JP6033614B2 - 薄肉円板状工作物のキャリア装置およびその製造方法、ならびに両面研削装置 - Google Patents

Description

この発明は、薄肉円板状工作物のキャリア装置およびその製造方法、ならびに両面研削装置に関し、さらに詳細には、半導体ウェーハ等の薄肉円板状工作物の表面および／または裏面の加工において、工作物の円形外周を径方向に位置決めして回転駆動する工作物回転支持技術に関する。

例えば、半導体ウェーハは、単結晶シリコンで作られた円柱状の半導体インゴットから薄くスライスして得られた後、その表裏面は、研削装置や研磨装置による仕上加工が施されて平滑面に仕上げられる。

ところで、半導体ウェーハ等の薄肉円板状工作物（以下、ワークと称する。）の研削または研磨加工においては、ワークを支持回転しながら、その表面および／または裏面を加工する方法がとられ、例えば、半導体ウェーハの表裏面を研削加工する両面研削装置として、特許文献１に記載されるものがある。

特許文献１に記載される両面研削装置においては、キャリア装置ａの円環状をなすキャリアリングｂが図示しないフレームに回転可能に配設されている。このキャリアリングｂの一側内周には一対の固定キャリア本体ｃが配設され、他側内周には一対の可動キャリア本体ｄが支軸ｅを中心に水平面内で回動可能に配設されており、これら固定および可動キャリア本体ｃ、ｄ、…によりワーク（ウェーハ）Ｗを径方向に位置決めするとともに回転支持するキャリア本体が構成されている。そして、このキャリア本体ｃ、ｄ、…の内周部位にワークＷが着脱可能に保持されるようになっている。なお、ワークＷは、図示しないエア軸受装置からのエアにより浮上された状態でキャリアリングｂ内に収容支持される。

上記両可動キャリア本体ｄ、ｄ間にはバネｆが掛装され、このバネｆにより両可動キャリア本体ｄ、ｄがワークＷ側に回動付勢されて、ワークＷに対して近接状態で緩くワークＷを保持する。また、キャリアリングｂ上には図示しないアクチュエータが配設され、ワークＷの搬入出時にこのアクチュエータにより、両可動キャリア本体ｄ、ｄがバネｆの付勢力に抗してキャリアリングｂの外側方向に回動されて、ワークＷが保持状態から解放される。

ちなみに、ワークＷは、キャリア本体ｃ、ｄ、…の内周部位、つまり固定キャリア本体ｃ、ｃおよび可動キャリア本体ｄ、ｄの内周縁との間に若干の間隙をおいて保持される。

上記一対の固定キャリア本体ｃ、ｃ間に位置するように、キャリアリングｂの一側内周にはノッチトリガーｇが取付け固定され、その先端部には平面形三角状の尖鋭状をなす尖端係合部ｈが形成されている。そして、ワークＷが固定キャリア本体ｃと可動キャリア本体ｄとの間で保持されるとき、このノッチトリガーｇの尖端係合部ｈがワークＷの外周の切欠部としてのノッチＷｎに係合される。この状態で、図示しないモータにてキャリアリングｂが回転されることにより、ノッチトリガーｇを介してワークＷが一体的に回転される。

上記キャリア装置ａの上下両側には、一対のカップ型砥石車ｉ、ｉおよびこれらを回転させるためのモータｊ、ｊがキャリア装置ａに対して切込み移動可能に配設されている。

そして、キャリア装置ａにワークＷが保持された状態で、キャリアリングｂの回転によりノッチトリガーｇを介してワークＷが回転されるとともに、一対の砥石車ｉ、ｉが回転されながらワークＷの表裏面に向かって切込み移動される。この切込み移動により、両砥石車ｉ、ｉがワークＷの表裏面を同時に研削加工する。

また、特許文献２に記載されるように、半導体ウェーハの表面を鏡面研磨あるいはラッピングする加工技術において、上記キャリア本体ｃ、ｄ、…およびノッチトリガーｇが一体品として形成される構造もある。

特開２００３−７１７０４号公報 特開平１１−３３３７０７号公報

しかしながら、このような従来のキャリア装置の構造においては、以下のような問題点があり、さらなる改良が要望されていた。

（１）ワークＷと接触する上記キャリア本体ｃ、ｄ、…およびノッチトリガーｇは、経時的に摩耗することから、消耗品として交換使用されるものであるところ、部品点数が多くて構造が複雑であり、コストの低減化が困難な構造であった。

特に、キャリア本体を構成する複数の固定および可動キャリア本体ｃ、ｄ、…は、ワークＷを径方向に位置決めする機能を有することから、交換は一括して行うのが一般的であり、コスト低減化の妨げになっていた。

