JPH05305560A - 精密研削装置および精密研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】研削作業に先立つ個々のワークに対する特別な
作業およびそのための部品を不要とし、作業性の向上
と、経費の抑制化に役立つ精密研削装置および精密研削
方法を提供する。 【構成】ワークチャック１０の下端面に柔らかい粘着テ
ープ１３を取着するとともに、真空吸着路１５を形成す
る。このワークチャックの下端面に、上記粘着テープを
介してシリコンウエハＳを真空吸着する。ワークチャッ
クの下方部位からワーク下面を砥石３ａで精密研削す
る。上記ワークチャック１０には、研削屑除去用の洗浄
液をシリコンウエハの外周端に向かって吐出する洗浄液
吐出路１６を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークとして、たとえ
ばシリコンウエハを精密検査するための精密研削装置お
よび精密研削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークであるシリコンウエハを精
密研削するのに、ワークチャックの端面を真空吸着面と
してワークを真空吸着し、このワークの非吸着面に回転
駆動される砥石を押し当てて精密研削している。

【０００３】このとき、上記砥石は所定位置にあって回
転駆動のみ行わせ、上記ワークチャックを水平方向（Ｘ
方向）に移動して、ワークを順次砥石に対して通過させ
るスルフィード方式のものと、ワークチャックは所定位
置にあって回転駆動のみ行わせ、上記砥石を回転駆動す
るとともにワークに対して垂直方向（Ｙ方向）と水平方
向に移動してワークを研削するインフィード方式があ
る。いずれの方式でも、精密研削作業自体は滞りなく行
われるが、研削にともなって生じる研削屑の処理に問題
がある。

【０００４】すなわち、研削屑の発生は避けられないと
ころであって、通常は、これを洗浄液とともに除去する
ようになっている。一方、いずれの方式でも、上記ワー
クの周端部に砥石がかかって研削作業をなす。

【０００５】このことから、ワークの少なくとも周端部
は研削屑が混合した洗浄液である汚水にさらされること
となる。この汚水は、ワークのベベル部とワークチャッ
クとの隙間に回り込み、真空に引かれてワークとチャッ
クとの接触部まで入り込み、ワークの表面が汚染される
という不具合が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、図６に示すよ
うな、精密研削装置が用いられることが多い。

【０００７】図中ａはワークチャックであり、図示しな
い回転駆動機構に連結される。このワークチャックａの
上面側には凹陥部ｂが形成され、ここに多孔質部材ｃが
埋設され、かつチャックａの内部を介して真空吸着路ｄ
と連通する。

【０００８】上記ワークチャックａの上面側で多孔質部
材ｃには、粘着テープｅが貼着されたワークであるシリ
コンウエハＳが真空吸着される。砥石機構ｆは、砥石ｇ
を回転駆動するとともにＸ−Ｙ方向に移動可能な、いわ
ゆるインフィード方式が採用される。

【０００９】しかして、砥石ｇを回転駆動してシリコン
ウエハＳのここでは上面側を研削し、所定の精密仕上げ
面を得る。また、図示しないノズルから吐出される洗浄
液が、シリコンウエハＳの研削面にかかって、研削作業
に伴って生成される研削屑を研削面から除去する。

【００１０】上記ワークチャックａの真空吸着面とシリ
コンウエハＳとの間には、シリコンウエハＳに貼着した
粘着テープｅが介在しているので、ここに研削屑が混合
した洗浄液である汚水が浸入することがない。したがっ
て、この汚水が真空吸着路ｄに吸い込まれ、真空吸着路
ｄを詰まらせることもない。

【００１１】このようにして、真空吸着路ｄの詰まりを
確実に阻止できる構成になっているが、シリコンウエハ
Ｓに貼着される粘着テープｅは、消耗品である。すなわ
ち、１個のシリコンウエハＳに対して、その都度粘着テ
ープｅを貼着し、必要な作業終了後は、これをシリコン
ウエハＳから剥離して廃棄処分にする。そのための装置
が必要で、かつ作業手間がかかることとなり、経費の抑
制化を妨げている。

