JP7005120B2 - 面取り基板の製造方法及びそれに用いられる面取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリコン、サファイア、化合物、ガラス等の様々な素材、特に半導体ウエーハ、ガラスパネル等の板状被加工材の端面における高精度な面取り基板の製造方法及び装置に関し、平面形状の端部に円形以外の直線部を有する被加工材の端面加工に好適である。

近年、ウエーハの品質向上の要求が強く、ウエーハ端面（エッジ部）の加工状態が重要視され、半導体デバイス等の作製に使用されるシリコンウエーハ等の半導体ウエーハは、ハンドリングによるチッピングを防止するため、縁部を研削することで面取り加工が行われ、研磨による鏡面面取り加工が行われている。つまり、半導体製造工程において、ウエーハ製造からデバイス製造に至るまで、エッジ特性の品質改善は必要不可欠なプロセスとなっている。

シリコン等は固くてもろく、ウエーハの端面がスライシング時の鋭利なままでは、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、断片がウエーハ表面を傷つけたり汚染したりする。これを防ぐため、切り出されたウエーハの端面をダイヤモンドでコートされた面取り砥石で面取りする。この時、バラツキのある外周の直径を合わせ、オリエンテーションフラット（ＯＦ）の幅の長さを合わせる事や、ノッチと呼ばれる微少な切り欠きの寸法を合わせる事も含まれる。

また、スマートフォンやタブレットに用いられる、薄型化、軽量化が追求されたガラス基板には、マスキング印刷、センサー電極の形成、その後に切断することが行われ、面取りの加工品質、加工面粗さ、マイクロクラックの発生などがガラス基板の端面強度に直接影響する。

さらに、通常の研削ではレジン砥石の回転軸に対してウエーハＷの主面が垂直となる状態で面取り部を研削するが、この場合、面取り部には円周方向の研削痕が発生し易い。そこで、ウエーハに対して例えばレジンボンド砥石（レジン砥石）を傾けてウエーハの面取り部を研削する、いわゆるヘリカル研削を行うことが知られている。

ヘリカル研削を行うと、通常研削に比べ面取り部の加工歪みを低減させるだけでなく、ウエーハの面取り部と砥石との接触領域が増えて面取り部の表面粗さが改善される効果が得られる。

さらに、レジン砥石等により半導体ウエーハの面取り部をヘリカル研削する際、面取り部の連続加工を行うとレジン砥石の溝の上下の角度が徐々に変化する結果、ウエーハの面取り部の上下非対称性が一層大きくなる。そのため、上下非対称の形状の溝が周囲に形成された第１の砥石の溝で円盤状のツルアーの縁部を研削してツルアーの縁部を上下非対称の溝形状に成形し、ツルアーと第２の砥石とを相対的に傾けて該第２の砥石の周囲に溝を形成し、第２の砥石により溝方向に対してウエーハを相対的に傾けて上下略対称のレジン砥石を得て、面取り部を精研削することが知られ、例えば特許文献１に記載されている。

また、面取り用砥石の回転軸をウエーハの回転軸に対して所定角度傾斜させた面取り方法において、外周研削砥石にウエーハ外周部と、ＯＦ部用の加工溝を形成することが知られ、例えば特許文献２に記載されている。

さらに、ノッチ部の面取り幅を一定にするため、砥石を面取り中にウエーハの厚さ方向に相対的に移動させることが知られ、特許文献３に記載されている。

特開２００７－１６５７１２号公報 特開２００７－２１５８６号公報 特開２００５－１５３１２９号公報

上記従来技術において、特許文献１に記載のものでは、上下非対称の形状の溝が周囲に形成された第１の砥石が必要で、その形状の決定が困難である。また、円形のウエーハの場合は全周で同じ形状で済むので一意的に決定できるが、ＯＦの付いたウエーハ基板、角に円弧が付いた矩形又は多角形のウエーハ、基板、カバーガラス等で円形部と非円形部がある場合には、さらに困難であるばかりか、レジン砥石の溝の上下の角度の変化も円形部から非円形部へ移る位置、角部で大きくなり、全周をヘリカル研削することは極めて困難であった。つまり、角を有する基板（ワーク）の角部では砥石の溝の上面と下面のうちの片方のみ当たる片当たりが発生し、良好な面取りができなかった。

特許文献２に記載のものでは、研削工程が複雑化し、円形部が主体で非円形部が少ない場合には良いが、矩形又は多角形の場合には適用が困難であった。

特許文献３に記載のものでは、砥石を面取り中にウエーハの厚さ方向に相対的に移動させながら行わなければならないため、面取りの精度を上げるためにはウエーハあるいは砥石の厚さ方向のコントロールが複雑で困難であった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ＯＦ（オリフラ）の付いたウエーハ基板、矩形又は多角形のウエーハ、基板、カバーガラス等で円形部と非円形部とを有するものでもヘリカル研削を容易に可能として被加工物と砥石との接触領域を増やし、表面粗さを良好にし、形状崩れを改善することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、板状の被加工材の端面を研削砥石の研削溝で研削する面取り基板の製造方法であって、前記被加工材の平面を厚さ方向に、前記被加工材の外周形状よりも小さいチャックテーブルで吸着し、前記被加工材の平面に垂直となる前記厚さ方向の軸に対して前記研削砥石の回転軸を傾け、前記研削溝を前記被加工材の端面に垂直方向より押し付けて当接し、前記被加工材の端面の上部あるいは下部を前記研削溝で研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇あるいは下降させて再び研削する。

