JP2001150311A

JP2001150311A - 薄肉円盤の円周加工方法および加工装置

Info

Publication number: JP2001150311A
Application number: JP30633599A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Enomoto; 俊之榎本; Yasuhiro Tani; 泰弘谷; Shigeru Inoue; 茂井上
Original assignee: MAKINO FRAES SEIKI KK; Ricoh Co Ltd
Current assignee: MAKINO FRAES SEIKI KK; Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉円盤の円周部を、固定砥粒加工工具によ
り、高能率かつ高品位に仕上げることが可能な加工方法
および加工装置を提供する。【解決手段】薄肉円盤の円周部の仕上げ加工におい
て、外周部を研削装置１０で研削砥石３により加工し、
外周上の切欠き部をフィルム研磨装置３０で研磨フィル
ム１により加工する。また、研削砥石３および研磨フィ
ルム１にはメカノケミカル作用を生じる砥粒（シリカ砥
粒、炭酸バリウム砥粒、あるいは酸化セリウム砥粒等）
を用い、その砥粒の一次粒子平均粒径が０．８ｎｍ〜１
０μｍとなるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン、ガリウ
ム砒素、サファイア、等からなる半導体ウェーハや水
晶、ガラス、アルチック、等の硬脆材料あるいは金属材
料からなる薄肉円盤の円周部の加工方法および加工装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの基板材料として、シリ
コンウェーハ等の半導体ウェーハは、多結晶シリコンを
原料とし、単結晶シリコンインゴットの引き上げに始ま
り、いくつかの加工工程を経て、シリコンウェーハ（ベ
アシリコンウェーハ）となる。その製造工程は、例え
ば、特開平５−１３３８８号公報に記載されているが、
いくつかの工程の中に、ウェーハの外周部を仕上げ加工
する工程がある。

【０００３】ウェーハの外周部は、平面部（表面）と異
なり、デバイスを形成する部分でないため、ダメージフ
リーといった高品位が求められることはなく、従来は、
粗研削加工により面取りがなされた後、化学エッチング
によりダメージ除去の処理のみが行われていた。しか
し、この状態のウェーハ外周部には、凹凸やマイクロク
ラックが残留している。その結果、デバイス製造工程に
おいて、ウェーハハンドリング時に、凹凸部からクラッ
クが生じ、また残留していたマイクロクラックから、発
塵が生じるという問題が発生したり、クラック残留に基
づく、ウェーハ強度の劣化といった問題が生じてしま
う。他にも、ウェーハ外周付近での、成膜異常といった
問題も指摘されている。

【０００４】そこで、特開平５−１３３８８号公報記載
のように、化学エッチング工程の後に、研磨布を用い、
研磨剤スラリーを供給しながら加工を行う、すなわち、
研磨加工仕上げが実施されるようになっている。研磨加
工仕上げを行うことにより、ウェーハ外周部の凹凸やマ
イクロクラックを、不具合ない程度にまで減少すること
ができる。具体的には、研磨布としては、平面部の研磨
加工で用いられている、不織布やウレタン発泡樹脂等が
主に用いられ、研磨剤スラリーとしても、やはり平面部
の研磨加工で用いられている、コロイダルシリカスラリ
ーが主に用いられる。

【０００５】なお、化学エッチング処理により、ウェー
ハ外周部の凹凸が増大するため、この工程を省略する製
造方法（特開平８−２３６４８９号公報に記載）が提案
されたり、使用する化学エッチング液として、廃液処理
や環境に対し問題を有する混酸（フッ酸、硝酸、酢酸の
混合液）ではなく、水酸化ナトリウム等の溶液によるア
ルカリ液を用いることが提案されている。後者の場合、
ウェーハ外周部の凹凸がより増大する傾向にあるため、
後続の工程である、外周部の仕上げ加工における除去量
が増加してしまう。そこで、この外周部の仕上げ加工工
程において、研磨加工に先立ち、若干の研削加工を行
い、加工時間の短縮を図る方法が提案されている（特開
平９−５７５８４号公報、特開平９−５７５８５号公報
に記載）。ところで、上記ウェーハ外周部の仕上げ加工
に関連する技術として、加工方法、加工装置、加工工
具、加工工程について、様々な提案がなされている。

【０００６】まず、工具として研磨布を用い、研磨剤ス
ラリーを供給しながら仕上げ研磨加工を行う方式におい
て、加工方法・加工装置として、特開平５−６８８１号
公報、特開平５−２３９５９号公報、特開平５−１２３
９５２号公報、特開平５−２４３１９６号公報、特開平
７−５０２７９号公報、特開平９−９４７４６号公報、
特開平１０−２９１４２号公報、特開平１０−７１５４
９号公報、特開平１０−３２８９８９号公報、特開平１
１−７０４５０号公報、等に開示された技術が、また、
研磨布工具として、特開平５−１５２２６０号公報等に
開示された技術が知られている。なお工具として、不織
布等よりも硬度が高い、鋳鉄やステンレス製の工具を用
いる発明もなされているが、工具硬度が高く、鏡面に仕
上げることな困難なため、仕上げ研磨加工工程ではな
く、粗研削加工工程への適用とされている（特開平１０
−７１５４９号公報に記載）。

【０００７】一方、ウェーハ外周部には、デバイス製造
工程における位置あわせや結晶方位あわせのための基準
として、オリエンテーションフラットと呼ばれる直線状
の切り欠きが設けられている。最近になり、ウェーハ１
枚あたりのチップ収率を高めるために、より小さい切り
欠きとして、ノッチと呼ばれる円弧状あるいはＶ字状の
切り欠きが主流になってきた。ノッチにすることで、切
り欠き部が小さくなるため、各種加工や乾燥工程で、ウ
ェーハが回転運動するときに、その運動バランスが良好
になるという長所もある。