（２）ワークＷの回転駆動プレートとして機能するノッチトリガーｇは、上記キャリア本体ｃ、ｄ、…に比べて摩耗が激しく交換頻度が高いことから、一般にキャリア本体と別部品とされており、その基端部がキャリアリングｂに取付け固定されるとともに、一対の固定キャリア本体ｃ、ｃ間を介して径方向内方へ突出してワークＷのノッチＷｎに係合する構造とされている。ところが、このような構造では、ノッチトリガーｇは取付部であるキャリアリングｂから径方向内方へ張り出して片持ち梁のような支持構造となり、ノッチトリガーｇに負荷がかかったときに大きく撓んでしまう傾向にあり、その結果、ワークＷがノッチトリガーｇに追従して撓んだり、ワークＷとノッチトリガーｇとの係合状態が外れたりして、ワークＷの割れによる不良品の発生や、砥石車ｉ、ｉの破損等の問題が生じていた。

特に、研削効率や研削精度の向上を図るために大径の砥石車ｉ、ｉを使用する場合、これら砥石車ｉ、ｉとの干渉を防ぐため、キャリアリングｂも必然的に大径となる結果、ノッチトリガーｇの長さ寸法も非常に大きくなり、上記の問題点がさらに顕著になる。

（３）ノッチトリガーｇは、ワークＷよりも薄くて、しかも剛性のある材料が求められるため、現状では、特許文献１に記載されるように特殊な積層構造とされたり、あるいはＰＥＥＫ（polyetheretherketone：ポリエーテルエーテルケトン）樹脂のようなエンジニアリング・プラスチック (Engineering plastic)を削り出して必要な厚さにする必要があり、材料コスト・製造コストが高く、消耗品としては高価な部品であった。

（４）ワークＷの外周を囲繞するキャリア本体は、複数の固定および可動キャリア本体ｃ、ｄ、…からなる分割構造であるため、各プレートに歪みや撓みの変形が生じやすく、研削中のワークＷに悪影響を及ぼして、研削精度の向上を阻んでいた。

（５）また、特許文献２に記載されるように、上記キャリア本体ｃ、ｄ、…およびノッチトリガーｇが一体品として形成される構造では、摩耗の激しい上記ノッチトリガー部分が先に摩耗した場合、上記一体品とされたキャリア本体とノッチトリガーのすべてを一度に一括交換しなければならず、また、この一体品の寿命を延ばすために、構成材料をノッチトリガーに適した材料とすると、材料コストが高くなってしまう。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、半導体ウェーハ等の薄肉円板状ワークの表面および／または裏面の加工において、単純かつ安価な構造で、高効率で高精度な加工を確保することができるキャリア装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、上記キャリア装置を安価に製造することができるキャリア装置の製造方法を提供することにある。

本発明の他のもう一つの目的は、上記キャリア装置を構成装置として備え、半導体ウェーハ等の薄肉円板状ワークの表裏面を高効率でかつ高精度に研削加工することができる両面研削装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の薄肉円板状ワークのキャリア装置は、薄肉円板状ワークを支持回転しつつ、このワークの少なくとも片側面を研削または研磨する装置において、上記ワークの円形外周を支持して回転駆動するワーク回転支持装置を構成するキャリア装置であって、上記ワークの全周を近接囲繞する円形内周縁を有する円環状のキャリア本体と、上記ワークの円形外周縁に設けられた切欠部に係合する尖端係合部を有するノッチトリガーとが一体物として構成されてなり、上記ノッチトリガーは、上記キャリア本体よりも高強度の材料で構成され、上記キャリア本体に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定されるとともに、上記尖端係合部が上記キャリア本体の円形内周縁の一部から径方向内方へ突出する装着構造を備えていることを特徴とする。

好適な実施態様として、以下の構成が採用される。
（１）上記キャリア本体およびノッチトリガーの厚さ寸法は、上記ワークの仕上り厚さ寸法よりも小さく設定されるとともに、上記ノッチトリガーのキャリア本体に対する接合固定が固定解除可能な接着剤によりなされる。

（２）上記キャリア本体におけるノッチトリガー装着部は、上記ノッチトリガーの接合部の外周輪郭形状に対応した形状に切欠き形成され、上記ノッチトリガー装着部の接合面に上記接着剤が塗布される構造とされている。

（３）上記ノッチトリガーは、１頂点が上記工作物の切欠部に係合する上記尖端係合部とされた三角形状輪郭を有する薄板部材からなり、上記キャリア本体のノッチトリガー装着部において、上記ノッチトリガーの三角形状輪郭の残りの２頂点に対応する箇所に、応力集中回避用の円形溝が形成されている。

（４）上記ノッチトリガーの尖端係合部は、円弧状輪郭形状を有するとともに、その断面が上記ワークの切欠部の断面形状に対応して設定される。

本発明の薄肉円板状ワークのキャリア装置の製造方法は、上記キャリア装置を製造するのに適した方法であって、以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を備える。
（ａ）上記キャリア本体のノッチトリガー装着部の接合面とノッチトリガーの接合部の接合面を清掃し脱脂処理する清浄化工程
（ｂ）上記キャリア本体とノッチトリガーの平行性を位置決め保持するとともに、上記キャリア本体のノッチトリガー装着部とノッチトリガーの接合部の接合面を、接着剤を塗布介在しながら密着接合する接合工程
（ｃ）上記接合工程により一体接合したキャリア本体とノッチトリガーの接合部から外部に食み出た余剰接着剤を除去する仕上工程