また、上記において、前記研削溝の幅を前記研削砥石の回転軸を傾けたときの前記被加工材の見掛け厚みよりも大きくしたことが好ましい。

さらに、上記において、前記被加工材の端面の上部を前記研削溝で研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇させて再び研削、あるいは、前記被加工材の端面の下部を前記研削溝で研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に下降させて再び研削することが好ましい。

さらに、上記において、前記被加工材の端面の上部あるいは下部を全周に渡って前記研削溝で１周するように研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇あるいは下降させて、さらに１周研削することが好ましい。

さらに、上記において、前記研削砥石の回転軸を３～１５°傾けることが好ましい。

さらに、上記において、前記被加工材の端面の加工は、それぞれ前記被加工材の端面の上部の研削、中央部の研削、下部の研削とで行われることが好ましい。

さらに、上記において、前記上部の研削、中央部の研削、下部の研削は、それぞれ前記被加工材の端面を全周に渡って前記研削溝で１周するように行われることが好ましい。

また、本発明は、板状の被加工材の端面を研削砥石の研削溝で面取り加工する面取り装置において、前記被加工材の平面を厚さ方向に吸着し、前記被加工材の外周形状よりも小さいチャックテーブルと、前記被加工材の平面に垂直となる前記厚さ方向の軸に対して回転軸を傾け、前記研削溝を前記被加工材の端面に垂直方向より押し付けて当接する前記研削砥石と、を備え、前記被加工材の端面の上部あるいは下部を前記研削溝で研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇あるいは下降させて再び研削するものである。

さらに、上記のものにおいて、前記研削溝の幅は、前記研削砥石の回転軸を傾けたときの前記被加工材の見掛け厚みよりも大きくしたことが好ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記被加工材の端面の上部を前記研削溝で研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇させて再び研削、あるいは、前記被加工材の端面の下部を前記研削溝で研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に下降させて再び研削することが好ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記被加工材の端面の上部あるいは下部を全周に渡って前記研削溝で１周するように研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇あるいは下降させて、さらに１周研削することが好ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記研削砥石の回転軸は３～１５°傾けられたことが好ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記被加工材の端面の加工は、端面の上部の研削と、中央部の研削と、下部の研削とをそれぞれ行うことが好ましい。

本発明によれば、矩形又は多角形の被加工材であっても、ヘリカル研削を可能として、表面粗さを良好にし、形状崩れを少なくすることができる。

本発明の一実施形態に係る面取り装置の主要部を示す平面図。 一実施形態における加工部の構成を示す斜視図。（被加工材が円形と直線部） 図２における平面図。 一実施形態における加工部の構成を示す斜視図。（被加工材が主に直線部） 図４における平面図。 一実施形態における研削溝と被加工材との関係を示す側面図。（上面の加工） 一実施形態における研削溝と被加工材との関係を示す側面図。（下面の加工） 被加工材と研削砥石の上下端部との当接を説明する平面図。 従来の板材の端面加工のヘリカル研削を示す斜視図。 従来の研削と一実施形態による研削との違いを説明する側面図。 一実施形態による面取り基板の製造方法により加工された被加工材の端面を示す側面図。 他の実施形態による面取り基板の製造方法の手順を示す側面図。 本発明の実施形態に係る研削砥石と被加工材との詳細を示す側面図。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。この実施形態により発明が限定されるものでなく、実施形態における構成要素には当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。

図１は本発明の一実施形態に係る面取り装置の主要部を示す平面図である。面取り装置は、主に供給回収部２０、加工部１０を有し、その他図示していないが、プリアライメント部、洗浄部、後測定部、搬送部等から構成される。

ウエーハ加工工程は、スライス→面取り→ラップ→エッチング→ドナーキラー→精面取りの順で行われ、工程間には汚れを取り除くため、各種洗浄が用いられる。シリコン等は固くてもろく、ウエーハの端面がスライシング時の鋭利なままでは、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、断片がウエーハ表面を傷つけたり汚染したりする。これを防ぐため、面取り工程では切り出されたウエーハの端面をダイヤモンドでコートされた面取り砥石で面取りする。

面取り工程は、ラッピング工程の後に行なわれることもある。この時、バラツキのある外周の直径を合わせ、オリエンテーションフラット（ＯＦ）の幅の長さを合わせる事や、ノッチと呼ばれる微少な切り欠きの寸法を合わせる事も行われる。

供給回収部２０は、面取り加工するウエーハＷをウエーハカセット３０から加工部１０に供給すると共に、面取り加工されたウエーハをウエーハカセット３０に回収する。この動作は供給回収ロボット４０で行われる。ウエーハカセット３０は、カセットテーブル３１にセットされ、面取り加工するウエーハＷが多数枚収納されている。供給回収ロボット４０はウエーハカセット３０からウエーハＷを１枚ずつ取り出したり、面取り加工されたウエーハをウエーハカセット３０に収納したりする。

供給回収ロボット４０は３軸回転型の搬送アーム５０を備えており、搬送アーム５０は、その上面部に図示しない吸着パッドを備えている。搬送アーム５０は、吸着パッドでウエーハＷの裏面を真空吸着してウエーハＷを保持する。すなわち、この供給回収ロボット４０の搬送アーム５０は、ウエーハＷを保持した状態で前後、昇降移動、及び旋回することができ、この動作を組み合わせることによりウエーハＷの搬送を行う。

加工部１０はウエーハ面取り装置の正面部に配置されており、ウエーハＷの外周面取りの全加工、すなわち、粗加工から仕上げ加工までを行う。この加工部１０は、ウエーハ送り装置６０、外周粗研削装置６２、ウエーハＷを搬送するトランスファーアーム６３及び外周精研削装置６１から構成されている。