【０００８】オリエンテーション部やノッチ部は、連続
的な形状である円周部とは異なるため、上記の諸技術と
は異なる加工方法や工具が開発されている。例えば、特
開平７−５０２７９号公報記載の技術においては、ウェ
ーハ円周部とオリエンテーションフラット部とを、異な
る研磨布を用いて加工することにより、加工速度の向上
を図っている。ノッチ部仕上げ用の加工方法や加工装置
に関しては、特開平７−１３２２号公報、特開平８−１
６８９４７号公報、特開平８−２３６４９０号公報、等
に開示されている。いずれも、工具として研磨布を用
い、研磨剤スラリーを供給しながら仕上げ研磨加工を行
っているが、特開平８−１６８９４７号公報記載の技術
においては、工具として、研磨ベルトや研磨フィルムの
使用も考慮している。

【０００９】以上、工具として研磨布を用い、研磨剤ス
ラリーを供給しながら仕上げ研磨加工を行う方式に関す
る従来技術を述べたが、このような遊離砥粒研磨加工方
式は、廃液処理、劣悪な加工環境、高いランニングコス
ト、低い加工能率といった問題があり、固定砥粒加工工
具を用いた加工方式の適用が検討されている。

【００１０】この固定砥粒加工工具を用いた加工方式と
して、研磨フィルムを工具に用いた加工方法、加工装置
等の提案が行われている。そして、関連する改良技術と
して、特開平７−１００７４８号公報、特開平７−１７
１７４９号公報、特開平７−２３７１００号公報、特開
平８−１６８９４６号公報、等に記載のものが知られて
いる。

【００１１】また、研磨フィルムを工具に用いた加工に
おいても、オリエンテーションフラット部やノッチ部加
工を目的とした加工方法、加工装置等の発明がなされて
いる（例えば、特開平７−１００７４８号公報、特開平
７−１２４８５３号公報、特開平８−１１８２２６号公
報、特開平９−７６１４８号公報に記載）。

【００１２】固定砥粒加工工具を用いる、もう一つの方
法として、研削砥石を工具として用いる加工法がある。
そして、関連する改良技術として、特開平６−２１０５
２０号公報、特開平７−５８０６５号公報、特開平８−
９０４０１号公報、特開平８−１９７４００号公報、特
開平１０−１８９５０８号公報、等に記載のものが知ら
れている。

【００１３】以上のように、半導体ウェーハの外周部の
仕上げ加工には、従来、研磨布と研磨剤スラリーを用い
た遊離砥粒研磨加工法が用いられてきたが、廃液処理、
高ランニングコストといった問題が顕在化してきた。ま
た、先記のように、遊離砥粒研磨加工は加工能率が一般
に低く、ウェーハ外周部の研磨仕上げ加工には、１枚あ
たり、おおよそ７分間も要しており、他の加工工程（例
えば、両面ラッピング加工等）では１〜２分間であるこ
とを考慮すると、極めて加工能率が悪いことがわかる。
そこで、加工能率の高い、研磨フィルムや研削砥石とい
った、固定砥粒加工工具の適用が切望されるに至ってい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来考
案あるいは開発された、ウェーハ外周部の仕上げ加工法
においては、加工部位による使用工具の適正化につい
て、十分に検討がなされていなかった。すなわち、従来
のいずれの加工法においても、工具の作用形態こそ違え
るものの、ウェーハの円周部とノッチ部とで、使用工具
を替え、適正化を図ることは行われてこなかった。この
場合、以下のような問題が生じる。

【００１５】まず、固定砥粒加工工具として、研削砥石
を用いる場合、良好な加工を行うためには、通常、数百
ｍ／ｍｉｎ以上の工具速度が必要とされる。したがっ
て、ウェーハ円周部に対しては、大きな直径を有する研
削砥石を使用できるため、高い工具速度を実現できる
が、ノッチ部に対しては、小径の研削砥石しか使用でき
ず、十分な工具速度を確保することができない。その結
果、現状では、研削砥石の摩耗が激しく、工具交換サイ
クルが早すぎる、研削砥石の目づまりが生じやすい、ま
たノッチ形状精度が劣化しやすい、さらにはノッチ部の
加工面品位が円周部に比べ、極めて悪い、といった問題
がある。ノッチ部を大径の研削砥石を用いて加工するこ
とも考えられるが、その場合、ウェーハ表面に対し、研
削砥石の回転軸を平行にする、工具作用形態をとる必要
がある。しかし、ノッチ部を含め、ウェーハ円周部は面
取りが施されており、ウェーハ表面に対し、研削砥石の
回転軸を平行にして加工を行うためには、面取り部上
段、中央部、下段といった、３カ所にわけて、それぞれ
研削加工を行う必要が生じ、加工時間の短縮を達成する
ことができない。

【００１６】一方、研磨フィルムは、研削砥石に比べ、
砥粒保持強度および工具剛性が低く、また工具速度が相
対的に低いことから、加工除去能力に劣る。その結果、
ウェーハ外周部全体の仕上げ加工に適用する場合、加工
時間の短縮を実現することができない。

【００１７】なお、半導体ウェーハに限らず、水晶、ガ
ラス、アルチック、等の硬脆材料あるいは金属材料から
なるディスク、ウェーハの円周部の加工についても前述
と同様の問題が生じる。ドーナッツ形状を有するガラス
ディスク等においては、小径穴の内周加工において、上
記外円周上切欠き部加工と、同様の問題が発生してい
る。近年、ガラスディスク等の小径穴加工に関しても、
発塵の防止、ディスク装置への取り付け精度の向上等を
目的とし、遊離砥粒による研磨加工仕上げが行われてお
り、廃液処理、劣悪な加工環境、高いランニングコス
ト、低い加工能率といった問題が懸念されている。そこ
で、小径穴加工を研削砥石により行うことが考えられる
が、外円周部の切欠き部加工時と同様に、小径の研削砥
石しか使用できず、十分な工具速度を確保することがで
きない、砥石の摩耗が激しい、といった問題がある。

