JPH1148107A - 両面研削方法およびその装置 - Google Patents

両面研削方法およびその装置

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JPH1148107A
JPH1148107A JP20775097A JP20775097A JPH1148107A JP H1148107 A JPH1148107 A JP H1148107A JP 20775097 A JP20775097 A JP 20775097A JP 20775097 A JP20775097 A JP 20775097A JP H1148107 A JPH1148107 A JP H1148107A
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JP
Japan
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grindstone
rollers
work
roller
double
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JP20775097A
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English (en)
Inventor
Yamato Sakou
光 大 和 左
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OKAMOTO KOSAKU KIKAI SEISAKUSHO KK
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Original Assignee
OKAMOTO KOSAKU KIKAI SEISAKUSHO KK
Okamoto Machine Tool Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハのようなディスク状のワークの
両面を高速、高精度で効率よく一度に研削する。 【解決手段】 互いに対向して配置された回転可能な2
本の砥石ローラ5と15の間にウエハ28を挿入し、上
部砥石ローラ15に対し下部砥石ローラ5を傾けること
により、ウエハ28を水平面内で自転させながら高速回
転する砥石ローラ5、15間を通過させてその両面を研
削する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや磁
気ディスク、光ディスク等のディスク状のワークの両面
を研削する両面研削方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体ウエハの研削は、回転テー
ブル上にウエハを真空吸着して、このウエハに、回転テ
ーブルとは逆方向に回転するカップ状のダイヤモンド砥
石を押し当てることにより行われる。ウエハの研削は、
高精度な平坦度と表面粗さが要求され、ウエハの両面は
鏡面に仕上げられる。従来の両面研削は、ウエハの片方
の面を研削した後、ウエハを回転テーブルから取り外
し、裏返してから再び真空吸着してもう片方の面を研削
していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、他のす
べての機械加工と同様に、研削加工においても高速性が
求められており、従来の両面研削方法では、能率が悪
く、時間も多く掛かっていた。そこで、一度に両面を研
削する装置の開発が望まれており、例えば特開平6−2
46621号公報には、ディスク状のワークの外周縁を
3個の保持ローラで水平軸心回りで回転自在に保持し、
ワークの表裏面に研磨具を押し当てて一度に研磨する技
術が開示されている。しかしながら、このような技術を
研削装置に応用した場合、研削中にウエハが割れること
が多く、実用的でない問題があった。
【0004】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、ディスク状のワークの両面を高速、高精
度に効率よく一度に研削することのできる両面研削方法
およびその装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、互いに対向して配置された回転可能な2
本の砥石ローラの間にディスク状のワークを挿入し、こ
のワークを水平面内で回転させながら砥石ローラ間を通
過させることにより、ワークの両面研削を行うようにし
たものであり、ワークの両面を高速、高精度に効率よく
