上方に浮上したウエハ１がキャリア６の上方へ飛び
出すのを抑制する作用を奏することになる。

【００３０】IV．図示しないローラ駆動モータを駆動さ
せ、キャリア６に支持されたウエハ１を回転させるとと
もに、上砥石２ａ及び下砥石２ｂを回転させる（ステッ
プ２４）。このときウエハは下砥石２ｂ及び下静圧パッ
ト３ｂの上面の僅か上方に浮上して回転することにな
る。また、前述のように、上砥石２ａ及び下砥石２ｂの
回転方向はウエハ１に対して互いに逆方向とする。

【００３１】Ｖ．上砥石２ａを早送り下降させ、上砥石
２ａと連動して下降してきた上静圧パット３ａとすでに
位置決めが完了している下静圧パット３ｂとの間でウエ
ハ１を静圧保持させる（ステップ２５）。このときの上
砥石２ａの早送り下降終了位置は、キャリア６の上下位
置を基準としたときの、前述の下砥石３ａの位置決め位
置に相対する位置に設定する。これにより静圧保持され
るウエハ１の上下位置は、ウエハ１を垂直方向にはフリ
ーの状態で支持しているキャリア６の水平中心位置にほ
ぼ一致することになり、よってウエハ１は、垂直方向に
は静圧保持部材３ａ、３ｂに非接触状態で支持され、ま
た水平方向にはキャリア６により支持されることにな
る。

【００３２】VI．上砥石２ａをさらに微速下降させ、ウ
エハ１を静圧保持させた状態のまま、上砥石２ａ及び下
砥石２ｂによりウエハ１の両面を研削する（ステップ２
６）。ここで、この工程における上下各砥石２ａ、２
ｂ、上下各静圧パット３ａ、３ｂ、及びウエハ１の状態
について詳述する。前述のように、ウエハ１はキャリア
６により水平方向に対しては支持されているが、垂直方
向に対してはフリーの状態にある。また、静圧保持状態
においては、ウエハ１は上静圧パット３ａと下静圧パッ
ト３ｂとの丁度中間位置に保持されるようになってい
る。よって、静圧保持状態において、上砥石２ａの研削
送り（微速下降）によりこれに連動する上静圧パット３
ａが下降すると、ウエハ１は、キャリア６により水平方
向に対しては支持されながらも、上静圧パット３ａと下
静圧パット３ｂとの丁度中間位置に保持されるべく僅か
ながら下降していくことになる。言い換えれば、静圧保
持状態においては、ウエハ上面と上静圧パットとの間隔
及びウエハ下面と下静圧パットとの間隔は常に相等しく
保たれるので、上下各静圧パットに連動して動作する上
下砥石との間隔、すなわち上砥石とウエハ上面との間隔
及び下砥石とウエハ下面との間隔も常に相等しくなる。
よって、上砥石２ａのみを下降させることによって、下
砥石２ｂとウエハ下面との間隔も狭まり、上砥石２ａに
よるウエハ上面の研削と下砥石２ｂによるウエハ下面の
研削が同時に実行されることになる。また、このときの
上砥石２ａによるウエハ上面の研削量と下砥石２ｂによ
るウエハ下面の研削量は等しくなる。すなわち上砥石２
ａによるウエハ上面への切込量を制御するだけで、下砥
石２ｂによるウエハ下面への切込量も同時に制御でき
る。

【００３３】VII ．予め設定された切込量を研削した
後、上砥石２ａをウエハ上面から僅かに（数十μｍ）上
昇させる（ステップ２７）。上下各砥石２ａ、２ｂの回
転を停止させる前に上下各砥石２ａ、２ｂをウエハ表面
から離反させなければならないが、急激に上砥石２ａを
上昇させると、ウエハ１の静圧保持状態が解除された瞬
間、ウエハ１が上方に跳ね上がる現象が生ずるので、こ
れを防ぐために、静圧保持状態が解除されない程度に上
砥石２ａをウエハ上面から僅かに上昇させる。

【００３４】VIII．上砥石２ａ及び下砥石２ｂの回転を
停止させるとともに、ローラ駆動モータを停止しウエハ
１の回転を停止させる（ステップ２８）。これはウエハ
１の回転を安定して素早く停止させるには、ウエハ１が
まだ静圧保持状態にあるときにウエハ１を停止させたほ
うがよいことによるためである。

【００３５】IX．各静圧パット３ａ、３ｂからのクーラ
ントの吐出を停止させる（ステップ２９）。これにより
ウエハ１は静圧保持状態を解除され下砥石２ｂと下静圧
パット３ｂの上に載置される。

【００３６】Ｘ．上砥石２ａを上昇させる（ステップ３
０）。このときの上昇完了位置は、図示しない搬入出装
置によるキャリア６からのウエハ１の取り出しに、上砥
石２ａ及び上静圧パット３ａが干渉しない位置を指す。