【００１８】また、特開平９−１２３０５０号公報、特
開平１０−４４００７号公報や特開平１１−７０４５０
号公報の記載によれば、研磨布や研磨フィルムの走行方
向に一致する加工マークが、加工面上に形成される問題
も指摘されている。

【００１９】本発明の目的は、このような問題点を改善
し、薄肉円盤の円周部の仕上げ加工において、加工能率
および加工面品位の向上に好適な加工方法および加工装
置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
薄肉円盤の円周部の仕上げ加工方法であって、薄肉円盤
の外周部を研削砥石により加工する研削工程と、薄肉円
盤の外周上の切欠き部又は内周部を研磨フィルムにより
加工する研磨工程と、を有することに特徴がある。

【００２１】この方法により、従来の遊離砥粒研磨加工
を固定砥粒加工工具による加工に置き換えることができ
るため、廃液処理や高ランニングコスト、さらには低加
工能率といった問題を解決することができる。

【００２２】また、前記研削砥石による、薄肉円盤の外
周部の加工の場合、大径の研削砥石を用いることができ
るため、十分に高い工具速度を確保することができ、良
好な加工を実現できる。また、研磨フィルムではなく、
研削砥石を用いるため、高い加工能率を達成できる。

【００２３】そして、外周上の切欠き部又は内周部に対
しては、研磨フィルムによる加工を行うことにより、同
様に良好な加工を実現できる。切欠き部又は内周部の加
工にフィルム研磨加工を適用する長所また良好な加工を
実現できる理由は、以下の通りである。まず、研磨フィ
ルムは、研削砥石と異なり、可撓性を有するため、ノッ
チのような複雑形状、又は内周部のように使用可能な工
具径が外周部に比べて小さい部分、の加工に適してい
る。また、研削砥石に比べると、工具速度を高く設定で
きないが、研削砥石に比べ、高い砥粒率にしやすいこと
から、良好な加工面品位を達成できる。高い砥粒率にし
た場合、目づまりが生じやすい、という問題が生じる
が、研磨フィルムは研削砥石と異なり、長尺フィルムを
繰り出し、常にフィルムの新面を用いながら加工できる
ため、目づまり問題を解決することができる。

【００２４】このように、薄肉円盤外周部には研削砥石
を、薄肉円盤外周部に比べて小面積であるが複雑形状で
ある切欠き部、又は使用可能な工具径が外周部に比べて
小さい内周部には研磨フィルムを、その加工に用いるこ
とで、研磨仕上げ相当の高加工面品位を、高い加工能率
で達成することができる。

【００２５】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記研削工程では、メカノケミカル作用を生じる砥
粒を用いた研削砥石を用いることを特徴がある。

【００２６】特願平１０−３６６８６３号、特願平１１
−０８２１７１号、特願平１１−２３７４６７号で提案
されているように、シリカを砥粒に用いた固定砥粒加工
工具により、シリコンをメカノケミカル加工することが
でき、研磨仕上げ同等の高品位加工面を得られることが
見出されている。メカノケミカル作用を生じる砥粒とし
て、シリカ砥粒の他に炭酸バリウム砥粒等が挙げられ、
また、例えばガラスを加工対象とした場合には、酸化セ
リウム砥粒等が挙げられる。

【００２７】なお、特開平８−９０４０１号公報記載の
技術では、ウェーハ外周部の鏡面仕上げ用砥石として、
シリカを砥粒に用いた砥石を提案しているが、使用法と
して、水溶性加工液を用いている。発明者らは、水溶性
加工液を用いると、シリカによるシリコンへのメカノケ
ミカル作用が抑制され、加工除去作用が殆ど失われるこ
とを確認しており、実現することは極めて困難である。
特開平８−１９７４００号公報記載の技術では、やはり
ウェーハ外周部の鏡面仕上げ用砥石として、弾性結合剤
を用いた微細砥粒砥石を提案しているが、研磨仕上げ同
等の加工面品位を達成するには、メカノケミカル加工の
実現が不可欠であり、特開平８−１９７４００号公報記
載のように、機械的除去作用に基づき、高品位加工面を
達成することは、極めて困難である。

【００２８】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、前記研磨工程では、メカノケミカル作用を生じる砥
粒を用いた研磨フィルムを用いることに特徴がある。

【００２９】請求項４記載の発明は、請求項２、３にお
いて、前記メカノケミカル作用を生じる砥粒の一次粒子
平均粒径が０．８ｎｍ〜１０μｍであることに特徴があ
る。

【００３０】前記メカノケミカル作用を生じる砥粒の平
均粒径が０．８ｎｍ未満であると、機械的作用が微小に
なりすぎ、所望のメカノケミカル作用を発生することが
できす、また加工量を得ることができない。一方、メカ
ノケミカル作用を生じる砥粒の平均粒径が１０μｍを超
えると、機械的作用が強すぎ、工作物であるディスクの
外周部に加工ダメージを発生させる恐れがある。

【００３１】請求項５記載の発明は、請求項１〜４にお
いて、前記研削工程および研磨工程を乾式で行うことに
特徴がある。

【００３２】乾式で加工を行うことにより、請求項２〜
４における前記砥粒によるメカノケミカル加工を行うこ
とができ、同時に、加工液供給による作業環境の悪化や
ランニングコスト等の問題を解決することができる。

