JP2916028B2 - ワークエッジの鏡面研磨方法及び装置 - Google Patents

ワークエッジの鏡面研磨方法及び装置

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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークエッジを鏡
面研磨するための方法及び装置に関するものであり、更
に詳しくは、半導体ウエハ、ガラス板、石英板、セラミ
ック基板等の円板形ワークのエッジ部分を鏡面研磨する
ための鏡面研磨方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えばシリコンウエハ等の半導体ウエハ
の外周のエッジ部分は、その後のプロセスでの汚れの影
響を極力少なくするため、各種の処理が施されてきた。
即ち、チッピング防止のためのダイヤモンド砥石による
面取り加工処理や、面取り加工後の加工歪層を除去する
ためのエッチング処理等である。
【0003】しかしながら、エッチング処理されたエッ
ジの表面は、波状あるいはウロコ状となって汚れが残り
易く、ウエハの特性を劣化させる原因となっていた。
【0004】そこで、このような問題点を解決するた
め、本発明者等は、特開昭64−71656号公報に開
示されているように、ターンテーブル上に保持されて回
転するワークのエッジに回転する研磨リングを押し付
け、該研磨リングでエッジを鏡面加工するようにした加
工装置を提案し、更に、大量のワークを連続的に処理す
るため、特願平1−258505号(特開平3−208
550号)により、一定角度づつ間欠的に回転可能なイ
ンデックステーブル上に、ワークを保持する複数のイン
デックスユニットを一定間隔をおいて取り付け、これら
のインデックスユニットに次々に供給されるワークのエ
ッジを、インデックステーブルの中央に位置する研磨ド
ラムに押し付けて研磨するようにした加工装置を提案し
た。
【0005】しかしながら、これらの加工装置はいずれ
も、図6に示すように、ワーク20のエッジを研磨リン
グ又は研磨ドラム21の外周の研磨クロス22に押し付
けて研磨する方式であるため、研磨リング又は研磨ドラ
ム21に対するワークの接触長さmが短く、このため、
ワーク20の全周を研磨し終るまでかなりの時間を要す
るという問題があった。しかも最近では、ウエハが大径
化する傾向にあって、8インチ径ウエハの製造工程がラ
イン化されるに伴い、歩留まり向上の要求も高まり、加
工時間の短縮が急務となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大径
のウエハであっても短時間で鏡面研磨することができる
鏡面研磨方法及び装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明における第1の鏡面研磨方法は、内周面に
縮性のある研磨クロスを備えた円筒形の研磨ドラムの内
部に、該研磨ドラムの内径より小径で外周のエッジ
取り加工された円板形のワークを挿入して、該ワークと
研磨ドラムとをそれぞれ中心軸線の回りに回転させなが
、該ワーク外周の面取りされたエッジの一部を研磨ド
ラムの内周面の一側において研磨クロスに押し付けるこ
とにより、該ワークエッジを鏡面研磨することを特徴と
するものである。また、本発明の第2の鏡面研磨方法
は、内周面と外周面の両方に圧縮性のある研磨クロスを
備えた円筒形の研磨ドラムを使用して、外周面の研磨ク
ロスで、エッジを面取り加工された円板形ワーク外周の
オリエンテーションフラット部のエッジを研磨し、内周
面の研磨クロスで該ワーク外周のラウンド部のエッジを
研磨することを特徴とするワークエッジの鏡面研磨方
法。
【0008】一方、本発明の第1の鏡面研磨装置は、内
周面に圧縮性のある研磨クロスを備 えた、中心軸線の回
りを駆動回転自在の円筒形研磨ドラムと、前記研磨ドラ
ムの内径より小径で外周のエッジ面取り加工された円
板形のワークをチャックして、該ワークを前記研磨ドラ
ム内において中心軸線の回りに回転させると共に、該ワ
ーク外周の面取りされたエッジの一部を研磨ドラムの内
周面の一側において前記研磨クロスに押し付けるチャッ
クテーブルとを備えていることを特徴とするものであ
る。また、本発明の第2の鏡面研磨装置は、内周面と外
周面の両方に圧縮性のある研磨クロスを備えた、中心軸
線の回りを駆動回転自在の円筒形研磨ドラムと、エッジ
を面取り加工された円板形ワーク外周のオリエンテーシ
ョンフラット部のエッジを前記研磨ドラムの外周面の研
磨クロスに押し付けて、該ワークをオリエンテーション
フラット部と平行に移動させる手段と、前記ワーク外周
のラウンド部のエッジを前記研磨ドラムの内周面の研磨
クロスに押し付けて、該ワークを中心軸線の回りに回転