本発明の薄肉円板状ワークの両面研削装置は、薄肉円板状ワークを回転支持するとともに、高速回転する一対の砥石車をその砥石車軸方向へ切り込んで、これら両砥石車端面の研削面により上記ワークの表裏面を同時に研削加工する装置であって、端面の研削面同士が対向するように配された一対の砥石車と、上記ワークを、上記一対の砥石車の研削面間においてワークの表裏面がこれら両研削面に対向する状態で、支持回転するワーク回転支持手段とを備えてなり、このワーク回転支持手段は、上記ワークを軸方向に位置決め支持する軸方向支持手段と、ワークを径方向に位置決めするとともに回転支持する径方向支持手段とを備え、この径方向支持手段は、上記キャリア装置を備えてなることを特徴とする。

本発明のキャリア装置によれば、薄肉円板状ワークを支持回転しつつ、このワークの少なくとも片側面を研削または研磨する装置において、上記ワークの円形外周を位置決め支持して回転駆動するワーク回転支持装置を構成するキャリア装置であって、上記ワークの全周を近接囲繞する円形内周縁を有する円環状のキャリア本体と、上記ワークの円形外周縁に設けられた切欠部に係合する尖端係合部を有するノッチトリガーとが一体物として構成されてなり、上記ノッチトリガーは、上記キャリア本体よりも高強度の材料で構成され、上記キャリア本体に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定されるとともに、上記尖端係合部が上記キャリア本体の円形内周縁の一部から径方向内方へ突出する装着構造を備えているから、以下に列挙するような効果が得られて、単純かつ安価な構造で、高効率で高精度な加工を確保することができるキャリア装置を提供することができる。

（１）ワークの全周を近接囲繞する円環状のキャリア本体と、ワークの切欠部に係合するノッチトリガーとが一体物として構成されてなるから、部品点数が少なくて構造が簡素であり、構造的にコストの低減化が可能である。

（２）ワークの外周を径方向に位置決めするキャリア本体が、ワークの全周を近接囲繞する円形内周縁を有する連続した円環状に形成されているため、従来の分割構造のキャリア本体（図８参照）に比べて、剛性が高く、加工中のワークの加工精度に悪影響を与えることがなく、高精度な表面加工が実現する。

（３）同じくキャリア本体が環状に連続してつながっているため、従来の分割構造のキャリア本体（図８参照）に比べて、キャリア本体製作時の加工歪が少なく、キャリアリングへの取付け時の歪発生も有効に防止することができ、さらにワーク加工時の歪や撓みの変形も生じ難く、この点からも加工中のワークの加工精度に悪影響を与えることがなく、高精度な表面加工が実現する。

（４）上記ノッチトリガーが上記キャリア本体に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定される構造であるため、ノッチトリガーとキャリア本体のそれぞれに最適な構成材料とすることができ、装置全体としての材料コストの低減化を図れる。

特に、ワークの回転駆動部材として機能し、摩耗が激しく交換頻度の高いノッチトリガーにのみ、高強度で耐摩耗性に優れた材料を使用することが可能で、高価な材料の使用量を少なく抑えることができ、装置全体としての材料コストを低く抑えることができる。

（５）また、上記ノッチトリガーが上記キャリア本体に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定される構造であるため、摩耗の激しいノッチトリガーが先に摩耗した場合には、ノッチトリガーのみを交換するだけで足り、キャリア本体はそのまま寿命が来るまで継続使用が可能であり、この点でも装置全体としての材料コストを低く抑えることができる。

（６）上記ノッチトリガーが上記キャリア本体に対して一体的に接合固定される構造であるため、ノッチトリガーの取付部から径方向内方へ張り出す寸法は非常に小さく、よって、従来の片持ち梁のような支持構造と異なり、ノッチトリガーに負荷がかかっても大きく撓むことがない。その結果、ワークがノッチトリガーに追従して撓んだり、ワークとノッチトリガーとの係合状態が外れることがなく、従来のようなワークの割れによる不良品の発生や、砥石車等の加工工具の破損等の問題が生じ難い。

例えば、研削加工において研削効率や研削精度の向上を図るために大径の砥石車を使用する場合でも、ノッチトリガーの取付部と砥石車との干渉がないため、ノッチトリガーの長さ寸法を大きくする必要がない。

（７）同様に、上記のようなノッチトリガーの取付構造により、従来のような片持ち梁構造による剛性低下への対策としての高価な材料（例えばＰＥＥＫ）の使用が不要であり、安価な材料使用によるコストの低減化が可能である。

（８）ノッチトリガーが上記キャリア本体に接合固定される構造であるため、その形状を単純化することが可能であり、これによりノッチトリガーの加工費の削減ができるとともに、従来のノッチトリガーと比較して材料使用量を少なくでき、この点でもコストの低減化が図れる。

また、本発明のキャリア装置の製造方法によれば、上に列挙される効果が有効に発揮され得るキャリア装置を容易かつ安価に製造することができる。

さらに、本発明の両面研削装置によれば、上記キャリア装置を備えていることにより、上に列挙される効果が有効に発揮されて、薄肉円板状ワークの表裏面を高効率で高精度に同時研削することができる。