【００３３】請求項６記載の発明は、薄肉円盤の円周部
を仕上げ加工する加工装置であって、薄肉円盤の外周部
を研削砥石により加工する研削加工装置と、薄肉円盤の
外周上の切欠き部又は内周部を研磨フィルムにより加工
するフィルム研磨加工装置と、前記研削加工装置、フィ
ルム研磨加工装置間で薄肉円盤を移動し、該薄肉円盤を
位置決め、固定する搬送装置と、を備えたことに特徴が
ある。

【００３４】薄肉円盤の外周部を研削砥石により加工す
る一方、切欠き部（ノッチ部）又は内周部を研磨フィル
ムにより加工する加工装置により、薄肉円盤の円周部の
仕上げ加工を、高能率、高品位にかつ高効率に行うこと
ができる。

【００３５】請求項７記載の発明は、請求項６におい
て、前記研削砥石および研磨フィルムには、メカノケミ
カル作用を生じる砥粒を用いたことに特徴がある。

【００３６】請求項８記載の発明は、請求項７におい
て、前記メカノケミカル作用を生じる砥粒の一次粒子平
均粒径が０．８ｎｍ〜１０μｍであることに特徴があ
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、メカノケミカル作用を生じる砥粒を用い、シ
リコンウェーハ等の半導体ウェーハや水晶、ガラス、ア
ルチック、等の硬脆材料あるいは金属材料からなる薄肉
円盤（ディスク、ウェーハ、等）の円周部を固定砥粒加
工によって仕上げる加工方法および加工装置の広範囲な
応用をも含むものである。

【００３８】〈構成〉図１に、本発明の実施の一形態に
おける加工装置の概略構成を示す。

【００３９】加工装置１００は、研削装置（研削加工装
置）１０、搬送装置２０、フィルム研磨装置（フィルム
研磨加工装置）３０を備え、各装置１０、２０、３０は
それぞれ独立したブロックに配置されて、図示しない制
御部によりそれぞれ独立に制御可能なものである。

【００４０】研削装置１０は、ワーク移動部１１および
研削部１２からなり、このワーク移動部１１および研削
部１２はともにベース上に設置されている。

【００４１】ワーク移動部１１において、ベース上に設
けられた一対のガイドレール１３上にスライドテーブル
１４が水平方向（矢印方向）にスライド自在に設けられ
ている。スライドテーブル１４を移動させる機構は、例
えばガイド一体形ボールネジをモータ駆動で回転させる
構成、ラックとピニオンによる構成、等を用いて実現す
ることができる。

【００４２】このスライドテーブル１４上には、ワーク
テーブル１６に連結されたワーク回転用モータ１５が固
定されている。このワークテーブル１６には図示しない
真空吸着パッドが複数設けられ、搬送装置２０によって
テーブル上に位置決め・載置されたディスク状のワーク
（ディスク、ウェーハ、等）２をテーブル下方から吸着
固定するように構成されてる。

【００４３】研削部１２において、ガイドレール１３の
片側（搬送装置２０の反対側）の架台１７には図示しな
い一対のガイドレールが垂直方向に設けられており、こ
のガイドレール上にはスライダ５０がスライド自在に支
持されている。スライダ５０を移動させる昇降機構は、
例えばガイド一体形ボールネジをモータ駆動で回転させ
る構成、ラックとピニオンによる構成、等を用いて実現
することができる。

【００４４】このスライダ５０には、研削砥石３にその
回転軸を連結された研削用モータ１９が固定されてい
る。

【００４５】研削砥石３は、メカノケミカル作用を生じ
る砥粒を含む樹脂、セラミックス、金属、等の結合剤混
合物から形成された、あるいは砥粒のみから形成された
もので、砥粒の平均粒径は０．８ｎｍ〜１０μｍに設定
されている。これは、使用する砥粒の平均粒径が０．８
ｎｍ未満であると、機械的作用が微小になりすぎ、所望
のメカノケミカル作用を発生することができす、また加
工量を得ることができない一方で、使用する砥粒の平均
粒径が１０μｍを超えると、機械的作用が強すぎ、工作
物であるディスクの外周部に加工ダメージを発生させる
恐れがあるためである。なお、シリカ砥粒を含む研削砥
石の製造方法は、特願平１１−２３７４６７号で詳述さ
れたとおりである。本実施形態では、図２に示すように
研削砥石３を層形とし、円筒の周面にテーパを有する複
数の溝３ａ〜３ｃを形成している。研削加工時には、溝
３ａ〜３ｃのテーパ部にディスク２の円周部を当接させ
て研削し、研削砥石３の摩耗に対しては溝３ａ〜３ｃを
適宜変更して使用する。

【００４６】なお、メカノケミカル作用を生じる砥粒と
しては、加工対象がシリコンウェーハの場合はシリカ砥
粒を用いるが、これに限らず炭酸バリウム砥粒等を用い
てもよい。また、例えばガラスを加工対象とした場合に
は、酸化セリウム砥粒等を用いてもよい。

【００４７】搬送装置２０は、床面に旋回軸を有し、ロ
ボットハンド（リンク部２３）を水平方向に回転移動す
るピボット部２１、ピボット部２１上に配置されてリン
ク部２３を昇降させるスライダ部２２、ピボット部２１
およびスライダ部２２に一端を連結され、他端に吸着パ
ッドを備えたリンク部２３、から構成される。

【００４８】ピボット部２１は、例えばＤＣサーボモー
タから発生するトルクをギア機構を介してリンク部２３
へ伝達する。この際、リンク部２３の回転角度は電気信
号として取り出され、前記制御部へフィードバックされ
るように構成されている。

【００４９】スライダ部２２は、例えばＤＣサーボモー
タの駆動でボールネジや長ネジ等を回転させ、その回転
をスライドベアリングやロッドを介して直線運動に変換
する。この際、リンク部２３の昇降量（移動距離）は電
気信号として取り出され、前記制御部へフィードバック
されるように構成されている。