【００１２】本発明は、このような事情によりなされた
ものであり、その目的とするところは、研削作業に先立
つ個々のワークに対する特別な作業およびそのための部
品を不要とし、作業性の向上と、経費の抑制化に役立つ
精密研削装置および精密研削方法を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の発明は、ワークチャックの下端面に柔らかい表面
材を取着するとともにこの表面材を介して真空吸着路を
形成し、このワークチャックの下端面に上記表面材を介
してワークを真空吸着して、この研削仕上げ面を下面側
にし、このワークに対して、ワークチャックの下方部位
からワーク下面を砥石機構で精密研削し、上記ワークチ
ャック表面材の外周部に研削屑除去用の洗浄液を上記ワ
ークの外周端に向かって吐出する洗浄液吐出路を設けた
ことを特徴とする研削装置である。

【００１４】第２の発明は、ワークチャックの端面に柔
らかい表面材を取着するとともにこの表面材を介して真
空吸着路を形成し、このワークチャックの端面に上記表
面材を介してワークを真空吸着し、このワークを砥石機
構で精密研削し、上記ワークチャックの表面材外周部に
研削屑除去用の洗浄液を上記ワークの外周端に向かって
吐出する洗浄液吐出路を設け、この吐出路の吐出端にワ
ークチャックと表面材取着面との間へ洗浄液を均一に吐
出させる有孔弾性部材を設けたことを特徴とする研削装
置である。

【００１５】第３の発明は、ワークチャックに真空吸着
したワークの半径よりも小さい直径の砥石で、ワークの
周端部を環状に残した状態で精密研削し、このワーク周
端部を残して必要な仕上げ面が形成された後、上記突堤
状に残った周端部を研削除去することを特徴とする精密
研削方法である。

【００１６】第４の発明は、上記ワークチャックは、そ
の下端面を真空吸着面としてワークを真空吸着し、上記
砥石はワークの下面を研削仕上げ面としてワーク下部側
から精密研削することを特徴とする請求項３に記載の精
密研削方法である。

【００１７】

【作用】いずれの発明であっても、ワークチャックの真
空吸着面とワークとの間へ、研削屑が混合した汚水が浸
入しようとしても、これを阻止することができる。しか
も、ワーク毎に、浸入阻止のための特別な作業および部
品が不要である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

【００１９】図２に示すように、いわゆる竪軸型の精密
研削装置が構成される。これは、固定の架台１上に一対
の砥石軸２ａ，２ｂが並設される。これら砥石軸２ａ，
２ｂは図示しない回転駆動源に連結され、上面に載設し
た砥石３ａ，３ｂを回転駆動する砥石機構４が構成され
る。

【００２０】ここでは、たとえば図において左側の砥石
３ａを、目の荒い荒どり砥石とし、右側の砥石３ｂを目
の細かい仕上砥石とする。それぞれの砥石３ａ，３ｂ
は、上面側を砥石面とすることは、勿論である。

【００２１】上記架台１上方部位には、架台１と平行に
設けられるとともに垂直に立てられ、この垂直面に一対
のレール５，５を取付けたレール台６が組立られる。上
記レール５，５には、図示しない駆動源に連結され、レ
ール台６と平行な垂直面を有するＸテーブル７が変位自
在に掛止される。すなわち、Ｘテーブル７は図において
左右方向に移動自在である。

【００２２】このＸテーブル７には、垂直方向に一対の
レール８，８が設けられるとともに、これらレール８，
８にＺテーブル９が変位自在に掛止される。このＺテー
ブル９には図示しない駆動機構が内蔵されていて、上下
方向に移動自在である。

【００２３】そして、Ｚテーブル９には、ワークチャッ
ク１０をその下面側に一体に備えたワーク軸１１が設け
られる。上記Ｘテーブル７の移動にともなうワークチャ
ック１０の中心部移動軌跡が、上記２つの砥石軸２ａ，
２ｂの中心部相互を結ぶ線と一致するよう、位置決め設
定される。上記ワーク軸１１は、ワークチャック１０を
回転駆動する駆動源と真空源を内蔵するとともに洗浄液
給水源に連通される。（以上、いずれも図示しない）

【００２４】図１に示すように、上記ワークチャック１
０には、その下面側に凹陥部１２が形成され、ここに柔
らかい表面材である粘着テープ１３が埋設される。上記
粘着テープ１３は、たとえばポリオレフィンテープであ
って、このテープ１３と凹陥部１２平面との間に粘着層
１４が形成される。