本発明の一実施例である横型両頭平面研削盤の主要部の構成を示す側面図である。 同じく同平面研削盤の主要部の構成を図１のII-II線に沿った一部断面で示す正面図である。 同平面研削盤のキャリア装置の要部であるキャリア本体とノッチトリガーの構成を拡大して示す正面図である。 同じく同キャリア装置のキャリア本体とノッチトリガーの構成を拡大して示す図１のIV-IV線に沿った断面図である。 同じく同キャリア装置のキャリア本体とノッチトリガーを分解して示す拡大斜視図である。 同ノッチトリガーを拡大して示し、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図である。 同平面研削盤の研削対象ワークである半導体ウェーハを示す正面図である。 同半導体ウェーハを研削対象とする従来の両頭平面研削盤の主要部を示し、図８（ａ）は一部断面で示す正面図、図８（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面全体にわたって同一の符号は同一の構成部材または要素を示している。

本発明に係る両面研削装置が図１および図２に示されており、この研削装置は、具体的には薄肉円板状のワークＷである図７に示すような半導体ウェーハの表裏面を同時に研削するもので、一対の砥石車１、２の砥石軸３、４が水平に対向して回転支持される横型両頭平面研削盤である。

本実施形態の加工対象である半導体ウェーハＷは、厚さが１ｍｍ以下の薄肉円板状のもので、製造工程中におけるウェーハの結晶方位を合わせるため、その円形外周縁に切欠部としてのノッチＷｎが設けられている。本実施形態においては、このノッチＷｎを有効に利用して研削加工を行う構成とされている。

この研削盤は、図１および図２に示すように、研削加工部の主要構成である左右一対の砥石車１、２およびワーク回転支持装置５などの基本構成を備えてなり、ワーク回転支持装置５の主要構成部として、本発明の特徴構成であるキャリア装置６が含まれている。

砥石車１、２は具体的にはカップ型砥石車であって、その周縁部先端面１ａ、２ａが円環状の研削面とされている。これら砥石車１、２は、その研削面１ａ、２ａ同士がほぼ平行な状態で対向するように配されて、これら両研削面１ａ、２ａ間の研削位置において、後述するように、ワークＷがワーク回転支持装置５により回転支持される構成とされている。

具体的には、砥石車１、２は、砥石軸３、４の先端部に、取外し可能に取付け固定されている。これら砥石軸３、４は、図示しない砥石台の内部に装置された駆動モータ７、８に駆動連結されるとともに、同じく上記砥石台の内部に装置された砥石切込み装置（図示省略）により、その軸線方向つまり切込み方向Ｘ、Ｙへそれぞれ切込み動作される構造とされている。

ワーク回転支持装置５は、ワークＷを支持回転するワーク回転支持手段として機能するもので、一対の砥石車１、２の研削面１ａ、２ａ間において、ワークＷを、その表裏面Ｗａ、Ｗｂが上記両研削面１ａ、２ａに対向する鉛直状態で支持回転する構成とされている。

このワーク回転支持装置５は、ワークＷを軸方向に位置決め支持する軸方向支持手段１０と、ワークＷを径方向に位置決めするとともに回転支持する径方向支持手段１１とを備えてなり、この径方向支持手段１１は、主要構成部として上記キャリア装置６を備える。

上記軸方向支持手段１０は、ワークＷの表裏面Ｗａ、Ｗｂを静圧流体により非接触状態で位置決め支持する静圧支持装置の形態とされており、その主要構成部として、対向状に設けられた左右一対の静圧パッド１５、１６を備えている。これら静圧パッド１５、１６は、図示しない流体供給源に接続されており、この流体供給源から供給される水などの圧力流体が静圧溝（図示省略）から噴き出されて、ワークＷの表裏面Ｗａ、Ｗｂを、両砥石車１、２の研削面１ａ、２ａ間のほぼ軸方向中心位置に非接触状態で静圧保持する構成とされている。

上記径方向支持手段１１は、ワークＷを径方向に位置決めしつつ回転駆動する回転駆動装置の形態とされており、その主要構成部として、ワークＷを嵌合支持する上記キャリア装置６と、このキャリア装置６を支持回転させる回転駆動部としての回転装置１７とを備えている。

回転装置１７は、図１に示すように、複数（図示の実施形態では４つ）の支持ローラ２０、２０、…が上記キャリア装置６のキャリアリング３０の外周面３０ａを回転可能に支持するとともに、リング駆動ギア２１が上記キャリアリング３０に一体的に嵌合固定されるキャリア押え３３の内歯３３ａに噛み合う構成とされ、上記リング駆動ギア２１が、図外の回転駆動源に駆動連結されている。

そして、この回転駆動源によるリング駆動ギア２１の駆動回転により、ワークＷを嵌合支持するキャリア装置６が、支持ローラ２０、２０、…により規定される回転中心まわりに回転動作されて、ワークＷが径方向に位置決めされた状態で支持回転される。