【００５０】リンク部２３は、ピボット部２１、スライ
ダ部２２の駆動量に基づくフィードバック制御によっ
て、ディスク２の移動、位置決め、固定等のマニピュレ
ーション機能を実現する。すなわち、図示しない前工程
からベルトコンベア等で搬送されてきたディスク２を１
枚ずつ吸着し、研削装置１０のワークテーブル１６に移
動・載置する一方、外周部研削後のディスク２を吸着し
て研磨装置３０のワークテーブル３７に移動・載置す
る。

【００５１】フィルム研磨装置３０は、ワーク移動部３
３および研磨部３２からなり、このワーク移動部３３お
よび研磨部３２はともにベース上に設置されている。

【００５２】ワーク移動部３３においては、ベース上に
設けられた一対のガイドレール３４上にスライドテーブ
ル３５が水平方向（矢印方向）にスライド自在に設けら
れている。スライドテーブル３５を移動させる機構は、
前述のように例えばガイド一体形ボールネジをモータ駆
動で回転させる構成、ラックとピニオンによる構成、等
を用いて実現することができる。

【００５３】このスライドテーブル３５上には、ワーク
テーブル３７に連結されたワーク回転用モータ（例え
ば、ステッピングモータで構成）３６が固定されてい
る。このワークテーブル３７には図示しない真空吸着パ
ッドが複数設けられ、搬送装置２０によってテーブル上
に位置決め・載置されたディスク２をテーブル下方から
吸着固定するように構成されてる。

【００５４】研磨部３２において、テープ状の研磨フィ
ルム１は繰り出しリール４０に繰り出し自在に巻回さ
れ、繰り出された研磨フィルム１は加圧ローラ４１を介
して巻き取りリール３９に巻き取られる。繰り出しリー
ル４０および巻き取りリール３９の駆動モータ（図示せ
ず）は、ともに正逆転可能に構成され、両駆動モータを
同期制御することによって、研磨フィルム１は上下方向
に往復走行し、ワークテーブル３７に位置決め固定され
たディスク２の切欠き部２ａ（図３に示す）を加圧しな
がら研磨加工するように構成されている。

【００５５】研磨フィルム１は、図４に示すようにメカ
ノケミカル作用を生じる砥粒１ｃを含む結合剤樹脂１ｂ
を基材となる樹脂フィルム１ａ上に塗布し、乾燥、硬化
して形成されたもので、前述した理由により砥粒の平均
粒径は０．８ｎｍ〜１０μｍに設定されている。なお、
シリカ砥粒を含む研磨フィルムの製造方法は、特願平１
１−２３７４６７号で詳述されたとおりである。また、
メカノケミカル作用を生じる砥粒としては、加工対象が
シリコンウェーハの場合はシリカ砥粒を用いるが、これ
に限らず、例えば炭酸バリウム砥粒等を用いてもよい。
また、加工対象が例えばガラスの場合には、酸化セリウ
ム砥粒等を用いてもよい。研磨加工時には、研磨フィル
ム１の砥粒側（表側）を加圧ローラ４１によってディス
ク２の切欠き部２ａに圧接させ、研磨フィルム１を上下
方向に走行させて切欠き部２ａを研磨する。ここで、研
磨フィルム１の幅（テープ幅）は切欠き部２ａの幅より
僅かに広く設定されている。

【００５６】加圧ユニット３１は、研磨フィルム１の基
材側（裏側）に設けられ、加圧ローラ４１を回転自在に
支持する枠体、この枠体を左右方向に移動可能なエアシ
リンダ３８、および、図示しない駆動モータの駆動によ
り前記枠体を前後方向（研磨フィルム１の走行方向と直
行する方向）に旋回・揺動させる揺動機構、等を備え
る。加圧ローラ４１は弾性体からなり、その外周形状、
厚さ、等は切欠き部２ａの形状に対応するように形成さ
れている。エアシリンダ３８は、前記制御部によって研
磨フィルム１の研磨圧が所定値となるように制御され、
研磨加工時には前記枠体を押圧することで研磨フィルム
１をディスク２側に押圧付勢する。

【００５７】なお、前述の研削装置１０、フィルム研磨
装置３０の詳細な構成については、特願平８−９０４０
１号公報、特願平９−７６１４８号公報に開示されてい
る。

【００５８】また、ワーク（ディスク２）の位置決めに
ついては、ワークテーブル１６、３７上面を視覚センサ
（例えば、ＴＶカメラ、ＣＣＤイメージセンサ、ビジコ
ン、等で構成）で画像認識し、さらにパーソナルコンピ
ュータ等で画像処理し、そのワークテーブル１６、３７
に予め設けたマークを基準にしてワークの中心座標を求
め、この座標に基づいてリンク２３の移動を制御する一
方、リンク２３先端に視覚センサを取り付け、保持する
ワークの画像を認識することでワークとワークテーブル
１６、３７の相対位置を微調整するように、位置決め機
構を構成してもよい。この種の位置決め機構の構成は、
特願平１０−２３９１４号公報に詳細に開示されてい
る。

【００５９】〈加工方法〉ここで、本実施形態における
ディスク外周部の仕上げ加工方法を説明する。加工対象
のディスク２は、前工程として少なくとも面取り工程、
ラッピング工程、エッチング工程が行われているものと
する。

【００６０】本実施形態の加工方法には、ディスク２の
円周部を研削砥石３により加工する研削工程と、ディス
ク２の円周上の切欠き部を研磨フィルム１により加工す
る研磨工程と、を含む。