【００３７】XI．図示しない搬入出装置によりウエハ１
をキャリア６から取り外す（ステップ３１）。

【００３８】以上、本発明が適用される両面研削装置の
構成、及びこの両面研削装置を用いた両面研削方法につ
いて説明した。本実施形態では、半導体ウエハのような
高脆性材を材質とする被加工物への適用について示した
が、鋼やアルミ等に代表される金属材料やガラス（レン
ズ）等の非金属材料への適用も、本発明の技術範囲内で
可能である。特にレンズに代表される割れやすく傷つき
易い被加工物の表面を両面研削する場合は、被加工物を
静圧保持部材により非接触状態で静圧保持することによ
り、被加工物が研削工具（あるいは研磨工具）から受け
る研削荷重を極力小さくするように研削工具の研削送り
量を微小に設定することができ、その結果加工中の被加
工物の割れを防ぐとともに加工完了後の被加工物表面の
研削傷を最小限に抑えることが可能となる。また、本実
施形態では、クーラント圧による静圧保持について示し
たが、この代わりに空気圧による静圧保持としても本実
施形態のものとほぼ同等の効果が得られる。ただし、こ
の場合は別個にクーラント供給手段を設ける必要があ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、半導体ウエハに代表さ
れる高脆性材を材質とする円板状の被加工物表面の両面
同時研削において、被加工物の上下両面に対向して設け
られた上下一対の静圧パットからなる静圧保持部材を円
環状研削工具の半径方向の内側及び外側に設け、この静
圧保持部材により加工中の被加工物を支持するようにし
たので、被加工物の両面に対向して設けられた一対の研
削工具のそれぞれより受ける切削荷重がアンバランスに
なっても、被加工物の砥石接触面の両側に設けられた静
圧保持部材により被加工物を安定して支持することがで
き、その結果平面度の高い両面研削加工を行うことが可
能となった。

【００４０】また、本発明によれば、被加工物の両面に
対向して設けられた一対の研削工具の代わりに静圧保持
部材により加工中の被加工物が支持されるようになった
ので、研削抵抗が小さくなるように上下両砥石の切削荷
重を調整することが可能となり、その結果加工中の被加
工物の割れを防ぐとともに加工完了後の被加工物表面の
研削傷を最小限に抑えることが可能となった。

【００４１】さらに、従来技術のように被加工物の両面
に対向して設けられた一対の研削工具でのみ被加工物を
支持する場合は、被加工物の両面の研削量を等しくする
ために一対の研削工具はそれぞれ等しい押圧力で被加工
物の両面を研削しなければならず、ウエハのように表面
に凹凸がある高脆性材ではその制御が難しいものとなっ
ていたが、本発明のように被加工物の両面に対向して設
けられた静圧保持部材により被加工物を非接触状態で支
持するようにすれば、数値制御装置で予め設定されただ
けの切込量を一方の研削工具に与えるだけで、被加工物
の両面を等しく研削できるようになり、従来技術よりも
制御が容易となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における、ウエハ（被加工物）、上下砥
石（研削工具）、及び静圧保持部材の位置関係を含む、
研削装置の要部を示す概念図である。

【図２】本発明における両面研削装置を用いた研削方法
の一実施形態を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ウエハ（被加工物） ２ａ 上砥石（研削工具） ２ｂ 下砥石（研削工具） ３ａ 上静圧パット（静圧保持部材） ３ｂ 下静圧パット（静圧保持部材） ４ 静圧ポケット ５ 砥粒層 ６ キャリア（外周支持体）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−90881（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−210560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−54063（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−1470（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−23608（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 7/17 B24B 41/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高脆性材を材質とする円板状の被加工物の
   上下両面に対向して設けられた一対の円環状研削工具に
   より被加工物の両面を同時に研削加工するとともに、被
   加工物の上下両面に対向して設けられた上下一対の静圧
   パットからなる静圧保持部材により加工中の被加工物を
   支持するようにした両面研削装置において、 前記静圧保持部材を前記円環状研削工具の半径方向の内
   側及び外側に設けたことを特徴とする高脆性材の両面研
   削装置。
2. 【請求項２】高脆性材を材質とする円板状の被加工物の
   上下両面に対向して設けられた一対の円環状研削工具に
   より被加工物の両面を同時に研削加工するとともに、被
   加工物の上下両面に対向して設けられた上下一対の静圧
   パットからなる静圧保持部材により加工中の被加工物を
   支持するようにした両面研削装置において、 被加工物の上面に対向して設けられた静圧パットは前記
   円環状研削工具のうち被加工物の上面を加工する研削工
   具に連動して動作し、かつ被加工物の下面に対向して設
   けられた静圧パットは前記円環状研削工具のうち被加工
   物の下面を加工する研削工具に連動して動作するように
   したことを特徴とする高脆性材の両面研削装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の高脆性材の両面研削装置
   において、 被加工物の上面に対向して設けられた静圧パットは前記
   円環状研削工具のうち被加工物の上面を加工する研削工
   具に連動して動作し、かつ被加工物の下面に対向して設
   けられた静圧パットは前記円環状研削工具のうち被加工
   物の下面を加工する研削工具に連動して動作するように
   したことを特徴とする高脆性材の両面研削装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の高脆性
   材の両面研削装置において、 各静圧パットの被加工物の表面に対向した面に複数個の
   静圧ポケットを設け、各静圧ポケットの内部にクーラン
   ト吐出口を設けたことを特徴とする高脆性材の両面研削
   装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の高脆性
   材の両面研削装置において、 研削加工中、被加工物は、垂直方向に関しては前記静圧
   保持部材により支持され、水平方向に関しては円環状の
   外周支持体（キャリア）により支持されるようにしたこ
   とを特徴とする高脆性材の両面研削装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の高脆性
   材の両面研削装置において、 前記円環状研削工具の砥粒層の材質としてダイヤモンド
   砥粒を用いたことを特徴とする高脆性材の両面研削装
   置。