上記キャリア装置６は、ワークＷを嵌合支持するもので、図１および図２に示すように、上記キャリアリング３０、キャリア本体３１、ノッチトリガー３２およびキャリア押え３３を主要部として構成されている。

キャリアリング３０は、キャリア装置６の本体リングとして機能する部位で、図１に示すような円環状のリング部材の形態とされて、図２および図４に示すように、外周面３０ａが円筒面に形成されている。そして、キャリアリング３０は、上述したように、回転駆動部である回転装置１７の４つの支持ローラ２０、２０、…により外周面３０ａが回転可能に位置決め支持されている。

また、キャリアリング３０の内径側には、円環状の取付溝３０ｃが全周にわたって連続して設けられており、この取付溝３０ｃに、上記キャリア本体３１の外周縁部位が嵌合されて、円環状のキャリア押え３３により取外し交換可能に挟持状に取付固定される構造とされている。キャリア押え３３のキャリアリング３０に対する固定は、従来公知の固定手段が適宜選択的に採用され、図示の実施形態においては、取付ボルト（図示省略）が使用されている。

また、キャリア押え３３は、図１に示すような円環状のリング部材からなる内歯車の形態とされて、内周に上記内歯３３ａが形成されてなる。そして、上記キャリアリング３０の取付溝３０ｃにキャリア押え３３が一体的に嵌合固定された状態において、上述したように、回転駆動部である回転装置１７の４つの支持ローラ２０、２０、…によりキャリアリング３０の外周面３０ａが回転可能に支持されるとともに、上記キャリア押え３３の内歯３３ａに回転装置１７のリング駆動ギア２１が噛み合う構成とされている。

キャリア本体３１は、ノッチトリガー３２と協働してワークＷを嵌合支持する部位で、具体的には、図１に示すような薄肉円環状の板材の形態とされ、その円形内周縁３１ａがワークＷの円形外周全体（全周）を近接囲繞する構造とされている。すなわち、上記円形内周縁３１ａは研削対象となるワークＷの外径寸法より若干大きな内径寸法を有して、ワークＷの外周縁との間に所定の隙間が形成されるように構成され、これにより、ワークＷがキャリア本体３１に遊嵌状に嵌合支持される。

ノッチトリガー３２は、ワークＷの円形外周縁に設けられた切欠部であるノッチＷｎに係合する尖端係合部３２ａを有し、上記キャリア本体３１と一体物として構成されている。

具体的には、ノッチトリガー３２は、上記キャリア本体３１に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定されるとともに、上記尖端係合部３２ａがキャリア本体３１の円形内周縁３１ａの円周方向の一部から径方向内方へ突出する装着構造を備えている。ノッチトリガー３２の尖端係合部３２ａは、ワークＷがキャリア本体３１の円形内周円３１ａ内に遊嵌状に嵌合支持された状態において、ワークＷのノッチＷｎにキャリア装置６の回転方向に係合する。

キャリア本体３１とノッチトリガー３２は、ワークＷを遊嵌状に嵌合支持して径方向に位置決めしつつ、回転方向へ一体的に回転させる構造で、研削加工時にはワークＷと激しく接触することになるため、摩耗によりワークＷとの隙間が大きくなり過ぎたり、偏摩耗したりすることで研削精度に影響を及ぼす。

このため、キャリア本体３１とノッチトリガー３２は、定期的にまたは不定期に交換される消耗部品とされており、以下に述べるような特徴構造を有している。

キャリア本体３１およびノッチトリガー３２の厚さ寸法は、ワークＷの仕上り厚さ寸法よりも小さく設定されるとともに、上記ノッチトリガー３２のキャリア本体３１に対する接合固定が固定解除可能な接着剤によりなされる構造とされている。

また、上記キャリア本体３１におけるノッチトリガー装着部３５は、上記ノッチトリガー３２の基端側接合部３２ｂの外周輪郭形状に対応した形状に切欠き形成され、上記ノッチトリガー装着部３５の接合面に上記接着剤が塗布される構造とされている。

図示の実施形態において、上記ノッチトリガー３２は、具体的には、図５および図６に示すように、１頂点が上記ワークＷのノッチＷｎに係合する上記尖端係合部３２ａとされた三角形状輪郭を有する薄板部材からなり、上記キャリア本体３１のノッチトリガー装着部３５において、上記ノッチトリガー３２の三角形状輪郭の残りの２頂点に対応する箇所（角部位）に、応力集中回避用の円形溝３５ａ、３５ａが形成されている。これら円形溝３５ａ、３５ａは、上記ノッチトリガー装着部３５の製作を容易にするという副次的効果を発揮する。

また、上記ノッチトリガー３２の尖端係合部３２ａは、図示の実施形態においては、図５および図６（ａ）に示すようなＲ形状に仕上げられて円弧状輪郭形状を有するとともに、軸方向の角部が直角状に仕上げられて、その断面が図６（ｂ）に示すように矩形状断面とされている。この先端係合部３２ａの具体的な形状構造は、係合相手となるワークＷのノッチＷｎの形状構造との関係で最適なものに設定される。