図２は、加工部１０の構成を示す斜視図、図３は平面図であり、ウエーハ送り装置６０は、ウエーハＷを吸着保持するチャックテーブル（ウエーハテーブル）６６を有している。このチャックテーブル６６は、図示しない駆動手段に駆動されることにより、前後方向（Ｙ軸方向）、左右方向（Ｘ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）の各方向に移動するとともに、チャックテーブル駆動モータ６５に駆動されることにより中心軸（θ軸）回りに回転する。

外周粗研削装置６２は、ウエーハ送り装置６０のチャックテーブル６６に対してＹ軸方向に所定距離離れた位置に配置される。この外周粗研削装置６２は、外周粗研モータ６７に駆動されて回転する外周粗研スピンドル６８を有している。外周粗研スピンドル６８は、図示しない駆動手段に駆動されることにより前後方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）の各方向に移動可能に構成される。

外周粗研スピンドル６８には、ウエーハＷの外周を粗加工（粗研削）する外周粗研削砥石６９が装着され、その回転軸となる。外周粗研削砥石６９は、その外周面に複数の外周粗研削用溝が形成されており（総形砥石）、この溝にウエーハＷの外周を押し当てることにより、ウエーハＷの外周が粗加工（粗研削）される。

外周精研削装置６１は、ウエーハ送り装置６０のチャックテーブル６６に対してＸ軸方向に所定距離だけ離れた位置に配置される。この外周精研削装置６１は、外周精研モータ７０に駆動されて回転する外周精研スピンドル７１を有している。外周精研スピンドル７１は、図示しない駆動手段に駆動されることにより左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）の各方向に移動可能に構成される。外周精研スピンドル７１には、ウエーハＷの外周を仕上げ加工（精研削）する外周精研削砥石７２が装着され、その回転軸となる。

外周精研削砥石７２は、その外周面に外周精研削用溝が形成されており（総形砥石）、この溝にウエーハＷの外周を押し当てることにより、ウエーハＷの外周が仕上げ加工される。

このとき、外周精研スピンドル７１の回転軸をチャックテーブル６６の回転軸に対してウエーハＷの外周の接線方向に３～１５°、望ましくは６～１０°傾斜させた状態で行うヘリカル研削によってウエーハＷの外周面取りの仕上げ加工を行う。

これにより、砥粒の運動方向がウエーハＷの外周の運動方向と交差し、接触面積が増大すること等より、砥石摩耗が抑制され、外周の形状崩れ等を低減できるため、通常の研削に比べて加工面（研削面）の粗さが良好となる。

次に、加工部１０の動作について説明する。加工開始前の待機状態では、チャックテーブル６６に保持されるウエーハＷは、その中心がチャックテーブル６６の回転軸と一致するように配置される。このとき、ウエーハＷのＯＦ部は所定方向（本例ではＹ軸方向）を向くように配置される。

また、外周粗研削砥石６９及び外周精研削砥石７２は、ウエーハＷからそれぞれ所定距離離れた位置に位置している。具体的には、外周粗研削砥石６９の回転中心はウエーハＷの回転中心に対してＹ軸方向に所定距離離れた位置に配置され、かつ外周精研削砥石７２の回転中心はウエーハＷに対してＸ軸方向に所定距離離れた位置に配置される。

まず始めに、アライメント動作が行われる。このアライメント動作では、チャックテーブル６６に保持されたウエーハＷと外周粗研削砥石６９及び外周精研削砥石７２との上下方向（Ｚ軸方向）について相対的な位置関係が調整される。

アライメント動作が完了したら、外周粗研モータ６７が駆動される。次に、外周粗研削砥石６９による研削（粗加工）を開始する。具体的には、外周粗研削装置６２のＹ軸モータ（不図示）が駆動され、外周粗研スピンドル６８がＹ軸方向に沿ってチャックテーブル６６に向かって送られる。

外周粗研削砥石６９としては、例えば、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石で、粒度＃８００であるものを使用することができる。また、外周粗研スピンドル６８は、ボールベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、所定の回転速度、例えば回転速度８，０００ｒｐｍで回転される。

チャックテーブル６６に向かって外周粗研スピンドル６８が送られると、ウエーハＷの外周が外周粗研削砥石６９に形成された外周粗研削用の研削溝に接触し、ウエーハＷの外周部が外周粗研削砥石６９により研削されて、ウエーハＷの外周面取りの粗加工が開始される。

外周粗研削砥石６９による粗加工が開始された後、始めは図２のウエーハＷは円形であるので、チャックテーブル６６に保持されたウエーハＷが一定速度で矢印方向に回転を開始する。この回転角度、つまり加工点が直線部となるＯＦ部に至ると、外周粗研スピンドル６８をＹ方向である、チャックテーブル６６に向かう方向の送り量を多くすると共に、外周粗研スピンドル６８をＸ方向に直線移動させ直線部を加工する。その後、直線部の加工を終了すると、再び、チャックテーブル６６に保持された板状のウエーハＷを一定速度で矢印方向に回転させ、残りの円形部を研削して外周粗研削砥石６９による粗加工を終了する。

次に、外周精研削砥石７２による仕上げ加工が同様に行われる。外周精研削砥石７２は、ダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石が適している。また、外周精研スピンドル７１の回転軸をチャックテーブル６６の回転軸に対してウエーハＷの外周の接線方向に３～１５°、望ましくは６～１０°傾斜させた状態でウエーハＷの外周面取りの仕上げ加工が行われる。