【００６１】まず、研削工程について述べる。

【００６２】搬送装置２０では、前工程からベルトコン
ベア等で搬送されてきたディスク２をリンク部２３の吸
着パッドで１枚ずつ吸着し、研削装置１０のワークテー
ブル１６に移動・載置する。この際、スライドテーブル
１４が所定位置で停止するように、図示しないロック機
構でロックし、ワークテーブル１６が停止した状態で、
その回転中心とディスク２の中心とが一致するように位
置合わせする。

【００６３】次いで、研削装置１０では、ワークテーブ
ル１６上の吸着パッドで位置あわせ済みのディスク２を
吸着・固定し、スライドテーブル１４とスライダ５０を
移動させ、研削砥石３とディスク２を所定位置に位置決
めする。

【００６４】次いで、ワークテーブル１６および研削砥
石３をそれぞれ回転させるとともに、スライドテーブル
１４を水平方向（研削砥石３側）に移動し、ディスク２
の円周部を研削砥石３の溝３ａ〜３ｃの何れかに当接さ
せ、さらにスライドテーブル１４を所定量移動させるこ
とによってディスク２の面取り部を鏡面加工する。

【００６５】こうして鏡面加工（研削加工）が終了した
後、ワークテーブル１６および研削砥石３の回転を停止
するとともに、スライドテーブル１４を水平方向（搬送
装置２０側）に移動・停止し、所定位置で待機させる。

【００６６】次に、研磨工程について述べる。

【００６７】研削加工の後、搬送装置２０のピボット部
２１により、リンク部２３を研削装置１０側に所定量回
転させ、さらにスライド部２２によってリンク部２３を
所定量下降させる。この回転・下降動作で、リンク部２
３の吸着パッドがワークテーブル１６上のディスク２に
接触するので、リンク部２３の吸着パッドによりそのデ
ィスク２を上方から吸着するとともに、ワークテーブル
１６下方からの吸着を解除する。

【００６８】次いで、スライド部２２によってリンク部
２３を所定量上昇させた後、ピボット部２１により、リ
ンク部２３をフィルム研磨装置３０側に所定量回転させ
る。さらに、スライド部２２によってリンク部２３を所
定量下降させ、リンク部２３に吸着されたディスク２を
ワークテーブル３７上に移動・載置する。この際、ワー
クテーブル３７の回転中心とディスク２の中心とが一致
し、かつ加圧ローラ４１外周とディスク２の切欠き部２
ａが対向するように位置合わせする。この際、必要に応
じてワークテーブル３７を回転させる。

【００６９】次いで、フィルム研磨装置３０では、ワー
クテーブル３７の吸着パッドで位置あわせ済みのディス
ク２を下方から吸着・固定するとともに、リンク部２３
の吸着を解除する。この後、スライド部２２によってリ
ンク部２３を所定量上昇させ、さらにピボット部２１に
より、リンク部２３を研削装置１０側に所定量回転させ
る。

【００７０】次いで、スライドテーブル３５を研磨部３
２側に所定量移動させてディスク２を加圧ローラ４１に
近づけた後、エアシリンダ３８を駆動し、切欠き部２ａ
に加圧ローラ４１に付勢された研磨フィルム１を所定の
研磨圧で当接させる。

【００７１】次いで、巻き取りリール３９および繰り出
しリール４０を上下に往復走行させ、加圧ローラ４１に
付勢された研磨フィルム１によって切欠き部２ａを研磨
する。この際、切欠き部２ａとディスク２の外周部との
境界はワークテーブル３７を必要量、正逆回転すること
によって研磨する。また、図示しない駆動モータおよび
揺動機構により、必要に応じて前記枠体を上下方向に揺
動させる。

【００７２】次いで、切欠き部２ａ研磨後、巻き取りリ
ール３９および繰り出しリール４０の走行、およびエア
シリンダ３８の押圧を停止し、研磨位置から加圧ローラ
４１を退避させる。

【００７３】次いで、搬送装置２０のピボット部２１に
より、リンク部２３をフィルム研磨装置３０側に所定量
回転させ、さらにスライド部２２によってリンク部２３
を所定量下降させる。この回転・下降動作で、リンク部
２３の吸着パッドがワークテーブル３７上のディスク２
に接触するので、そのディスク２を上方から吸着すると
ともに、ワークテーブル３７下方からの吸着を解除す
る。

【００７４】次いで、スライド部２２によってリンク部
２３を所定量上昇させた後、ピボット部２１により、リ
ンク部２３を次工程（エア洗浄工程）側に回転させ、図
示しないエア洗浄装置へと搬送する。

【００７５】なお、本実施形態では、研磨フィルム１を
ディスク表面に直交する方向に走行させているが、ディ
スク表面と平行する方向に走行させる加工方式を採用し
てもよい。この加工方式は、特開平７−１２４８５３号
公報に開示された公知技術である。

【００７６】また、本実施形態では、ディスク２の搬送
経路にしたがい、説明を行ったが、研削加工装置ブロッ
クとフィルム研磨加工装置ブロックは独立しているた
め、別のディスク（あるいはウェーハ）が、同時に各々
の加工を施されるように制御することもできる。

【００７７】〈他の実施形態〉他の実施形態として、例
えばガラスディスク等、ドーナッツ形状を有するディス
クの円周加工に本発明を適用してもよい。具体的には、
図１のフィルム研磨装置３０を図５のフィルム研磨装置
３０′に置き換え、ドーナッツ形状を有するディスク
２′の外周加工を図１の研削装置１０によって行った
後、フィルム研磨装置３０′によってディスク２′の内
周部を研磨加工する。