すなわち、尖端係合部３２ａが図６（ａ）に示すようなＲ形状に仕上げられているのは、ワークＷのノッチＷｎに食い込まないようにするためである。

また、尖端係合部３２ａの断面が、図６（ｂ）に示すような矩形状断面に仕上げられているのは、ワークＷの外周（ノッチＷｎ部分を含む）は、欠けが生じ難いように面取り等が施されている場合があり、このような場合にノッチトリガー３２にもワークＷと同様な面取りを施すと、ワークＷのノッチＷｎがノッチトリガー３２に引っ掛からない（係合しない）可能性があることから、このような事態を防止するためである。

したがって、ワークＷのノッチＷｎ部分を含む外周が、上記と逆の面取りのない矩形状断面に仕上げられている場合には、これに対応して、上記ノッチトリガー３２の尖端係合部３２ａの断面が図示の実施形態と逆の構成、つまり、具体的には図示しないが、図６（ｂ）に示すような矩形状断面ではなく、面取り等の仕上加工が施される。

キャリア本体３１とノッチトリガー３２は、研削対象であるワークＷの材質を考慮してその構成材料が設定され、特に限定されない。また両者相互の材質も、同じとしたり、あるいは異ならせたりするなど適宜選択設定されるが、その摩耗度等を考慮して設定されるのが望ましい。

例えば、ノッチトリガー３２の材質は、特に本実施形態のようにワークＷとしてシリコンウエーハが対象となる場合は、金属汚染等の問題があるので金属類は好ましくない。

図示の実施形態においては、キャリア本体３１は安価なＧＦＲＰ(Glass fiber reinforced plastics：ガラス繊維強化プラスチック）を用い、ノッチトリガー３２には、キャリア本体３１に使用するＧＦＲＰよりも強度が高いエンジニアリング・プラスチック (Engineering plastic)、例えばＰＥＥＫ（polyetheretherketone：ポリエーテルエーテルケン）樹脂等をベースにしたＦＲＰを用いることで製作費を抑えることができる。

上述したように、キャリア本体３１とノッチトリガー３２のいずれも消耗品であるが、ノッチトリガー３２の交換頻度が高いため、ノッチトリガー３２のみを高強度で耐摩耗性の高い材料を使うことが望ましい。

上記ノッチトリガー３２は、上述したようにキャリア本体３１に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定されるものであるが、このノッチトリガー３２をキャリア本体３１に接合固定して一体物とする作業（製造方法）は以下の（ａ）〜（ｃ）の工程により行う。

（ａ）接合面の清浄化工程：
上記キャリア本体３１のノッチトリガー装着部３５の接合面とノッチトリガー３２の接合部の接合面を十分に清掃し脱脂処理する。

この工程は、次の接合工程における接合工程手段としての接着剤が、汚れ、水分、油分等を極端に嫌うため、これらを除去して、接着剤の固定能力を十分に発揮させるために行われる。

（ｂ）接合工程：
上記キャリア本体３１とノッチトリガー３２の平行性を位置決め保持するとともに、上記キャリア本体３１のノッチトリガー装着部３５とノッチトリガー３２の接合部の接合面を、接着剤を塗布介在しながら密着接合する。

上記接着剤の塗布箇所は図５におけるノッチトリガー装着部３５の平面部分全面であり、また接着剤としては、一般に市販されている瞬間接着剤が好適に用いられる。この瞬間接着剤の選択条件としては、本実施形態の接合固定手段として十分な強度があり、また一液性で粘性が高くて、作業性が良いこと等が考慮される。

また、キャリア本体３１とノッチトリガー３２との接合時には、ノッチトリガー３２とキャリア本体３１が平行になるように十分注意が必要であり、平面度が保障された定盤等を利用することにより、比較的容易に両者３１、３２の平行が得られる。

（ｃ）仕上工程：
上記接合工程により一体接合したキャリア本体３１とノッチトリガー３２の接合部から外部に食み出た余剰接着剤を完全に除去して仕上げる。

上記接合部からはみ出た接着剤を除去せずに、一体接合したノッチトリガー３２とキャリア本体３１をそのまま使用すると、研削中の砥石車１、２と接触し、砥石車１、２の研削面１ａ、２ａの目詰まりやワークＷの破損の原因となる。

このようにしてキャリア本体３１に一体接合されたノッチトリガー３２は、図１に示すように、ワークＷのノッチＷｎと係合して一体的に回転するため、回転方向に力がかかるが、図示の実施形態のノッチトリガー３２は、図３に示すような接合固定構造（ノッチトリガー３２が三角形状輪郭であることも含めて）とすることで、キャリア本体３１から回転方向に剥がれ難い。一方、両者３１、３２の接着面積が小さいので、回転軸方向の結合力は弱く、よって、ノッチトリガー３２のキャリア本体３１からの取外し交換は、非常に容易に行える。