さらに、外周精研削砥石７２の面取り用加工溝はツルアーによって形成されるが、詳しい説明を省略する。また、外周粗研削砥石６９としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ等の金属粉等を主成分とし、ダイヤモンド砥粒を混ぜて成形したものが用いられる。ツルアーの材質は、外周粗研削砥石６９によって加工することができる一方、外周精研削砥石７２を研削することができるものを採用する。

例えば炭化珪素からなる砥粒を、必要に応じて充填剤等も加えてフェノール樹脂で結合し、これを円盤状のツルアーに成形したものが望ましい。外周精研削砥石７２の材質は、ツルアーによって研削することで周囲に研削溝７４を形成することができる一方、形成された研磨によってシリコンウエーハ等の面取り部を精研削することができるものを用いる。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂又はポリエチレン樹脂等を主成分とし、ダイヤモンド砥粒や立方晶窒化ホウ素砥粒を混ぜて成形したものが望ましい。

また、外周精研削砥石７２としては、例えば、直径５０ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石で、粒度＃３０００のものが用いられる。外周精研スピンドル７１はエアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度３５，０００ｒｐｍで回転される。

図４は被加工材が円形でなく、矩形の場合での加工部の構成を示す斜視図であり、図５は同様に平面図である。被加工材が円形でなく、矩形の場合は、図４、５に示すように、直線部の加工が主となる。

スマートフォンやタブレットの薄型化、軽量化が進むにつれてガラス基板、カバーガラス、あるいはサファイア、セラミックスが表面に使用され、端面強度が重要となり、鏡面研削において、砥粒によるチッピングの抑制と良好な面粗さが要求される。面取りの加工品質、加工面粗さ、マイクロクラックの発生などはガラス基板の端面強度に直接影響する。

図４、５はスマートフォンやタブレットにおける矩形のガラスパネルの面取り加工を示しており、外周精研削装置６１のＸ軸モータ（不図示）が駆動され、外周精研スピンドル７１がＸ軸方向に沿ってチャックテーブル７３に向かって送られる。

チャックテーブル７３に向かって外周精研スピンドル７１が送られると、ガラスパネル（あるいはウエーハ）Ｗの直線部が外周精研削砥石７２に形成された面取り用加工溝である外周精研削用溝に接触し、ガラスパネルＷの外周部が外周精研削砥石７２によりヘリカル研削されて、ガラスパネルＷの外周面取りの加工が開始される。外周精研削砥石７２による加工が開始された後、図４、５のガラスパネルＷは矩形であるので、チャックテーブル７３に保持されたガラスパネルＷがＹ軸方向に一定速度で移動を開始する。加工点が角部に到達すると、チャックテーブル７３は、９０°回転しつつＹ軸方向に移動を行い次の直線部を加工する。以下、同様にガラスパネルＷの全外周を加工していく。

また、研削砥石は、ポーラスな表面を有する面取り砥石素材に飽和脂肪酸溶液と共に潤滑剤を含ませ、表面を乾燥させて潤滑剤含浸砥石とし、この潤滑剤を含む砥石を研削時に水冷却して使用することが望ましい。これにより、砥石の切削点へ潤滑剤が確実に供給されて切削点温度を所定温度以下にすることができる。また、冷却液を水としたので、冷却液による環境汚染を防止できる。さらにウエーハ面取り装置では、砥石に潤滑剤を含浸させているので、長期にわたり潤滑剤を切削点に供給可能であり、冷却液を水としたので低温かつ環境に配慮した加工が可能となる。

チャックテーブル７３は、図５に示すように矩形のガラスパネルＷの形状と同様の形状であるが、外周精研削砥石７２による加工時にガラスパネルＷ自体がやや弾性変形するようにガラスパネルＷよりも十分に小さくなり、ガラスパネルＷはチャックテーブル７３よりオーバハングして保持されている。

具体的には、チャックテーブル７３の大さきは、ガラスパネルＷのＸ軸方向の中央からの距離をＱとし、チャックテーブル７３のＸ軸方向の中央からの距離をＰとすると、Ｑ＝（１.３～１．７）Ｐ、より望ましくはＱ＝１.５ＰとすることがガラスパネルＷの吸着による固定及び研削加工の点から良い。つまり、ガラスパネルＷの変形や撓み、歪みなどの加工精度への影響を避けると共に、加工時に被加工材、ガラスパネルＷ自体がやや弾性変形し、外周精研削砥石７２が柔らかいレジンボンド砥石であることと相まって、その振れ等の衝撃を緩和する。Ｙ軸方向も同様であり、図５のＮ＝（１.３～１．７）Ｈ、より望ましくはＮ＝１.５Ｈとすることが望ましい。つまり、チャックテーブル７３の形状は、被加工材の外周形状よりも小さく、縦横共に、ガラスパネルＷの平面形状よりも０．６～０．８倍が望ましい。なお、矩形のガラスパネルＷの形状は、縦×横が１２０ｍｍ×６０ｍｍ程度、厚みが０.５～１.５ｍｍ程度であり、矩形のチャックテーブル７３は８０ｍｍ×４０ｍｍ程度が望ましい。

外周精研スピンドル７１の回転軸をチャックテーブル７３に対してガラスパネルＷの外周の接線方向にθ＝３～１５°、望ましくは６～１０°傾斜しているので、ガラスパネルＷは外周精研削砥石７２の研削溝７４に対してこの角度θで当接し、砥粒の運動方向がガラスパネルＷの運動方向と交差する。また、傾斜角度があまりに大きいと、研削抵抗の増大、端面における上下角部の欠け、キズなどの点で好ましくない。

