JP4101971B2 - ボール研磨装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状物体の表面を研磨する研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の回路は、半導体ウェーハの面に幾多の工程を経て形成され、ダイシングによりチップに分割され、種々の電化製品に利用されている。
【０００３】
ところが、このような製造方法に起因して以下のような問題が発生している。
（１） シリコンインゴットから切り出されたウェーハは、研磨、ポリッシング、ダイシング等の工程を経て最終的な完成品となるが、最終的に完成品として利用されるシリコンは１％程度にすぎず、原材料の歩留まりが非常に悪い。
（２） ウェーハの搬送、加工においてクリーンルームが不可欠であるため、膨大な設備費がかかる。
（３） 各工程において、スライシング装置、ポリッシング装置、拡散炉、研磨装置、ステッパ、ダイシング装置等の装置が必要であるが、ウェーハの径が変わるとそれに対応してすべての装置を入れ換えなければならず、膨大な設備費が必要となる。
（４） 半導体チップは薄い小片であるため、欠けやすく強度が低く寿命も比較的短い。
【０００４】
そこで、以上のような問題点をすべて解消するためのひとつの手法として、半導体を、物理的に最も安定し、破損、変形等しないボール状に予め加工しておき、ボール状に加工された半導体（以下、「ボール半導体」という）の表面にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する製造方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法を実現するためには、ボール半導体のような球状物体の表面を精度良く効率的に研磨できる装置が不可欠であり、そのような研磨装置を提供することに課題を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、球状物体を研磨する研磨領域と、該研磨領域に球状物体を供給する供給領域と、該研磨領域において研磨された球状物体を搬出する搬出領域とを少なくとも含むボール研磨装置であって、球状物体の供給領域から研磨領域までの搬送及び研磨領域から搬出領域までの搬送を行う搬送手段と、該搬送手段によって搬送された球状物体を研磨領域において研磨する研磨手段とから構成され、該搬送手段は、該球状物体を収容する収容孔が形成されたキャリアバンドと、該キャリアバンドを送り出すバンド送り手段とから構成され、該研磨手段は、キャリアバンドの送り速度との間に生じる相対的な送り速度により該キャリアバンドの収容孔に収容された球状物体に作用して研磨を遂行する研磨ベルトと、該研磨ベルトを摺動可能に支持する支持ブロックと、該研磨ベルトとで該球状物体を挟持して該球状物体の偏摩耗を防止するランダマイズ部とから構成されるボール研磨装置を提供する。
【０００７】
そして、このボール研磨装置は、キャリアバンドには複数の収容孔が形成され、該収容孔のそれぞれには球状物体が１個ずつ収容され、研磨ベルトには球状物体に接触して形状を転写する転写溝が形成されること、供給領域には、キャリアバンドに形成された収容孔に球状物体を供給する供給手段が配設され、搬出領域には、収容孔から球状物体を吸引し搬出する搬出手段が配設されること、研磨ベルトとランダマイズ部には微細な固定砥粒が含まれること、研磨領域には遊離砥粒が供給されること、球状物体はボール半導体であることを付加的要件とする。
【０００８】
このように構成されるボール研磨装置によれば、球状物体を精度良くかつ効率的に研磨することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示すボール研磨装置１０について説明する。このボール研磨装置１０を領域別に区分すると、図２に示すように、球状物体を研磨する研磨領域１１と、研磨領域１１に研磨対象となる球状物体を供給する供給領域１２と、研磨領域１１において研磨された球状物体を搬出する搬出領域１３とからなり、各領域間における球状物体の搬送は搬送手段１４により行われる。
【００１０】