研削することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明による両面研削装置は、下
側の砥石ローラを回転可能に支持する下部支持台と、上
側の砥石ローラを回転可能に支持する上部支持台と、下
側の砥石ローラと上側の砥石ローラを両者の近接部にお
いて同方向に回転させる駆動手段と、下部または上部支
持台を上下方向に移動させて両砥石ローラ間の隙間を調
整する手段と、ディスク状のワークを両砥石ローラ間に
送り込むとともに両砥石ローラ間から送り出すワーク搬
送手段とを備えたものであり、ワークの両面を高速、高
精度に効率よく研削することができる。
【0007】本発明はまた、一方の砥石ローラをワーク
搬送方向に対し直角かつ水平に配置するとともに、他方
の砥石ローラを前記一方の砥石ローラに対し角度を設け
て水平に配置したことを特徴とするものであり、ワーク
を両砥石ローラ間で水平面内で回転させながら研削する
ことができるので、ワークの両面を高速に効率よく研削
することができる。ワークを両砥石ローラ間で水平面内
で回転させながら研削する別の方法として、両砥石ロー
ラをワーク搬送方向に対し直角かつ水平に配置するとと
もに、両砥石ローラの砥石部の一方の端部をワーク搬送
方向に平行なワーク中心線の近傍から片側に位置するよ
うに配置してもよい。
【0008】両砥石ローラは、10rpm〜5000r
pmの範囲で回転駆動され、また、両砥石ローラ間の隙
間を0.1μm以下で微調整することにより、高速で高
精度の研削が可能になる。また、ワークは、下側から支
えて回転する複数の送りローラで搬送されるか、または
ワークを上下に挟んで回転する複数の送りローラで搬送
することにより、ワークの搬送をスムーズに行うことが
できる。
【0009】
【実施例】図1は本発明における両面研削装置の概略正
面図、図2はその概略側面図を示している。1は門型フ
レームであり、下部はベース2に固定されている。ベー
ス2の上には、下部支持台4がその中心部の垂直軸3の
回りに回動可能に支持されている。垂直軸3は、図示さ
れない軸受および位置決め手段を介してベース2に設け
られている。下部支持台4は、水平部と両側部とからな
るコ字形に形成され、その上側に向けた両側部にかけ
て、下部砥石ローラ5が、回転可能かつ水平に設けられ
ている。下部砥石ローラ5は、ローラ本体5aにダイヤ
モンド砥粒を焼成した砥石部5bを備え、その両側の軸
部が、それぞれ軸受を介して下部支持台4の両側部に回
転可能に支持されている。下部砥石ローラ5の一方の軸
には、従動歯車6が固定され、この従動歯車6には、モ
ータ8に固定された駆動歯車7が噛み合っている。
【0010】門型フレーム1の上部内側には、2本のス
ライドガイド9が縦方向に並設され、これにスライダ1
0の溝が摺動可能に係合しており、スライダ10には上
部支持台11が固定されている。門型フレーム1の頂部
には、モータ12が固定され、このモータ12にはボー
ルねじ13が取り付けられ、ボールねじ13のナット部
が連結部材14を介してスライダ10に固定されてい
る。したがって、モータ12を回転させることにより、
ボールねじ13を通じてスライダ10および上部支持台
11をスライドガイド9に沿って上下に移動させること
ができる。
【0011】上部支持台11は、下部支持台4と同様
に、水平部と両側部とからなるコ字形に形成され、その
下側に向けた両側部にかけて、上部砥石ローラ15が、
回転可能かつ水平に設けられている。上部砥石ローラ1
5は、下部砥石ローラ5と同様に、ローラ本体15aに
ダイヤモンド砥粒を焼成した砥石部15bを備え、その
両側の軸部が、それぞれ軸受を介して上部支持台11の
両側部に回転可能に支持されている。上部砥石ローラ1
5の一方の軸には、従動歯車16が固定され、この従動
歯車16には、モータ18に固定された駆動歯車17が
噛み合っている。
【0012】下部砥石ローラ5と上部砥石ローラ15と
は同じ仕様であり、それぞれ直径が10mmから200
mmの範囲で使用目的に合わせて設定され、モータ8、
18により10rpmから5000rpmの範囲、例え
ば1000rpmで互いの近接部において同方向に回転
駆動される。下部砥石ローラ5と上部砥石ローラ15の
それぞれの砥石部5b、15bの長さは、研削対象とな
るウエハ28の直径よりも小さいが、ウエハ28の直径
と同じでも大きくてもよく、ウエハ28の直径の1/3
よりも大きいことが望ましい。また、下部砥石ローラ5
と上部砥石ローラ15の間の隙間Gは、ウエハ28の仕
上げ寸法と一致している。この隙間Gは、下部支持台4
と上部支持台11の一方の側部の互いの対向面に設けら