【００７８】このフィルム研磨装置３０′のワーク移動
部３３′においては、前述のようにベース上に設けられ
た一対のガイドレール３４上にスライドテーブル３５が
水平方向（矢印方向）にスライド自在に設けられてい
る。スライドテーブル３５上には、ワークテーブル３
７′に連結されたワーク回転用モータ３６が固定されて
いる。このワークテーブル３７′には、ディスク２′の
内周部を囲むようにこの内周より大きい径の穴部が形成
され、また前述のようにディスク２′をテーブル下方か
ら吸着固定する真空吸着パッド（図示せず）が複数設け
られている。

【００７９】研磨部３２′において、テープ状の研磨フ
ィルム１′は繰り出しリール４０′に繰り出し自在に巻
回され、繰り出された研磨フィルム１′は加圧ローラ４
１′を介して巻き取りリール３９′に巻き取られる。前
述の駆動モータを同期制御することによって、研磨フィ
ルム１′は左右方向に往復走行し、ワークテーブル３
７′に位置決め固定されたディスク２′の内周部を加圧
ローラ４１′によって加圧するとともに、ワーク回転用
モータ３６を所定速度で駆動することによってワークテ
ーブル３７′上のディスク２′を回転させながら、その
内周部を研磨フィルム１′で研磨加工するように構成さ
れている。この研磨フィルム１′の幅（テープ幅）はデ
ィスク内周部の径よりも狭く、かつ加圧ローラ４１′の
幅よりも広く設定されている。なお、研磨フィルム１′
は前述の方法で製造されるが、ガラスディスクを加工す
る場合には、メカノケミカル作用を生じる砥粒１ｃとし
て酸化セリウム砥粒等を用いる。

【００８０】加圧ユニット３１′は、研磨フィルム１′
の基材側（裏側）に設けられ、加圧ローラ４１′を回転
自在に支持する枠体、この枠体を前後方向および上下方
向に移動可能なエアシリンダ３８′、および、図示しな
い駆動モータの駆動により前記枠体を左右方向に旋回・
揺動させる揺動機構、等を備える。加圧ローラ４１′は
弾性体からなり、その外周形状、厚さ、等はディスク内
周部の形状に対応するように形成されている。エアシリ
ンダ３８′は、前述のように前記枠体を移動し、研磨フ
ィルム１′の砥粒側（表側）をディスク２′の内周部に
押圧付勢する。

【００８１】ディスク内周部の研磨工程においては、外
周部の研削加工の後、前述のように搬送装置２０によっ
てディスク２′をフィルム研磨装置３０′側に移動し、
ワークテーブル３７′の回転中心とディスク２′の中心
とが一致し、かつ加圧ローラ４１′外周とディスク内周
部が対向するように位置合わせする。

【００８２】次いで、フィルム研磨装置３０′では、ワ
ークテーブル３７′の吸着パッドで位置あわせ済みのデ
ィスク２′を下方から吸着・固定した後、エアシリンダ
３８′を駆動し、前記枠体を上下、左右方向に所定量移
動させて加圧ローラ４１′をディスク内周部に近づけた
後、その内周部に加圧ローラ４１′に付勢された研磨フ
ィルム１′を所定の研磨圧で当接させる。

【００８３】次いで、巻き取りリール３９′および繰り
出しリール４０′を左右に往復走行させるとともに、ワ
ークテーブル３７′を所定速度で回転させながら、ディ
スク内周部を研磨する。また、図示しない駆動モータお
よび揺動機構により、必要に応じて前記枠体を前後方向
に揺動させる。

【００８４】次いで、ディスク２′の内周部研磨後、巻
き取りリール３９′および繰り出しリール４０′の走
行、ワークテーブル３７′の回転、およびエアシリンダ
３８′の押圧を停止し、さらに研磨位置から加圧ローラ
４１′を退避させる。

【００８５】次いで、搬送装置２０により、前述のよう
に研削・研磨加工後のディスク２′を次工程（エア洗浄
工程）側に回転させ、図示しないエア洗浄装置へと搬送
する。

【００８６】前述の実施形態によれば、ディスク２、
２′の円周部の仕上げ加工において、加工面積の大きい
外周部を研削砥石３により加工し、加工面積が小さく、
かつ形状が複雑な切欠き部２ａ（ノッチ部）、又は使用
可能な工具径が外周部に比べて小さい内周部を、研磨フ
ィルム１、１′により加工することにより、安定かつ高
能率・高効率に加工を行うことができる。

【００８７】また、前述の実施形態によれば、研削砥石
３および研磨フィルム１、１′に用いる砥粒として、メ
カノケミカル作用を及ぼす砥粒（シリカ砥粒、炭酸バリ
ウム砥粒、あるいは酸化セリウム砥粒等）を用いること
で、これら固定砥粒加工工具を用いても、従来の遊離砥
粒研磨仕上げと同等の高品位な加工面を得ることができ
る。

【００８８】また、前述の実施形態によれば、研削・研
磨加工を乾式で行うことにより、メカノケミカル作用を
生じる砥粒によってメカノケミカル加工を行うことがで
き、同時に、加工液供給による作業環境の悪化やランニ
ングコストの増大を抑えることができる。

【００８９】また、前述の実施形態によれば、メカノケ
ミカル加工を行うことができるとともに、研磨布や研磨
フィルムの走行方向に一致する加工マーク（すじ等）
が、加工面上に形成されることがない。

【００９０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００９１】本実施例では、前述のシリカ砥粒を用いた
研削砥石３を備えた研削装置１０、真空吸着パッド付き
のロボットハンド２３を備えた搬送装置２０、およびシ
リカ砥粒を用いた研磨フィルム１を備えたフィルム研磨
装置３０、からなる加工装置１００を用い、８インチシ
リコンウェーハ２（ノッチあり、化学エッチング処理仕
上げ）に対し、ウェーハ外周部の仕上げ加工を実施し
た。

