JPH09155705A - 表面加工方法及びその装置 - Google Patents
表面加工方法及びその装置Info
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- JPH09155705A JPH09155705A JP7320580A JP32058095A JPH09155705A JP H09155705 A JPH09155705 A JP H09155705A JP 7320580 A JP7320580 A JP 7320580A JP 32058095 A JP32058095 A JP 32058095A JP H09155705 A JPH09155705 A JP H09155705A
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
- B24B7/04—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor involving a rotary work-table
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B7/10—Single-purpose machines or devices
- B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
- B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
- B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
- B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
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- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】砥石幅全面の砥粒を被加工物面全面に作用させ
ることができる表面加工方法及びその装置の提供。 【解決手段】ウェーハ20を砥石18の軸心O3 に対し
て偏心した軸心O1 を中心に自転させるとともに、ウェ
ーハ20の軸心O1 及び砥石18の軸心O3 に対して偏
心した軸心O2 を中心に公転させた状態で、前記砥石1
8を前記ウェーハ20の表面に押し付ける。これによ
り、砥石18の砥石幅全面の砥粒をウェーハ20の表面
全面に作用させることができる。
ることができる表面加工方法及びその装置の提供。 【解決手段】ウェーハ20を砥石18の軸心O3 に対し
て偏心した軸心O1 を中心に自転させるとともに、ウェ
ーハ20の軸心O1 及び砥石18の軸心O3 に対して偏
心した軸心O2 を中心に公転させた状態で、前記砥石1
8を前記ウェーハ20の表面に押し付ける。これによ
り、砥石18の砥石幅全面の砥粒をウェーハ20の表面
全面に作用させることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表面加工方法及びそ
の装置に係り、特に半導体材料やセラミックス、ガラス
等の硬脆性材料の表面加工方法及びその装置に関する。
の装置に係り、特に半導体材料やセラミックス、ガラス
等の硬脆性材料の表面加工方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体材料やセラミックス等の硬脆性材
料の鏡面加工では、主にラッピングやポリッシング等の
遊離砥粒加工が用いられている。しかし、これらの遊離
砥粒加工は、平滑度の高い鏡面を得るには向いている
が、高生産性や高い形状精度が要求される加工には不向
きである。また、高生産性を得るために多数枚同時に加
工しているため、装置が大型化し今後更に大口径化する
には、装置の大きさ、定盤の精度維持等の点で問題があ
る。しかも、遊離砥粒加工は作業性が悪く、高能率が劣
るという欠点も有している。
料の鏡面加工では、主にラッピングやポリッシング等の
遊離砥粒加工が用いられている。しかし、これらの遊離
砥粒加工は、平滑度の高い鏡面を得るには向いている
が、高生産性や高い形状精度が要求される加工には不向
きである。また、高生産性を得るために多数枚同時に加
工しているため、装置が大型化し今後更に大口径化する
には、装置の大きさ、定盤の精度維持等の点で問題があ
る。しかも、遊離砥粒加工は作業性が悪く、高能率が劣
るという欠点も有している。
【0003】これらの問題を解決するために、前記ラッ
ピングやポリッシング等の枚葉毎での遊離砥粒加工装
置、更には固定砥粒加工への転換が期待されている。
ピングやポリッシング等の枚葉毎での遊離砥粒加工装
置、更には固定砥粒加工への転換が期待されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の固定砥粒加工
は、被加工物の回転中心に合致した砥石半径の砥粒しか
被加工物の中心を加工しないため、砥石幅が大きく取れ
ず、加工スピードを上げると各砥粒に働く研削抵抗が大
きくなるという欠点があった。また、砥石の状態(形状
や目立て状況)により精度変化が大きく、鏡面加工には
適用することができないという欠点があった。
は、被加工物の回転中心に合致した砥石半径の砥粒しか
被加工物の中心を加工しないため、砥石幅が大きく取れ
ず、加工スピードを上げると各砥粒に働く研削抵抗が大
きくなるという欠点があった。また、砥石の状態(形状
や目立て状況)により精度変化が大きく、鏡面加工には