【００２５】さらに、ワークチャック１０には、粘着テ
ープ１３を介して真空吸着路１５が形成され、ここでは
図示しない真空源と連通する。上記真空吸着路１５の開
口端は、粘着テープ１３に設けられることになる。

【００２６】上記粘着テープ１３の外周端と間隙を存し
た部位に、洗浄液吐出路１６が設けられる。すなわち、
後述する研削作業中は、この洗浄液吐出路１６から常時
洗浄液が吐出され、研削にともなって生成される研削屑
を洗浄する。

【００２７】しかして、図１に示すように、ワークチャ
ック１０の下面である真空吸着面にワークであるシリコ
ンウエハＳを真空吸着する。シリコンウエハＳは柔らか
い表面材である粘着テープ１３に当接するから、この面
が傷付くことがない。

【００２８】上記シリコンウエハＳの直径は、上記荒ど
り砥石３ａおよび仕上砥石３ｂの直径よりも、ある程度
大きな直径とする。好ましくは、各砥石３ａ，３ｂの直
径をシリコンウエハＳ半径より５mm以上小さな直径で、
かつこの直径の７５％以上の大きさのものを選択すると
よい。

【００２９】そして、図２に示すように、Ｘテーブル７
を移動して荒どり砥石３ａの上方部位にワークチャック
１０を対向させ、Ｚテーブル９を降下移動させる。再び
図１に示すように、ワークチャック１０を回転駆動し
て、ここに真空吸着されるシリコンウエハＳを砥石３ａ
に当接させる。同時に上記砥石３ａを回転駆動すれば、
研削作業が行われる。

【００３０】ただし、厳密には、ワークチャック１０、
すなわちシリコンウエハＳの中心軸を、砥石３ａの中心
軸に対して偏心させる。回転する砥石３ａがシリコンウ
エハＳの周端部をある程度残し、たとえば５mm程度残し
た状態で、通常の研削作業をなす。

【００３１】シリコンウエハＳの下面周端部を残して研
削し、所定の荒どり研削をなしたら、この周端部に突堤
状に残った未研削部を研削除去する。シリコンウエハＳ
の研削面は平坦状の荒仕上げ面になる。

【００３２】そして今度は、上記シリコンウエハＳを仕
上砥石３ｂに対向させ、上述したような手段で周端部を
残して仕上研削をなす。所定量切り込んで仕上面を得た
ら、周端部に残った突堤部分を研削除去する。

【００３３】これらの作業を図示すると、図３に示すよ
うになる。すなわち、シリコンウエハＳの周端部を残し
て荒どり研削をなしたら、図でハッチングで示す部分で
ある周端突堤部ｍを除去し、さらに周端部を残して仕上
研削をなしたら、残った周端突堤部ｎを除去する。

【００３４】再び図１に示すように、いずれの作業中に
も洗浄液吐出路１６から洗浄液が供給され、そのままシ
リコンウエハＳの周端部に回り込んで流れ、下面側から
流下する。周端部に沿って残った突堤部ｍ，ｎが、砥石
３ａの研削面への浸入を阻止する。

【００３５】一方、上記砥石３ａ，３ｂの研削作業にと
もなって生成されるシリコンウエハＳの研削屑は、一
旦、砥石３ａ，３ｂの周端部とシリコンウエハＳの研削
端部との間に掻き出され、ここに流下する洗浄液に混合
して研削部分から流出する。

【００３６】シリコンウエハＳは勿論、砥石３ａ，３ｂ
も回転駆動されるから、遠心力による飛散の効果によ
り、研削屑が混合した洗浄液である汚水が研削面に残る
ことがない。それとともに、ミスト状になった汚水が浮
遊するが、上記洗浄液吐出路１６から常時吐出される洗
浄液が、シリコンウエハＳの外周端を流下して、ワーク
チャック１０とシリコンウエハＳ吸着面との間に汚水ミ
ストが浸入することを阻止する。

【００３７】このようにして、研削作業中に、シリコン
ウエハＳの研削面および真空吸着面に、汚水が付着する
ことがない。換言すれば、シリコンウエハＳを真空吸着
するワークチャック１０の真空吸着路１５が研削屑で詰
まることがなく、常に正常な作用をなす。