図１に示すように、研磨領域１１には、球状物体の表面に接触して研磨を行う研磨ベルト１５と、研磨ベルト１５を摺動可能に支持する支持ブロック１６と、研磨ベルト１５との間で球状物体を上下方向に挟持するランダマイズ部１７とからなる研磨手段１８が配設されている。
【００１１】
研磨ベルト１５の表面には微細な固定砥粒が含まれており、その中心部には球状物体の最終形状に対応した形状の転写溝１９が形成されている。また、研磨ベルト１５は、モータに駆動されて回転する複数のプーリーからなるベルト送り機構２０によって支持ブロック１６により下方から摺動可能に支持された状態で循環する。
【００１２】
ランダマイズ部１７は、球状物体の研磨箇所を変化させて満遍なく研磨を行うために、球状物体に回転を与えて偏摩耗を防止する役目を果たすものであり、回転駆動部２１と、回転駆動部２１に駆動されて水平方向に前後運動しながら球状物体に上方から圧力を加えるランダマイズブロック２２と、球状物体に加える圧力を調整する圧力調整手段２３とから構成される。なお、ランダマイズブロック２２は、回転運動するように構成してもよい。
【００１３】
ランダマイズブロック２２の下面は平面に形成され、この面の摩擦係数は、研磨ベルト１５の表面の摩擦係数より大きくなっている。また、より効率的に研磨を行わせたい場合は、ランダマイズブロック２２の下面に微細な固定砥粒を含ませておくこともできる。
【００１４】
搬送手段１４は、球状物体の供給領域１２から研磨領域１１への搬送及び研磨領域１１から搬出領域１３への搬送を行うキャリアバンド２５と、キャリアバンド２５をたるみを防止しながら送り出す複数のプーリーからなるバンド送り手段２７とから構成され、キャリアバンド２５には、球状物体を収容できる複数の収容孔２４を備えている。
【００１５】
供給領域１２には、供給手段２８が連結され、収容した球状物体４０を研磨領域１１に供給すべくキャリアバンド２５の収容孔２４に供給する。一方、搬出領域１３には、吸引源２９から供給される吸引力によって研磨済みの球状物体を収容孔２４から吸引して搬出する搬出手段３０が連結されている。
【００１６】
次に、このように構成されるボール研磨装置１０を用いて、球状物体の一種であるボール半導体を研磨する場合について説明する。
【００１７】
研磨しようとするボール半導体４０は、供給手段２８に収容される。そして、収容されたボール半導体４０は、１個ずつキャリアバンド２５の収容孔２４に収容されていく。
【００１８】
収容孔２４に収容されたボール半導体４０は、キャリアバンド２５の移動によって研磨領域１１における研磨手段１８に位置付けられる。研磨手段１８においては、研磨ベルト１５が一定方向に移動しており、研磨ベルト１５とキャリアバンド２５との間に生じる相対的な送り速度の差によって、ボール半導体４０の表面が研磨される。例えば、図示した例においては、研磨ベルト１５とキャリアバンド２５とが逆方向に移動することにより両者の間に相対的な送り速度の差が生じている。
【００１９】
このとき、図３に示すように、研磨ベルト１５は支持ブロック１６によって摺動可能に支持されているため、一定の高さを維持しながら安定的に水平移動する。一方、キャリアバンド２５の収容孔２４に収容されたボール半導体４０には、ランダマイズブロック２２と支持ブロック１６とによって挟まれて回転ができる程度に上下方向から圧力が加わるため、移動する研磨ベルト１５の上をボール半導体４０が滑り、研磨ベルト１５の固定砥粒２６によって表面が研磨される。ここで、研磨ベルト１５には転写溝１９が形成されているため、その形状がボール半導体４０に高精度に転写される。
【００２０】
また、ランダマイズブロック２２の下面の摩擦係数は、研磨ベルト１５の表面の摩擦係数より大きいため、ボール半導体４０には、ランダマイズブロック２２が前後動する方向、即ち、研磨ベルト１５と交わる方向に回転力が働く。従って、この回転力とキャリアバンド２５の移動とによって、ボール半導体４０は、収容孔２４内において自転軸が変化しながら回転し、研磨ベルト１５によって表面が満遍なく均一に研磨される。また、ランダマイズブロック２２の下面にも固定砥粒を含ませておけば、その面によっても同時に研磨が行われる。更に、固定砥粒に替え研磨領域１１に遊離砥粒を供給するように構成してもよいが、遊離砥粒と併用すれば研磨を効率的に行うことができる。