れた隙間ゲージ19により測定され、隙間Gの調整は、
門型フレーム1の頂部に設けられたモータ12とボール
ねじ13により、上部支持台11を下部支持台4に対し
て移動させることにより行われる。隙間Gの調整量は
0.1μm以下が望ましい。
【0013】下部砥石ローラ5と上部砥石ローラ15の
隙間Gに対向する左右両側に位置には、それぞれ水平方
向に配置された複数の送りローラ20、21と、その両
側に垂直方向に配置された複数のガイドローラ22、2
3からなるローラコンベア24、25が、図示されない
支持機構に支持されて設けられている。各送りローラ2
0、21は、その上面が隙間Gに対向するように配置さ
れ、それぞれモータ26、27およびチェーンおよびス
プロケットによりウエハ送り方向に回転駆動される。別
の構成として、各送りモータ20、21にそれぞれモー
タを直結して、独立に回転駆動するようにしてもよい。
また、ウエハ28の落下を防止するための各ガイドロー
ラ22、23は、回転自在にフリーな状態で保持されて
いるが、別の構成として、各送りローラ20、21の両
側の同軸上に、各送りローラ20、21よりも大径の鍔
を回転自在にフリーな状態で設けてもよい。
【0014】次に、本実施例における研削動作について
説明する。まず、下部砥石ローラ5と上部砥石ローラ1
5として、粗研削用の100番から400番の砥石が使
用され、また隙間ゲージ19により測定された粗研削用
の隙間Gが、モータ12およびボールねじ13により設
定される。この際、モータ12をサーボモータとし、隙
間ゲージ19の値によりモータ12をフィードバック制
御するようにしてもよい。次に、下部支持台4を垂直軸
3の回りに回転させて、図3に示すように、下部砥石ロ
ーラ5を上部砥石ローラ15に対して角度0<θ≧3度
の範囲で傾ける。垂直軸3は下部支持台4の中心に設け
られているので、上部砥石ローラ15と下部砥石ローラ
5の軸心は、ウエハ28の搬送方向の中心で交わること
になる。この角度θは、研削量をどの程度にするかによ
って実験的に定められる。この位置が決まると、図示さ
れない位置決め手段により、その位置が固定される。
【0015】次に、モータ8、18を回転させて下部砥
石ローラ5および上部砥石ローラ15を回転させるとと
もに、各ローラコンベア24、25を回転させ、ローラ
コンベア24の上に研削対象のウエハ28を乗せる。ロ
ーラコンベア24により搬送されたウエハ28は、図3
に示すように、上下の砥石ローラ15、5間の隙間Gに
挟まれると、その接触点Pにおいて、搬送方向の力F1
が角度θのためにF2の方向の力を受け、この力F2に
よりウエハ28は水平面内において回転力Frを受ける
ことになる。そしてウエハ28は、自身で回転しなが
ら、高速回転する上下の砥石ローラ15、5により研削
されると同時に搬送され、反対側のローラコンベア25
上に放出され、搬出されることになる。
【0016】角度θが0度の場合は、このようなウエハ
の自転作用が望めないため、図4に示すように、ウエハ
28の中心Owを通るウエハ搬送方向に平行な中心線の
近傍に、上下の砥石ローラ15、5の砥石部15a、5
aの一方の端面が位置するように、上下の砥石ローラ1
5、5を配置する。これにより、ウエハ28が両ローラ
15、5間の隙間Gに挟まれると、その接触点Pにおい
て、砥石部15a、5aのない方向がフリーになってい
るため、ウエハ28の円周上に接触点Pに向かう力Fが
発生し、ウエハ28は同方向の回転力Frを受けて自転
しながら両ローラ15、5間を進み、研削されることに
なる。なお、図4のように上下の砥石ローラ15、5を
配置し、かつ図3のように下部砥石ローラ5を上部砥石
ローラ15に対して角度0<θ≧3度の範囲で傾けるよ
うにしてもよい。
【0017】ウエハ28に対する粗研削が所定枚数だけ
終了すると、今度は1000番から3000番の砥石ロ
ーラを使用して仕上げ研削を行う。これは、同じ研削装
置を使用して砥石ローラの交換と切り込み量の再設定を
してもよく(砥石ローラを交換できるように構成してお
く。)、または仕上げ用砥石ローラを取り付けた同様な
研削装置をウエハ搬送方向に並べて、粗研削と仕上げ研
削とを連続して行ってもよい。
【0018】このように、本実施例における両面研削装
置は、上下の砥石ローラ15、5間にウエハ28を自転
させながら送り込むので、高速、高精度で効率のよい研
削を行うことができる。なお、ウエハ28の搬送を正確
に制御しようとする場合は、図5に示すように、ローラ
コンベアとして、ウエハ28を上下の送りローラ29、
30により挟んで送るタイプのものを使用してもよい。