【００３８】なお図４に示すように、ワークチャック１
０Ａの洗浄液吐出路１６開口端に沿って有孔弾性部材で
あるスポンジ材１７を設けてもよい。このスポンジ材１
７を、ある程度ワークチャック１０Ａ下面から突出させ
ておけば、研削作業中はシリコンウエハＳの周端部に密
接する。（他の構成は、全て先に図１で示したものと同
様であるので、同番号を付して新たな説明は省略す
る。）

【００３９】ここでは、上記洗浄液吐出路１６から洗浄
液が吐出されることには変わりがない。この開口端をス
ポンジ材１７で閉成しているが、洗浄液が浸透してシリ
コンウエハＳの周端部へ流出することには支障がない。

【００４０】すなわち、研削屑を混合して流下する作用
は、先に説明した実施例のものと同様である。しかも、
上記スポンジ材１７は浮遊する汚水ミストがワークチャ
ック１０ＡのシリコンウエハＳ吸着面に浸入することを
確実に阻止する。図５に示すような、精密研削装置であ
ってもよい。

【００４１】この場合は、ワークであるシリコンウエハ
Ｓを真空吸着するワークチャック１０Ｂの吸着面を上面
側に向ける。吸着面には凹陥部２０が設けられ、この周
端部に沿ってスポンジ材２１が設けられる。スポンジ材
２１の内周側には、柔らかい表面材である粘着テープと
同様のパッド２２が設けられる。

【００４２】上記パッド２２の厚さは、凹陥部２０の深
さ寸法と同一、もしくは極くわずか厚い寸法（０．１mm
程度）でよいが、上記スポンジ材２１は凹陥部２０より
厚い寸法で、吸着面から突出（０．２mm程度）する。そ
してこのスポンジ材２１に連通するように、ワークチャ
ック１０Ｂには純水を吐出する純水吐出路２３が設けら
れる。

【００４３】上記純水吐出路２３の開口端位置は、ワー
クチャック１０Ｂに吸着されるシリコンウエハＳの周端
部位置と一致するよう設定する。上記パッド２２を介し
て図示しない真空源に連通する真空吸着路２４が形成さ
れる。

【００４４】この真空吸着路２４は、凹陥部２０の周端
から３mm程度内側にあり、シリコンウエハＳの周端から
２mm程度内側の位置になる。また、ワークチャック１０
Ｂの中心部に対向する位置にも真空吸着路２５を開口さ
せる。

【００４５】上記ワークチャック１０Ｂは、このような
構成であり、シリコンウエハＳをパッド２２を介して真
空吸着する。図示するように、シリコンウエハＳの周端
部にスポンジ材２１の一部がかかり、この部分のスポン
ジ材２１は圧縮変形する。スポンジ材２１の他の部分で
ある外周部はそのままであるから、ここでシリコンウエ
ハＳの周端部を覆う。

【００４６】しかして、砥石３ｃを降下してシリコンウ
エハＳ上面に当接させ、互いに回転駆動することにより
研削作業をなす。このときは、通常の研削作業をなせば
よい。すなわち、シリコンウエハＳの周端部から順に研
削でき、最終的に全面に亘って一様な仕上げ面を得る。

【００４７】研削作業中は、純水吐出路２３から純水が
吐出される。この純水はスポンジ材２１に導かれ、ここ
から上方に噴出してシリコンウエハＳの周端部を均一に
濡らす。純水の一部は周端側の真空吸着路２５に浸透し
て吸い込まれるが、研削屑を含まない純水であるので、
真空吸着に支障がない。いずれにしても、純水吐出路２
３から吐出される純水で、研削屑がシリコンウエハＳと
ワークチャック１０Ｂ吸着面との間への浸入を確実に阻
止する。この他、本発明の要旨を越えない範囲内で種々
の変形実施が可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、ワークチャックの下端面に柔らかい表面材を取着す
るとともにこの表面材を介して真空吸着路を形成し、こ
のワークチャックの下端面に上記表面材を介してワーク
を真空吸着して、この研削仕上げ面を下面側にし、この
ワークに対して、ワークチャックの下方部位からワーク
下面を砥石機構で精密研削し、上記ワークチャック表面
材の外周部に研削屑除去用の洗浄液を上記ワークの外周
端に向かって吐出する洗浄液吐出路を設けた精密研削装
置である。