【００２１】
なお、それでも研磨が均一に行われない場合には、例えば圧力調整手段２３から圧力を加えることにより荷重を加えて圧力を調整することができる。また、支持ブロック１６からの圧力を調整するようにしてもよい。
【００２２】
こうして表面が均一に研磨されたボール半導体は、キャリアバンド２５の移動によって搬送されることによりランダマイズ部１７及び支持ブロック１６による圧力から開放されて搬出領域１３に位置付けられる。そして、搬出領域１３においては、搬出手段３０によって研磨後のボール半導体が吸引されて装置外部に搬出される。
【００２３】
このようにしてボール研磨装置１０によって研磨されたボール半導体は、表面が精度良く加工され、また、研磨に要する時間も短時間で済み効率的である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るボール研磨装置によれば、球状物体を精度良く研磨することができるため、球状物体の品質を高めることができる。特に、球状物体がボール半導体の場合には、研磨の精度を高めることにより、表面に形成される回路の特性等の面からも高品質化を図ることができる。
【００２５】
また、効率的に研磨することができるため、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボール研磨装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同ボール研磨装置を領域ごとに区分して示したブロック図である。
【図３】研磨領域においてボール半導体が研磨される様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…ボール研磨装置 １１…研磨領域
１２…供給領域 １３…搬出領域
１４…搬送手段 １５…研磨ベルト
１６…支持ブロック １７…ランダマイズ部
１８…研磨手段 １９…転写溝 ２０…ベルト送り機構
２１…回転駆動部 ２２…ランダマイズブロック
２３…圧力調整手段 ２４…収容孔
２５…キャリアバンド ２６…固定砥粒
２７…バンド送り手段 ２８…供給手段 ２９…吸引源
３０…搬出手段 ４０…ボール半導体

Claims (6)

  1. 球状物体を研磨する研磨領域と、該研磨領域に球状物体を供給する供給領域と、該研磨領域において研磨された球状物体を搬出する搬出領域とを少なくとも含むボール研磨装置であって、球状物体の該供給領域から該研磨領域までの搬送及び該研磨領域から該搬出領域までの搬送を行う搬送手段と、該搬送手段によって搬送された球状物体を該研磨領域において研磨する研磨手段とから構成され、
    該搬送手段は、該球状物体を収容する収容孔が形成されたキャリアバンドと、該キャリアバンドを送り出すバンド送り手段とから構成され、該研磨手段は、キャリアバンドの送り速度との間に生じる相対的な送り速度により該キャリアバンドの収容孔に収容された球状物体に作用して研磨を遂行する研磨ベルトと、該研磨ベルトを摺動可能に支持する支持ブロックと、該研磨ベルトとで該球状物体を挟持して該球状物体の偏摩耗を防止するランダマイズ部とから構成されるボール研磨装置。
  2. キャリアバンドには複数の収容孔が形成され、該収容孔のそれぞれには球状物体が１個ずつ収容され、研磨ベルトには球状物体に接触して形状を転写する転写溝が形成される請求項１に記載のボール研磨装置。
  3. 供給領域には、キャリアバンドに形成された収容孔に球状物体を供給する供給手段が連結され、搬出領域には、該収容孔から球状物体を吸引し搬出する搬出手段が連結される請求項２に記載のボール研磨装置。
  4. 研磨ベルトとランダマイズ部には微細な固定砥粒が含まれる請求項１乃至３に記載のボール研磨装置。
  5. 研磨領域には遊離砥粒が供給される請求項１乃至４に記載のボール研磨装置。
  6. 球状物体はボール半導体である請求項１乃至５に記載のボール研磨装置。
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