しかして、以上のように構成された両面研削装置においては、ワーク回転支持装置５が、ワークＷを研削位置に回転支持するとともに、高速回転する一対の砥石車１、２がその砥石軸３、４方向へ予め設定された切込み量だけそれぞれ切り込まれて、これら両砥石車１、２の研削面１ａ、２ａにより上記ワークＷの表裏面Ｗａ、Ｗｂが同時に研削加工される。

上記ワーク回転支持装置５においては、径方向支持手段１１のキャリア装置６により嵌合支持されたワークＷの表裏面Ｗａ、Ｗｂが、軸方向支持手段１０の静圧パッド１５、１６により非接触状態で静圧保持されて、砥石車１、２の研削面１ａ、２ａ間のほぼ軸方向中心位置に位置決め支持されながら、上記キャリア装置６が支持ローラ２０、２０、…により規定される回転中心まわりに回転動作されて、ワークＷが径方向に位置決めされた状態で支持回転される。

以上詳述したように、本実施形態のキャリア装置６によれば、以下に列挙するような効果が得られる。

（１）ワークＷの全周を近接囲繞する円環状のキャリア本体３１と、ワークＷのノッチＷｎに係合するノッチトリガー３２とが一体物として構成されてなるから、部品点数が少なくて構造が簡素であり、構造的にコストの低減化が可能である。

（２）ワークＷの外周を径方向に位置決めするキャリア本体３１が、ワークＷの全周を近接囲繞する円形内周縁３１ａを有する連続した円環状に形成されているため、図８に示すような従来の分割構造のキャリア本体ｃ、ｄ、…に比べて、剛性が高く、研削中のワークＷの加工精度に悪影響を与えることがなく、高精度な表面加工が実現する。

（３）同じくキャリア本体３１が環状に連続してつながっているため、図８に示すような従来の分割構造のキャリア本体ｃ、ｄ、…に比べて、キャリア本体３１製作時の加工歪が少なく、キャリアリング３０への取付け時の歪発生も有効に防止することができ、さらにワークＷ研削時の歪や撓みの変形も生じ難く、この点からも研削中のワークＷの加工精度に悪影響を与えることがなく、高精度な表面加工が実現する。

（４）ノッチトリガー３２がキャリア本体３１に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定される構造であるため、ノッチトリガー３２とキャリア本体３１のそれぞれを最適な構成材料とすることができ、キャリア装置６全体としての材料コストの低減化を図れる。

特に、ワークＷの回転駆動部材として機能し、摩耗が激しく交換頻度の高いノッチトリガー３２にのみ、高強度で耐摩耗性に優れた材料を使用することが可能で、高価な材料の使用量が少なく抑えることができ、キャリア装置６全体としての材料コストを低く抑えることができる。

（５）また、上記ノッチトリガー３２が上記キャリア本体３１に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定される構造であるため、摩耗の激しいノッチトリガー３２が先に摩耗した場合には、ノッチトリガー３２のみを交換するだけで足り、キャリア本体３１はそのまま寿命が来るまで継続使用が可能であり、この点でも装置全体としての材料コストを低く抑えることができる。

（６）上記ノッチトリガー３２が上記キャリア本体３１に対して一体的に接合固定される構造であるため、ノッチトリガー３２の取付部から径方向内方へ張り出す寸法は非常に小さく、よって、従来の片持ち梁のような支持構造と異なり、ノッチトリガー３２に負荷がかかっても大きく撓むことはない。その結果、ワークＷがノッチトリガー３２に追従して撓んだり、ワークＷとノッチトリガー３２との係合状態が外れることがなく、従来のようなワークＷの割れによる不良品の発生や、砥石車の破損等の問題が生じ難い。

例えば、研削効率や研削精度の向上を図るために大径の砥石車１、２を使用する場合でも、ノッチトリガー３２の取付部と砥石車１、２との干渉がないため、ノッチトリガー３２の長さ寸法を大きくする必要がない。

（７）同様に、上記のようなノッチトリガー３２の取付構造により、従来のような片持ち梁構造による剛性低下への対策としての高価な材料（例えばＰＥＥＫ）の使用が不要であり、安価な材料使用によるコストの低減化が可能である。

（８）ノッチトリガー３２が上記キャリア本体３１に接合固定される構造であるため、その形状を単純化することが可能であり、これによりノッチトリガー３２の加工費の削減ができるとともに、従来のノッチトリガー３２と比較して材料使用量を少なくでき、この点でもコストの低減化が図れる。

また、本発明のキャリア装置６の製造方法によれば、上に列挙される効果が有効に発揮され得るキャリア装置６を容易かつ安価に製造することができる。

さらに、本発明の両面研削装置によれば、上記キャリア装置６を備えていることにより、上記に列挙される効果が有効に発揮されて、薄肉円板状ワークＷの表裏面Ｗａ、Ｗｂを高効率で高精度に同時研削することができる。

なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々の設計変更が可能である。

例えば、図示の実施形態は横型両頭平面研削盤におけるキャリア装置６に本発明を適用したものであるが、特許文献１に記載されるような縦型両頭平面研削盤のキャリア装置にも適用可能であり、また片面研削を行う研削装置のキャリア装置としても適用可能である。さらに、本発明は、薄肉円板状ワークを加工する他の工作機械、例えば特許文献２に記載される研磨装置のキャリア装置としても適用可能である。