図６は外周精研削砥石７２の研削溝７４と、被加工材Ｗとの関係を示す側面図であり、図に示すように、外周精研削砥石７２の研削溝７４の幅ｙは、外周精研削砥石７２の研削溝７４を角度θ傾けたとき、研削溝７４の上端部が被加工材Ｗの上面と当接する位置から被加工材Ｗの下面が研削溝７４の下端部に最も近づくが当接しない位置までの距離、つまり、研削溝７４を角度θ傾けたときの被加工材の見掛け厚み、図６で右端部からの左端部までの寸法ｙ0よりも広くｙ＞ｙ0となっている。ｙ0は、研削溝７４の直径をＤ、被加工材Ｗの厚さをｔとすると、おおよそＤｔａｎθ＋ｔ/ｃｏｓθとなる。研削溝７４の幅を広くする方法は予めツールイングするときの転写用の溝を広くしても良いし、ツールイング時のツルアーをＺ軸方向に上下に移動して研削溝７４を幅広く加工しても良い。

次に、ヘリカル研削の加工手順を以下に説明する。
図６はガラスパネルＷの上面を加工している状態を示す側面図であり、チャックテーブル７３に向かって外周精研スピンドル７１が送られたとき、研削溝７４の右上端部の上面斜面７２ｕがガラスパネルＷの上面、図６で右上端部が当接して加工が開始され、その後、チャックテーブル７３に保持されたガラスパネルＷがＹ軸方向に一定速度で移動して面取りが行われる。

ガラスパネルＷの下面は、研削溝７４がガラスパネルＷの見掛け厚みより幅広となっているので、当接しない。ガラスパネルＷの厚み方向の中央部、主要部は外周精研削砥石７２の研削溝７４の円周部が当接してヘリカル研削される。加工点がガラスパネルＷの角Ｒ部に到達すると、チャックテーブル７３が回転して、角部のＲを加工する。このときは円形部を研削するのと同様になり、接触領域が小さくなるので、研削溝７４の上面斜面の当接は弱くなり、厚み方向の中央部の研削が主となる。以下、同様にガラスパネルＷの外周を１周するまで加工していく。

図７はガラスパネル下面を加工している状態を示す側面図であり、上記の加工が１周した点で、図６の状態から外周精研削砥石７２をＺ軸方向に上昇、あるいはチャックテーブル７３をＺ軸方向に降下させ、研削溝７４の下面斜面がガラスパネルＷの下面、図７左下端部の下面斜面７２ｄが当接するようにする。つまり、研削砥石を被加工材に対して相対的に厚さ方向に上昇させる。その後、チャックテーブル７３に保持されたガラスパネルＷがＸ軸方向に一定速度で移動して２周目の面取りを行う。

ガラスパネルＷの上面は研削溝７４がガラスパネルＷの見掛け厚みより幅広となっているので、当接しない。ガラスパネルＷの厚み方向の中央部、主要部は外周精研削砥石７２の研削溝７４の円周部が当接してヘリカル研削される。

以上のように、ガラスパネルＷに対して外周精研削砥石７２の研削溝７４を角度θで傾斜させて当接し、砥粒の運動方向がガラスパネルＷの運動方向と交差するようにし、かつ、外周精研削砥石７２の研削溝７４の幅を被加工材に対して外周精研削砥石７２を角度θ傾けたときの被加工材の見掛け厚みよりも幅広とすること、外周精研削砥石７２をＺ軸方向に上下することにより、ＯＦ等の直線部、又は矩形、多角形等の材料の面取り加工にヘリカル研削を適用することが可能となる。これにより、端面の面粗さ、加工歪を小さくし、高番手の砥石でも長時間の使用が可能である。

ここで、本発明者は、図６においてθの角度をより大きくして、ガラスパネルＷの上面の右上端部が上面斜面７２ｕ当接し、かつ、ガラスパネルＷの下面の左下端部に下面斜面７２ｄが当接するようにして研削を行う評価を実施した。すると、ガラスパネルＷの角部のＲを研削する際、必ず、ガラスパネルＷは、上面斜面７２ｕと下面斜面７２ｄとのうち片方しか当接できない状況が発生することを見いだした。このため、ガラスパネルＷの角部においては、必ず上面か下面のうちのどちらかに研削が十分で無い部分が発生することが判明した。

よって、本発明者は、ヘリカル研磨を行う際、図６における、θ、ｙ、ガラスパネルＷの厚みｔの関係は、「ガラスパネルＷの上面又は下面のうちどちらか一方のみが研削溝７４の端部（上面斜面７２ｕまたは下面斜面７２ｄ）に接触し、もう一方は端部に接触しない」（条件１）ようにθ、ｙ、ｔが選択されなければならないことを見いだした。よって、それらのパラメータのうち、どれかが決まっているならば、変更可能なパラメータを調整することによって上記条件１を満たさなければならない。その際、条件１を満たす範囲で、なるべく図６におけるｙ0がｙに近い値である方が好ましいことが判明した。それにより、研削溝７４の大部分を使用できるので、砥石の寿命も長くなるからである。

図８は、円形部の加工と直線部の加工とでガラスパネルＷの厚み方向の上下端部で外周精研削砥石７２と研削溝７４との当接の違いを説明する平面図であり、外周精研削砥石７２の研削溝７４の円筒部と直線ワークＷ１の接触領域は、円筒部と円形ワークＷ２の接触領域より大きいだけでなく、研削溝７４の上下端部の上面斜面７２ｕあるいは下面斜面７２ｄとの直線ワークＷ１の接触域Ｌは円形ワークＷ２の接触域Ｍより大きい。