この場合は、ウエハ28の落下を防止するためのガイド
ローラは不要である。また、上下の砥石ローラ15、5
に挟まれたウエハ28が自転しながら進行する作用を妨
げないように、上下の送りローラ29、30間の圧接力
を500g〜5kgの間に設定するとよい。なお、ロー
ラコンベアの代わりにベルトコンベアを使用してもよ
い。
【0019】また、上記実施例では、ワークとしてウエ
ハを例に説明したが、ウエハ以外の磁気ディスクや光デ
ィスク等のワークに対しても同様に実施することができ
る。また、砥石ローラを傾ける場合、下部砥石ローラに
対して上部砥石ローラを傾けてもよく、またこの傾きを
エアシリンダ等を利用して自動的に行ってもよい。さら
に、上部支持台を上下方向に移動させる代わりに、上部
支持台を固定とし、下部支持台を上下方向に移動させて
もよい。また、砥石ローラとしてダイヤモンド砥石を使
用したが、他の砥石も実施可能である。
【0020】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、互いに対向して配置された回転可能な2本の砥石ロ
ーラの間にディスク状のワークを挿入し、このワークを
水平面内で回転させながら砥石ローラ間を通過させるよ
うにしたので、ワークの両面を高速、高精度に効率よく
研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における両面研削装置の概略正
面図。
【図2】同両面研削装置のワーク搬送手段を除いた概略
側面図。
【図3】同両面研削装置のウエハの自転作用を説明する
模式図。
【図4】同両面研削装置のウエハの別の自転作用を説明
する模式図。
【図5】別のワーク搬送手段を備えた両面研削装置の概
略正面図。
【符号の説明】
1 門型フレーム 2 ベース 3 垂直軸 4 下部支持台 5 下部砥石ローラ 6 従動歯車 7 駆動歯車 8 モータ 9 スライドガイド 10 スライダ 11 上部支持台 12 モータ 13 ボールねじ 14 連結部材 15 上部砥石ローラ 16 従動歯車 17 駆動歯車 18 モータ 19 隙間ゲージ 20、21 送りローラ 22、23 ガイドローラ 24、25 ローラコンベア 26、27 モータ 28 ウエハ 29、30 送りローラ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに対向して配置された回転可能な2
    本の砥石ローラの間にディスク状のワークを挿入し、前
    記ワークを水平面内で回転させながら前記砥石ローラ間
    を通過させることにより前記ワークの両面研削を行う両
    面研削方法。
  2. 【請求項2】 下側の砥石ローラを回転可能に支持する
    下部支持台と、上側の砥石ローラを回転可能に支持する
    上部支持台と、下側の砥石ローラと上側の砥石ローラを
    両者の近接部において同方向に回転させる駆動手段と、
    下部または上部支持台を上下方向に移動させて両砥石ロ
    ーラ間の隙間を調整する手段と、ディスク状のワークを
    両砥石ローラ間に送り込むとともに両砥石ローラ間から
    送り出すワーク搬送手段とを備えた両面研削装置。
  3. 【請求項3】 一方の砥石ローラをワーク搬送方向に対
    し直角かつ水平に配置するとともに、他方の砥石ローラ
    を前記一方の砥石ローラに対し角度を設けて水平に配置
    したことを特徴とする請求項2記載の両面研削装置。
  4. 【請求項4】 両砥石ローラをワーク搬送方向に対し直
    角かつ水平に配置するとともに、両砥石ローラの砥石部
    の一方の端部をワーク搬送方向に平行なワーク中心線の
    近傍から片側に位置するように配置したことを特徴とす
    る請求項2記載の両面研削装置。
  5. 【請求項5】 両砥石ローラを10rpm〜5000r
    pmで回転させることを特徴とする請求項2から4のい
    ずれかに記載の両面研削装置。
  6. 【請求項6】 両砥石ローラ間の隙間を調整する手段
    が、0.1μm以下の微調整が可能である請求項2から
    5のいずれかに記載の両面研削装置。
  7. 【請求項7】 ワーク搬送手段が、ワークを下側から支
    えて回転する複数の送りローラからなる請求項2から6
    のいずれかに記載の両面研削装置。
  8. 【請求項8】 ワーク搬送手段が、ワークを上下に挟ん
    で回転する複数の送りローラからなる請求項2から6の
    いずれかに記載の両面研削装置。
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