させる手段とを備えていることを特徴とするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら詳細に説明する。図1において、1は円板形
のワーク2を保持するチャックテーブル、3は該ワーク
2の外周のエッジ2a(図2参照)を鏡面研磨する円筒
形の研磨ドラムを示している。
【0010】前記チャックテーブル1は、バキュームチ
ャック等のチャック手段を有するヘッド5を備えてい
て、該ヘッド5によりワーク2を保持するもので、図示
しない移動手段によって基台6上をXY方向に移動する
ように構成されており、前記ヘッド5もまた、駆動手段
により軸線の回りを駆動回転自在、且つ所定角度θだけ
傾動可能に構成されている。
【0011】一方、前記研磨ドラム3は支持アーム8に
回転自在に支持され、モータ9により中心軸線の回りを
駆動回転されるようになっており、前記支持アーム8
は、基台6上に立設した支柱10に昇降自在に取り付け
られている。また、円筒形の研磨ドラム3の内周面には
研磨クロス12が貼り付けられ、該内周面でワーク2の
エッジ2aを研磨するようになっている。
【0012】前記構成を有する鏡面研磨装置において、
両面外周にそれぞれ面取り加工されたエッジ2aを有す
るワーク2が、図1の実線位置にあるチャックテーブル
1のヘッド5に供給されると、該チャックテーブル1
は、同図に鎖線で示すように研磨ドラム3の真下に移動
する。続いて、研磨ドラム3が下降してその内部にワー
ク2が挿入されると、該研磨ドラム3及びヘッド5が回
転を開始すると共に、図3及び図4に示すように、チャ
ックテーブル1のヘッド5が傾斜してワーク2の一方の
面のエッジ2aを研磨ドラム3の内周面に押し付け、該
エッジ2aの鏡面研磨が行われる。
【0013】一定時間が経過すると、研磨ドラム3及び
チャックテーブル1は一旦図1に実線で示す状態に復帰
し、ワーク2が上下反転される。そして、前述した場合
と同様にしてワーク2の反対側の面のエッジ2aが鏡面
加工される。前記研磨ドラム3とヘッド5とは、互いに
同方向に回転させても逆方向に回転させても良いが、同
方向に回転させる場合は、回転に速度差を持たせること
必要である。
【0014】ここで、本発明のようにワークエッジ2a
を研磨ドラム3の内周面で研磨する場合と、従来のよう
に研磨ドラム3の外周面で研磨する場合との効果の違い
を、図4(本発明)及び図6(従来例)に基づいて対比
検討する。いま、両者の研磨条件を同じにするため、研
磨ドラムの直径(図4の場合は内径、図6の場合は外
径)を300mm、研磨クロスの厚さを1.25mm、
ワークの外径を200mmとして、ワークを押し付ける
ことによって研磨クロスが0.25mmまで圧縮される
ものと仮定し、分り易くするためワークを研磨ドラム内
周面に直角に押し付けた場合について説明すると、本発
明においてワーク2が研磨クロス12に接触する接触長
さnは約34.7mm、従来例における接触長さmは約
15.5mmであって、本発明の接触長さが従来例のも
のより2倍以上長い。而して通常、ワークの加工時間は
研磨クロスとの接触長さに反比例するので、本発明の方
法によると、従来の2分の1以下の加工時間でワークエ
ッジを鏡面研磨することができる。ワークを傾斜させて
研磨ドラムの内周面に押し付けた場合においても、接触
長さm,nの関係は前述した場合と実質的に同じである
から、効果においても前述のものと何等変わるところが
ない。
【0015】本発明において研磨ドラム3の直径(内
径)は、ワーク2の外径、エッジ2aの面取り角度、ヘ
ッド5の傾斜角度等に応じてそれらに適したものに変更
されることはいうまでもないが、接触長さmをできるだ
け大きく取るためには、研磨ドラム3の内径をワーク2
の外径にできるだけ近づけることが望ましい。
【0016】なお、前記実施例では、1組のチャックテ
ーブル1と研磨ドラム3とにより、ワーク2を表裏反転
させて両面のエッジ2aを研磨するようにしたものを示
しているが、2組のチャックテーブルと研磨ドラムとを
設け、まず、一方でワーク2の片面のエッジ2aを研磨
した後、該ワーク2を表裏反転させて他方で反対側の面
のエッジ2aを研磨するように構成することもできる。
【0017】また、ワーク2に形成されているオリエン
テーションフラット部2cのエッジ2aの研磨は、前記
ラウンド部2bにおけるエッジ2aの研磨とは別の工程
で行っても良いが、ラウンド部2bを研磨する際にその
研磨ドラム3を利用して行うこともできる。この場合、
図5に示すように、研磨ドラム3の外周面にも研磨クロ
ス12aを貼り付け、ワーク2のラウンド部2bを研磨
する前にチャックテーブル1で前記オリエンテーション
フラット部2cを研磨ドラム3の外周面に押し付け、ワ
ーク2をオリエンテーションフラットと平行に往復動さ
せながら、研磨ドラム3を回転させて研磨する。その後