【００９２】研削砥石３および研磨フィルム１として
は、一次粒子平均粒径が２０ｎｍからなるシリカ砥粒を
用い、研削砥石３としてはフェノール樹脂を結合剤とし
たレジンボンド研削砥石を、研磨フィルム１としてはポ
リエチレンテレフタートフィルムを基材とし、ウレタン
樹脂を結合剤としたフィルムを用いた。

【００９３】まず、加工装置１００に対し、前記シリコ
ンディスク２を投入後、真空パッドを用いたロボットハ
ンドリングにより、研削加工装置ブロックに投入する。
ここで、研削砥石３は、ウェーハ円周形状に対し層形の
砥石とし、砥石回転軸はウェーハ表面と直交している。
そして、ウェーハ２と研削砥石３を所定の回転数で回転
させ、研削砥石３をウェーハ外周に切り込ませる。この
研削工程により、ウェーハ外周の円周部は遊離砥粒研磨
仕上げと同等の鏡面に仕上げられる。

【００９４】次いで、ウェーハ２は、真空パッドを用い
たロボットハンドリングにより、フィルム研磨加工装置
ブロックに投入される。ここで、研磨フィルム１は、ウ
ェーハ表面に直交する方向に走行し、ノッチ部を加工す
る。この際、必要に応じて、フィルム走行方向の直交方
向に揺動運動を付加する。この研磨工程により、ウェー
ハ外周のノッチ部２ａは遊離砥粒研磨仕上げと同等の鏡
面に仕上げられる。

【００９５】最後に、仕上げられたウェーハ２は、エア
洗浄が施された後、加工装置外に搬出される。

【００９６】本実施例によれば、ウェーハ外周仕上げ
を、１分間以内（加工装置搬入から搬出までの全時間）
で完了することができた。これに対し、従来の遊離砥粒
研磨加工では、本実施例と同様のウェーハ外周仕上げに
７分間もの時間を要していた。

【００９７】また、本実施例によれば、シリカ砥粒を用
いたメカノケミカル加工を行った際、研磨布や研磨フィ
ルムの走行方向に一致する加工マーク（すじ等）がウェ
ーハ外周部の加工面上に全く形成されなかった。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄肉円盤の円周部の仕上げ加工において、加工面積の大
きい外周部を研削砥石により加工し、使用できる工具径
が小さい、小径穴内周部、あるいは、加工面積が小さ
く、かつ形状が複雑な切欠き部を、研磨フィルムにより
加工することにより、安定かつ高能率・高効率に加工を
行うことができる。

【００９９】また、前記研削砥石および研磨フィルムに
用いる砥粒として、メカノケミカル作用を生じる砥粒を
用いることで、これら固定砥粒加工工具を用いても、従
来の遊離砥粒研磨仕上げと同等の高品位な加工面を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における加工装置の概略
構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の一形態における研削砥石の形状
を示す図である。

【図３】本発明の実施の一形態における加工対象のディ
スク（あるいはウェーハ）を示す図である。

【図４】本発明の実施の一形態における研磨フィルムの
断面を示す図である。

【図５】本発明の他の実施の形態におけるフィルム研磨
装置の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１、１′ 研磨フィルム１ａ基材（樹脂フィルム）１ｂ結合剤樹脂１ｃ砥粒２、２′ ディスク（あるいはウェーハ）２ａ切欠き部（ノッチ部）３研削砥石３ａ〜３ｃ溝１０研削装置１１、３３ワーク移動部１２研削部２０搬送装置２１ピボット部２２スライダ部２３リンク部３０、３０′ フィルム研磨装置３１、３１′ 加圧ユニット３２、３２′ 研磨部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者榎本俊之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者谷泰弘東京都世田谷区宮坂３丁目47番12号 (72)発明者井上茂神奈川県愛甲郡愛川町中津4029番地Ｆターム(参考） 3C049 AA02 AA03 AA13 AA16 AA18 AB03 AB06 BB06 CA01 CA06 CB01 CB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉円盤の円周部の仕上げ加工方法であっ
て、薄肉円盤の外周部を研削砥石により加工する研削工程
と、薄肉円盤の外周上の切欠き部又は内周部を研磨フィルム
により加工する研磨工程と、を有することを特徴とする薄肉円盤の円周加工方法。
【請求項２】前記研削工程では、メカノケミカル作用を
生じる砥粒を用いた研削砥石を用いることを特徴とする
請求項１記載の薄肉円盤の円周加工方法。
【請求項３】前記研磨工程では、メカノケミカル作用を
生じる砥粒を用いた研磨フィルムを用いることを特徴と
する請求項１記載の薄肉円盤の円周加工方法。
【請求項４】前記メカノケミカル作用を生じる砥粒の一
次粒子平均粒径が０．８ｎｍ〜１０μｍであることを特
徴とする請求項２、３記載の薄肉円盤の円周加工方法。
【請求項５】前記研削工程および研磨工程を乾式で行う
ことを特徴とする請求項１〜４記載の薄肉円盤の円周加
工方法。
【請求項６】薄肉円盤の円周部を仕上げ加工する加工装
置であって、薄肉円盤の外周部を研削砥石により加工する研削加工装
置と、薄肉円盤の外周上の切欠き部又は内周部を研磨フィルム
により加工するフィルム研磨加工装置と、前記研削加工装置、フィルム研磨加工装置間で薄肉円盤
を移動し、該薄肉円盤を位置決め、固定する搬送装置
と、を備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項７】前記研削砥石および研磨フィルムには、メ
カノケミカル作用を生じる砥粒を用いたことを特徴とす
る請求項６記載の加工装置。
【請求項８】前記メカノケミカル作用を生じる砥粒の一
次粒子平均粒径が０．８ｎｍ〜１０μｍであることを特
徴とする請求項７記載の加工装置。