したがって、直線ワークＷ１での研削抵抗は円形ワークＷ２の研削抵抗より大きいだけでなく、研削溝７４の厚み方向の幅を円形ワークＷ２に合わせて面取り加工すると、直線ワークＷ１を面取り加工することができなくなる。また、円形ワークＷ２に対して上下対称に面取り加工ができるように研削溝７４を作成したとしても、それを直線ワークＷ１に対して面取り加工すると上下面の形状が異なったものとなる。

図９は、従来の板材の端面加工に対して平面研削盤８０に１軸を追加した軸傾斜方式によるヘリカル研削の例を示す。図９に示すように、精密ステージ８１を傾斜角度αで配置し、砥石８２の最下点を被加工材８３が通過するようにしたものである。砥石８２は被加工材８３よりも幅広であり、バイス８４によって両面を加工面の近くまで固定されている。

この方法では、図１０（ａ）に示すように、被加工材８３がバイス８４によって、しっかりと固定されている点、砥石８２の回転軸が加工面と水平となる点等より、砥石８２が矢印Ｖのように押し付けられ、砥石８２の振れ等が被加工材８３へ衝撃となり、加工面にダメージを与える。また、研削によるキリコが加工面に落下することより、加工面にキリコによる傷、引っ掻きによる条痕が生じる。

これに対して、図６、７に示したように、本発明では、被加工材Ｗに対して外周精研削砥石７２の研削溝７４を角度θ傾けている。また、チャックテーブル７３はガラスパネルＷの平面を載置し、この表面をエアーコンプレッサーやブロワー等で減圧し、ガラスパネルＷを吸着し固定する。ガラスパネルＷをチャックテーブル７３よりオーバハングして垂直方向に吸着して保持した図１０（ｂ）の場合は、外周精研削砥石７２の研削溝７４が加工面に対して垂直に当接し、外周精研削砥石７２による押し付け力が矢印Ｈのように働く。

したがって、加工時に被加工材、例えばガラスパネルＷ自体がやや弾性変形し、外周精研削砥石７２が柔らかいレジンボンド砥石であることと相まって、その振れ等の衝撃を緩和する。したがって、加工面にキズ等のダメージを与えことがなく、研削によるキリコは矢視のように排出され、加工面に落下することがなく、加工面にキリコによる傷、引っ掻きによる条痕を生じることがない。

図１１は、以上の面取り基板の製造方法により加工された被加工材の端面を示す側面図であり、レジン砥石である外周精研削砥石７２で研削後の条痕の状態を斜線で示している。研削溝７４は被加工材（基板、ワーク）の厚みに対して幅を十分大きくし、被加工材に対して６～１０°の斜め角度で当接させ、研削溝７４の上面と下面のうち片面のみワークに当接するようにし、他方には当てないように面取りを行った。実際には、上面を当接させた研削を被加工材の端面の全周に対して１周行い、次に下面を当接させ、さらに１周させて合計２周の研磨、面取りを行った。

従来のヘリカル研削による面取り加工では角部、直線部を有する被加工材で砥石の研削溝の上面と下面のうち片方のみ強く当たる片当たりが発生し良好な面取りが出来なかったが、図に示すように厚み方向の中央部Ｃが砥石を傾斜させた角度に応じたヘリカル研削の特有な条痕となり、良好な面粗さで形状崩れを生じていない。

また、上下両端も角度、大きさ共に対称、図でＴｕ、Ｔｄの幅も均等であり、研削溝の端部で被加工材の端面の角部がヘリカル研削されたことによる条痕、角度、方向は研削溝の端部が当たっている分だけ異なり、それが明確に現れている。

さらに、スマートフォンやタブレットの薄型化、軽量化に伴って、従来、ガラス基板を所定の大きさに切断してから、化学強化を行い、その後に、マスキング印刷を行い、センサー電極を形成していた。それに対して、上記の面取り基板の製造方法によれば、大きなガラス基板のまま化学強化処理を施した後、マスキング印刷、センサー電極形成を形成し、その後に、切断、面取り加工を行っても、つまり、端面に化学強化されていない状態でも良好な加工面粗さが得られ、マイクロクラックの発生を抑えることができる。そして、その結果、生産効率が極めて向上し、実用上で十分な端面強度を得ることができる。

さらに、面粗さ、形状の対称性のみならず、研削溝を１回修正（ツールイング）した後、研削能力の低下、所定の外周面幅、外周角度、外周形状を満たさなくなるまでに連続して加工できる枚数も増加できる。さらに、レジン砥石である外周精研削砥石７２のツールイングを繰り返し、面取り加工を連続した場合、摩耗によりレジン砥石が所定の直径以下となって、使用不可能となるまでに加工できる枚数も多くすることができる。

以上、図６、７では、外周精研削砥石７２を用いたヘリカル研削として説明したが、粗研削時、つまり、外周粗研削砥石６９を用いるときも同様に２周するヘリカル研削を行っても良い。これによれば、精研削時、外周精研削砥石７２の研削溝７４の摩耗、目詰まり、溝形状の変形を防いで、より良好な面取り加工を行うことができる。

また、被加工材の端面の上部を全周に渡って研削溝７４で１周するように研削（上部の研削）し、その後、研削砥石６９あるいは７２を被加工材の厚さ方向に相対的に上昇させて、さらに下部を１周研削（下部の研削）することとしたが、この順序は逆でも良いし、被加工材の端面の上部、下部に研削溝７４の端部である上面斜面７２ｕ、下面斜面７２ｄのいずれも当てない中央部の研削を別途に行っても良い。