で、前述したようにワーク2を研磨ドラム3内に挿入し
てラウンド部2bの研磨を行う。ワーク2を反転したと
きも同様である。
【0018】なお、本発明においては、一つの研磨ドラ
ム内に複数のワークを挿入し、これらのワークのエッジ
を該研磨ドラムで同時に研磨加工するように構成するこ
ともできる。
【0019】
【発明の効果】このように本発明によれば、円筒形の研
磨ドラムの内周面に圧縮性のある研磨クロスを貼り付
け、円板形ワーク外周の面取りされたエッジを該研磨ド
ラムの内周面の一側において上記研磨クロスに押し付け
て研磨するようにしたので、研磨ドラムの内周面が湾曲
していることと研磨クロスが圧縮性を有することとによ
って該研磨クロスに対するワークエッジの接触長さを
常に長くすることができ、この結果、大径のウエハであ
っても短時間でワークエッジを鏡面研磨することができ
る。また、内周面と外周面の両方に研磨クロスを貼り付
けた研磨ドラムを使用することにより、外周にオリエン
テーションフラット部を有するワークであっても、その
ラウンド部のエッジは内周の研磨クロスで研磨し、オリ
エンテーションフラット部のエッジは外周の研磨クロス
で研磨することができるため、該ワークの全周にわたっ
てエッジを確実且つ短時間に鏡面研磨することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の研磨装置の一実施例を概略的に示す部
分断面図である。
【図2】ワークの部分拡大断面図である。
【図3】図1の研磨状態における要部拡大縦断面図であ
る。
【図4】図1の研磨状態における要部拡大横断面図であ
る。
【図5】図1の異なる研磨態様を示す要部拡大横断面図
である。
【図6】従来の研磨方法を示す要部横断面図である。
【符号の説明】
1 チャックテーブル 2 ワーク 2a エッジ 2b ラウンド部 2c オリエンテーションフラット部 3 研磨ドラム 12 研磨クロス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−107979(JP,A) 特開 平2−250776(JP,A) 特開 平2−250766(JP,A) 特開 昭62−79970(JP,A) 特開 昭62−157779(JP,A) 実開 昭63−60556(JP,U) 実開 昭63−113563(JP,U) 実開 昭63−64460(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内周面に圧縮性のある研磨クロスを備えた
    円筒形の研磨ドラムの内部に、該研磨ドラムの内径より
    小径で外周のエッジ面取り加工された円板形のワーク
    を挿入して、該ワークと研磨ドラムとをそれぞれ中心軸
    線の回りに回転させながら、該ワーク外周の面取りされ
    たエッジの一部を研磨ドラムの内周面の一側において
    磨クロスに押し付けることにより、該ワークエッジを鏡
    面研磨することを特徴とするワークエッジの鏡面研磨方
    法。
  2. 【請求項2】内周面と外周面の両方に圧縮性のある研磨
    クロスを備えた円筒形の研磨ドラムを使用して、外周面
    の研磨クロスで、エッジを面取り加工された円板形ワー
    ク外周のオリエンテーションフラット部のエッジを研磨
    し、内周面の研磨クロスで該ワーク外周のラウンド部の
    エッジを研磨することを特徴とするワークエッジの鏡面
    研磨方法。
  3. 【請求項3】 内周面に圧縮性のある研磨クロスを備え
    、中心軸線の回りを駆動回転自在の円筒形研磨ドラム
    と、前記研磨ドラムの内径より小径で 外周のエッジ面取り
    加工された円板形のワークをチャックして、該ワークを
    前記研磨ドラム内において中心軸線の回りに回転させる
    と共に、該ワーク外周の面取りされたエッジの一部を研
    磨ドラムの内周面の一側において前記研磨クロスに押し
    付けるチャックテーブルと、 を備えていることを特徴とするワークエッジの鏡面研磨
    装置。
  4. 【請求項4】 内周面と外周面の両方に圧縮性のある研磨
    クロスを備えた、中心軸線の回りを駆動回転自在の円筒
    形研磨ドラムと、 エッジを面取り加工された円板形ワーク外周のオリエン
    テーションフラット部のエッジを前記研磨ドラムの外周
    面の研磨クロスに押し付けて、該ワークをオリエンテー
    ションフラット部と平行に移動させる手段と、 前記ワーク外周のラウンド部のエッジを前記研磨ドラム
    の内周面の研磨クロスに押し付けて、該ワークを中心軸
    線の回りに回転させる手段と、 を備えていることを特徴とするワークエッジの鏡面研磨
    装置。
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