【００４９】第２の発明によれば、ワークチャックの端
面に柔らかい表面材を取着するとともにこの表面材を介
して真空吸着路を形成し、このワークチャックの端面に
上記表面材を介してワークを真空吸着し、このワークを
砥石機構で精密研削し、上記ワークチャックの表面材外
周部に研削屑除去用の洗浄液を上記ワークの外周端に向
かって吐出する洗浄液吐出路を設け、この吐出路の吐出
端にワークチャックと表面材取着面との間へ洗浄液を均
一に吐出させる有孔弾性部材を設けた精密研削装置であ
る。

【００５０】第３の発明によれば、ワークチャックに真
空吸着したワークの直径よりも小さい半径の砥石で、ワ
ークの周端部を環状に残した状態で精密研削し、このワ
ーク周端部を残して必要な仕上げ面が形成された後、上
記突堤状に残った周端部を研削除去することを特徴とす
る精密研削方法法である。

【００５１】第４の発明によれば、上記ワークチャック
は、その下端面を真空吸着面としてワークを真空吸着
し、上記砥石はワークの下面を研削仕上げ面としてワー
ク下部側から精密研削することを特徴とする請求項３に
記載の精密研削方法である。

【００５２】したがって、いずれの発明においても、研
削作業に先立つ個々のワークに対する特別な作業が不要
であり、かつそのための部品が不要となり、作業性の向
上と、経費の抑制化に役立つ効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、精密研削装置の研削
作用を説明する図。

【図２】同実施例の、精密研削装置を模式的に示す図。

【図３】同実施例の、ワークに対する研削作業を順に説
明する図。

【図４】本発明の他の実施例を示す、精密研削装置の研
削作用を説明する図。

【図５】さらに他の実施例を示す、精密研削装置の研削
作用を説明する図。

【図６】本発明の従来例を示す、精密研削装置の研削作
用を説明する図。

【符号の説明】

１３…表面材（粘着テープ）、１５…真空吸着路、１０
…ワークチャック、Ｓ…ワーク（シリコンウエハ）、４
…砥石機構、３ａ…荒どり砥石、３ｂ…仕上砥石、１６
…洗浄液吐出路、１７…有孔弾性部材（スポンジ材）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その下端面に柔らかい表面材が取着される
   とともにこの表面材を介して真空吸着路が形成されるワ
   ークチャックと、このワークチャックの下端面に上記表
   面材を介して真空吸着され、かつ研削仕上げ面を下面側
   にしたワークに対し、ワークチャックの下方部位からワ
   ーク下面を精密研削する砥石機構と、上記ワークチャッ
   クの表面材外周部に設けられ研削屑除去用の洗浄液を上
   記ワークの外周端に向かって吐出する洗浄液吐出路とを
   具備したことを特徴とする研削装置。
2. 【請求項２】その端面に柔らかい表面材が取着されると
   ともにこの表面材を介して真空吸着路が形成されるワー
   クチャックと、このワークチャックの端面に上記表面材
   を介して真空吸着されるワークに対し、ワークを精密研
   削する砥石機構と、上記ワークチャックの表面材外周部
   に設けられ研削屑除去用の洗浄液を上記ワークの外周端
   に向かって吐出する洗浄液吐出路と、この洗浄液吐出路
   の吐出端に設けられワークチャックと表面材取着面との
   間へ洗浄液を均一に吐出させる有孔弾性部材を具備した
   ことを特徴とする研削装置。
3. 【請求項３】ワークチャックに真空吸着したワークの半
   径よりも小さい直径の砥石で、ワークの周端部を環状に
   残した状態で精密研削し、このワーク周端部を残して必
   要な仕上げ面が形成された後、上記突堤状に残った周端
   部を研削除去することを特徴とする精密研削方法。
4. 【請求項４】上記ワークチャックは、その下端面を真空
   吸着面としてワークを真空吸着し、上記砥石はワークの
   下面を研削仕上げ面としてワーク下部側から精密研削す
   ることを特徴とする請求項３に記載の精密研削方法。