図１２は、中央部の研削（ａ）、上部の研削（ｂ）、下部の研削（ｃ）を示している。中央部の研削（ａ）は、外周精研スピンドル７１に向かってチャックテーブル７３が送られたとき、研削溝７４の右上端部の上面斜面７２ｕ及び左下端部の下面斜面７２ｄがいずれもガラスパネルＷの上面及び下面に当接しないで加工が開始され、その後、チャックテーブル７３に保持されたガラスパネルＷがＹ軸方向に一定速度で移動して面取りが行われる。研削溝７４が、ガラスパネルＷの見掛け厚みｙ０（図６参照）、すなわち外周精研削砥石７２の研削溝７４を角度θ傾けたとき、研削溝７４の直径をＤ、被加工材であるガラスパネルＷの厚さｔとの双方を考慮した厚みよりも十分、少なくとも２０～３０％幅広となっている。

ガラスパネルＷの厚み方向の中央部、主要部は外周精研削砥石７２の研削溝７４の円周部が当接してヘリカル研削される。加工点が角のＲ部に到達すると、チャックテーブル７３を回転させて、角部のＲを加工する。ガラスパネルＷの厚み方向の端部を研削溝７４の上下斜面（あるいは上下端部）で研削しないので、上下非対称性に影響なく、ガラスパネルＷの外周形状に係わらず加工することに適し、図２に示したような円形部が主体でＯＦ部のような直線部がある場合に、形状を削り出すのには都合が良い。

図１２（ｂ）は上部の研削を示し、図１２（ａ）の状態から外周精研削砥石７２をＺ軸方向に下降、あるいはチャックテーブル７３をＺ軸方向に上昇させ、研削溝７４の右上端部の上面斜面７２ｕにガラスパネルＷの上面、図で右上端部を当接させる。つまり、研削砥石を被加工材に対して相対的に厚さ方向に下降させる。その後、チャックテーブル７３に保持されたガラスパネルＷをＹ軸方向に一定速度で移動してヘリカル研削による面取り加工が行われる。

図１２（ｃ）は下部の研削を示し、図１２（ｂ）の状態から外周精研削砥石７２をＺ軸方向に上昇、あるいはチャックテーブル７３をＺ軸方向に下降させ、研削溝７４の下面斜面が、ガラスパネルＷの下面、図で左下端部の下面斜面７２ｄに当接するようにする。つまり、研削砥石を被加工材に対して相対的に厚さ方向に上昇させる。その後、チャックテーブル７３に保持されたガラスパネルＷがＹ軸方向に一定速度で移動して図１２（ａ）、図１２（ｂ）に続いて３周目の面取りを行う。

図１２は、中央部の研削（ａ）、上部の研削（ｂ）、下部の研削（ｃ）の順で説明したが、これに限ることなく、上部の研削（ｂ）、中央部の研削（ａ）、下部の研削（ｃ）の順など任意でも良い。ただし、中央部の研削（ａ）を先に行うことが、先に形状を削り出すことができる点、その後、より慎重、正確に上部の研削（ｂ）、下部の研削（ｃ）を行える点で優れている。

また、被加工材として、特に、図２に示したような円形部が主体でＯＦ部のような直線部がある場合に、中央部の研削（ａ）、上部の研削（ｂ）、下部の研削（ｃ）をそれぞれ、被加工材の外周を１周する必要はない。例えば、円形部は上部の研削（ｂ）、下部の研削（ｃ）だけを行い、直線部は中央部の研削（ａ）、上部の研削（ｂ）、下部の研削（ｃ）をそれぞれ行えば良く、面粗さを良好にし、形状崩れを生じないで加工時間を短縮、研削溝７４の摩耗、目詰まり、溝形状の変形を防ぐことができる。

図６、７及び図１２では、被加工材の厚さ方向に上昇、又は下降を説明したが、図１３は、外周精研削砥石７２の研削溝７４の上面斜面７２ｕ及び下面斜面７２ｄとの関係の詳細であり、研削溝７４の斜面と面取り角度の関係を説明する。図１３（ａ）は外周精研削砥石７２を傾けないで、被加工材Ｗへ当接させた状態であり、面取り角度が研削溝７４の上面斜面７２ｕ及び下面斜面７２ｄの角度と一致している。

ヘリカル研削を行うため、外周精研削砥石７２を傾けた状態が図１３（ｂ）であり、３～１５°、望ましくは６～１０°であるので、加工がわずかに開始されれば、上面斜面７２ｕと被加工材Ｗの上面との接触領域は図１３（ａ）と大きな違いはない。したがって、図１１で既に示したように、被加工材Ｗの上下両端（Ｔｕ、Ｔｄの領域）も中央部Ｃと比べて条痕が斜面の分、異なる向きの条痕となり、ヘリカル研削の効果が十分に得られ、中央部と遜色なく加工歪み、表面粗さが改善される。この三つの条痕が現れるのが、以上の実施の形態の特徴でもある。

なお、説明を分かりやすくするため、図１３（ａ）の外周精研削砥石７２を傾けないことで、研削溝７４の斜面を面取り角度と一致させたことを基準として、外周精研削砥石７２を傾けたことを図１３（ｂ）とした。それに対して、逆に、外周精研削砥石７２を傾けた図１３（ｂ）で斜面を被加工材Ｗの面取り角度と一致させても良い。これにより、加工の開始時点、研削量が少ない場合でも、上面斜面７２ｕと被加工材Ｗの上面との接触領域が増えて、被加工材Ｗの上下両端の表面粗さが改善される。