また、研削対象となるワークＷは、図７に示すような半導体ウェハに限られず、他の薄肉円板状ワークも含まれる。

さらに、キャリア装置６の具体的な構成は、同様な作用効果を発揮得る限り図示以外の他の構成も採用可能であり、一例として、キャリア本体３１およびノッチトリガー３２の構成材料は加工対象となるワークＷの材質に応じて選択され、図示の実施形態のものに限定されない。例えば、鉄系材料を用いることができるワークＷであれば、鉄系材料を使うほうが、剛性も高く安価になるという利点がある。

Ｗ ワーク（半導体ウェーハ）
Ｗｎ ワークのノッチ（切欠部）
Ｗａ ワークの表面
Ｗｂ ワークの裏面
１、２ 砥石車
１ａ，２ａ 砥石車の研削面
５ ワーク回転支持装置（ワーク回転支持手段）
６ キャリア装置
１０ 軸方向支持手段
１１ 径方向支持手段
３０ キャリアリング
３１ キャリア本体
３１ａ キャリア本体の円形内周縁
３２ ノッチトリガー
３２ａ ノッチトリガーの尖端係合部
３３ キャリア押え
３５ キャリア本体のノッチトリガー装着部

Claims (7)

1. 薄肉円板状工作物を支持回転しつつ、この工作物の少なくとも片側面を研削または研磨する装置において、前記工作物の円形外周を位置決め支持して回転駆動するワーク回転支持装置を構成するキャリア装置であって、
   前記工作物の全周を近接囲繞する円形内周縁を有する円環状のキャリア本体と、前記工作物の円形外周縁に設けられた切欠部に係合する尖端係合部を有するノッチトリガーとが一体物として構成されてなり、
   前記ノッチトリガーは、前記キャリア本体よりも高強度の材料で構成され、前記キャリア本体に対して別部品として交換可能にかつ一体的に接合固定されるとともに、前記尖端係合部が前記キャリア本体の円形内周縁の一部から径方向内方へ突出する装着構造を備えている
   ことを特徴とする薄肉円板状工作物のキャリア装置。
2. 前記キャリア本体およびノッチトリガーの厚さ寸法は、前記工作物の仕上り厚さ寸法よりも小さく設定されるとともに、前記ノッチトリガーのキャリア本体に対する接合固定が固定解除可能な接着剤によりなされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄肉円板状工作物のキャリア装置。
3. 前記キャリア本体におけるノッチトリガー装着部は、前記ノッチトリガーの接合部の外周輪郭形状に対応した形状に切欠き形成され、
   前記ノッチトリガー装着部の接合面に前記接着剤が塗布される構造とされている
   ことを特徴とする請求項２に記載の薄肉円板状工作物のキャリア装置。
4. 前記ノッチトリガーは、１頂点が前記工作物の切欠部に係合する前記尖端係合部とされた三角形状輪郭を有する薄板部材からなり、
   前記キャリア本体のノッチトリガー装着部において、前記ノッチトリガーの三角形状輪郭の残りの２頂点に対応する箇所に、応力集中回避用の円形溝が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の薄肉円板状工作物のキャリア装置。
5. 前記ノッチトリガーの尖端係合部は、円弧状輪郭形状を有するとともに、その断面が前記工作物の切欠部の断面形状に対応して設定されている
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の薄肉円板状工作物のキャリア装置。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載のキャリア装置を製造する方法であって、以下の（１）〜（３）の工程を備えることを特徴とする薄肉円板状工作物のキャリア装置の製造方法。
   （１）前記キャリア本体のノッチトリガー装着部の接合面とノッチトリガーの接合部の接合面を清掃し脱脂処理する清浄化工程
   （２）前記キャリア本体とノッチトリガーの平行性を位置決め保持するとともに、前記キャリア本体のノッチトリガー装着部とノッチトリガーの接合部の接合面を、接着剤を塗布介在しながら密着接合する接合工程
   （３）前記接合工程により一体接合したキャリア本体とノッチトリガーの接合部から外部に食み出た余剰接着剤を除去する仕上工程
7. 薄肉円板状工作物を回転支持するとともに、高速回転する一対の砥石車をその砥石軸方向へ切り込んで、これら両砥石車端面の研削面により前記工作物の表裏面を同時に研削加工する装置であって、
   端面の研削面同士が対向するように配された一対の砥石車と、
   前記工作物を、前記一対の砥石車の研削面間において工作物の表裏面がこれら両研削面に対向する状態で、支持回転するワーク回転支持手段とを備えてなり、
   このワーク回転支持手段は、前記工作物を軸方向に位置決め支持する軸方向支持手段と、工作物を径方向に位置決めするとともに回転支持する径方向支持手段とを備え、
   この径方向支持手段は、請求項１から５のいずれか一つに記載のキャリア装置を備えてなる
   ことを特徴とする薄肉円板状工作物の両面研削装置。

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