１０…加工部、２０…供給回収部、３０…ウエーハカセット、３１…カセットテーブル、４０…供給回収ロボット、５０…搬送アーム、６０…ウエーハ送り装置、６１…外周精研削装置、６２…外周粗研削装置、６５…チャックテーブル駆動モータ、６６…チャックテーブル、６７…外周粗研モータ、６８…外周粗研スピンドル（回転軸）、６９…外周粗研削砥石、７０…外周精研モータ、７１…外周精研スピンドル（回転軸）、７２…外周精研削砥石、７２ｄ…下面斜面、７２ｕ…上面斜面、７３…チャックテーブル、７４…研削溝、８０…平面研削盤、８１…精密ステージ、８２…砥石、８３…被加工材、８４…バイス、Ｗ…ウエーハ、ガラスパネル、被加工材、ｙ0…被加工材の見掛け厚み

Claims (11)

1. 平面形状に円形以外の直線部を有する板状の被加工材の端面を研削砥石の研削溝で研削する面取り基板の製造方法であって、
   前記被加工材の平面を厚さ方向に、前記被加工材の外周形状よりも小さいチャックテーブルで吸着し、
   前記被加工材の平面に垂直となる前記厚さ方向の軸に対して前記研削砥石の回転軸を傾け、前記研削溝を前記被加工材の端面に垂直方向より押し付けて当接し、
   前記研削溝の幅は、前記研削溝の幅を前記研削砥石の回転軸を傾けたときの前記直線部の見掛け厚みよりも大きくすると共に、前記研削砥石を傾けた状態で前記研削溝の上面斜面及び下面斜面を面取り角度と一致させ、
   前記被加工材の上部の面取り部が前記上面斜面に接触し、前記被加工材の下部の面取り部が前記下面斜面に接触しないようにして前記上部の面取り部を前記上面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行い、
   その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇させて前記被加工材の下部の面取り部が前記下面斜面に接触し、前記上部の面取り部が前記上面斜面に接触しないようにして前記下部の面取り部を前記下面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行い、
   あるいは、前記被加工材の下部の面取り部が前記下面斜面に接触し、前記被加工材の上部の面取り部が前記上面斜面に接触しないようにして前記下部の面取り部を前記下面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行い、
   その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に下降させて前記被加工材の上の面取り部が前記上面斜面に接触し、前記下部の面取り部が前記下面斜面に接触しないようにして前記上部の面取り部を前記上面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行うことを特徴とする面取り基板の製造方法。
2. 請求項１に記載の面取り基板の製造方法であって、
   前記チャックテーブルは、前記被加工材の外周形状よりも０．６～０．８倍小さくしたことを特徴とする面取り基板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の面取り基板の製造方法であって、
   前記被加工材の端面の上部あるいは下部を全周に渡って前記研削溝で１周するように研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇あるいは下降させて、さらに１周研削することを特徴とする面取り基板の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の面取り基板の製造方法であって、
   前記研削砥石の回転軸を３～１５°傾けることを特徴とする面取り基板の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の面取り基板の製造方法であって、
   前記被加工材の端面の加工は、それぞれ前記被加工材の端面の上部の研削、中央部の研削、下部の研削とで行われることを特徴とする面取り基板の製造方法。
6. 請求項５に記載の面取り基板の製造方法であって、
   前記上部の研削、中央部の研削、下部の研削は、それぞれ前記被加工材の端面を全周に渡って前記研削溝で１周するように行われることを特徴とする面取り基板の製造方法。
7. 平面形状に円形以外の直線部を有する板状の被加工材の端面を研削砥石の研削溝で面取り加工する面取り装置において、
   前記被加工材の平面を厚さ方向に吸着し、前記被加工材の外周形状よりも小さいチャックテーブルと、
   前記被加工材の平面に垂直となる前記厚さ方向の軸に対して回転軸を傾け、前記研削溝を前記被加工材の端面に垂直方向より押し付けて当接し、前記研削溝の幅は、前記研削溝の幅を前記研削砥石の回転軸を傾けたときの前記直線部の見掛け厚みよりも大きくすると共に、前記研削砥石を傾けた状態で前記研削溝の上面斜面及び下面斜面が面取り角度と一致した前記研削砥石と、を備え、
   前記被加工材の上部の面取り部が前記上面斜面に接触し、前記被加工材の下部の面取り部が前記下面斜面に接触しないようにして前記上部の面取り部を前記上面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行い、
   その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇させて前記被加工材の下部の面取り部が前記下面斜面に接触し、前記上部の面取り部が前記上面斜面に接触しないようにして前記下部の面取り部を前記下面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行い、
   あるいは、前記被加工材の下部の面取り部が前記下面斜面に接触し、前記被加工材の上部の面取り部が前記上面斜面に接触しないようにして前記下部の面取り部を前記下面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行い、
   その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に下降させて前記被加工材の上の面取り部が前記上面斜面に接触し、前記下部の面取り部が前記下面斜面に接触しないようにして前記上部の面取り部を前記上面斜面で研削することを前記被加工材の端面の角部を含む全周に対して行うことを特徴とする面取り装置。
8. 請求項７に記載の面取り装置において、
   前記チャックテーブルは、前記被加工材の外周形状よりも０．６～０．８倍小さくしたことを特徴とする面取り装置。
9. 請求項７又は８に記載の面取り装置において、
   前記被加工材の端面の上部あるいは下部を全周に渡って前記研削溝で１周するように研削し、その後、前記研削砥石を前記被加工材に対して相対的に前記厚さ方向に上昇あるいは下降させて、さらに１周研削することを特徴とする面取り装置。
10. 請求項７から９のいずれか１項に記載の面取り装置において、
    前記研削砥石の回転軸は３～１５°傾けられたことを特徴とする面取り装置。
11. 請求項７に記載の面取り装置において、
    前記被加工材の端面の加工は、端面の上部の研削と、中央部の研削と、下部の研削とをそれぞれ行うことを特徴とする面取り装置。

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