適用することができないという欠点があった。
【0005】さらに、同一砥粒が同一軌跡上を動くた
め、回転数等の条件を変化させても、大幅な運動形態の
変更はできないとともに、同一砥粒が被加工物の回転中
心に集中し、他の部分の砥粒は中心を通らないため、面
内での加工歪層にバラツキを発生させるという欠点があ
った。本発明はこのような事情を鑑みてなされたもの
で、砥石幅全面の砥粒を被加工物面全面に作用させるこ
とができる表面加工方法及びその装置を提供することを
目的とする。
め、回転数等の条件を変化させても、大幅な運動形態の
変更はできないとともに、同一砥粒が被加工物の回転中
心に集中し、他の部分の砥粒は中心を通らないため、面
内での加工歪層にバラツキを発生させるという欠点があ
った。本発明はこのような事情を鑑みてなされたもの
で、砥石幅全面の砥粒を被加工物面全面に作用させるこ
とができる表面加工方法及びその装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
るために、回転するカップ型の砥石に被加工物を押しつ
けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法におい
て、前記被加工物を前記砥石の回転中心に対して偏心し
た位置を中心に回転させるとともに、前記被加工物の回
転中心及び前記砥石の回転中心に対して偏心した回転中
心を中心に前記被加工物を公転させながら前記被加工物
の表面を加工することを特徴とする。
るために、回転するカップ型の砥石に被加工物を押しつ
けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法におい
て、前記被加工物を前記砥石の回転中心に対して偏心し
た位置を中心に回転させるとともに、前記被加工物の回
転中心及び前記砥石の回転中心に対して偏心した回転中
心を中心に前記被加工物を公転させながら前記被加工物
の表面を加工することを特徴とする。
【0007】本発明によれば、被加工物は、砥石の回転
中心に対して偏心した位置を中心に自転するとともに、
被加工物の回転中心及び砥石の回転中心に対して偏心し
た回転中心を中心に公転しながら、その表面に回転する
砥石が押しつけられて加工される。このような運動を行
うことにより、砥石の砥石幅全面の砥粒を被加工物の表
面全面に作用させることができる。
中心に対して偏心した位置を中心に自転するとともに、
被加工物の回転中心及び砥石の回転中心に対して偏心し
た回転中心を中心に公転しながら、その表面に回転する
砥石が押しつけられて加工される。このような運動を行
うことにより、砥石の砥石幅全面の砥粒を被加工物の表
面全面に作用させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る表面加工方法及びその装置の好ましい実施の形態につ
いて詳説する。図1は、本発明に係る表面加工装置の実
施の形態の構成を示す側面断面図である。同図に示すよ
うに、前記表面加工装置10は、主として、砥石18を
回転駆動する砥石回転駆動部12と、ウェーハ20を回
転駆動するウェーハ回転駆動部14とから構成される。
る表面加工方法及びその装置の好ましい実施の形態につ
いて詳説する。図1は、本発明に係る表面加工装置の実
施の形態の構成を示す側面断面図である。同図に示すよ
うに、前記表面加工装置10は、主として、砥石18を
回転駆動する砥石回転駆動部12と、ウェーハ20を回
転駆動するウェーハ回転駆動部14とから構成される。
【0009】前記砥石回転駆動部12は、ウェーハ回転
駆動部14の上方に設けられ、図示しないモータに駆動
されて回転する砥石テーブル16を有している。この砥
石テーブル16は、円盤状に形成され、図示しない昇降
装置に設けられている。そして、前記昇降装置を駆動す
ることにより、図中上下方向に昇降移動する。前記砥石
テーブル16の下面には、カップ型に形成された砥石1
8が砥石テーブル16と同軸O3 上に固定されている。
この砥石18には、極微粒ダイヤモンドホイール砥石が
用いられ、ドーナツ状の下端面をウェーハ20の表面に
押し当てることにより、ウェーハ20の表面を研削す
る。
駆動部14の上方に設けられ、図示しないモータに駆動
されて回転する砥石テーブル16を有している。この砥
石テーブル16は、円盤状に形成され、図示しない昇降
装置に設けられている。そして、前記昇降装置を駆動す
ることにより、図中上下方向に昇降移動する。前記砥石
テーブル16の下面には、カップ型に形成された砥石1
8が砥石テーブル16と同軸O3 上に固定されている。
この砥石18には、極微粒ダイヤモンドホイール砥石が
用いられ、ドーナツ状の下端面をウェーハ20の表面に
押し当てることにより、ウェーハ20の表面を研削す
る。
【0010】以上の構成により、前記極微粒ダイヤモン
ドホイール砥石18は、図示しないモータを駆動するこ
とにより軸心O3 を中心に回転し、図示しない昇降装置
を駆動することにより、図中上下方向に昇降移動する。
一方、前記ウェーハ回転駆動部14は、前記砥石回転駆
動部12の下方に設けられ、被加工物であるウェーハ2
0を支持するウェーハテーブル22を有している。この
ウェーハテーブル22は、円盤状に形成されており、そ
の上面部に前記ウェーハ20を真空吸着して固定する。
ドホイール砥石18は、図示しないモータを駆動するこ
とにより軸心O3 を中心に回転し、図示しない昇降装置
を駆動することにより、図中上下方向に昇降移動する。
一方、前記ウェーハ回転駆動部14は、前記砥石回転駆
動部12の下方に設けられ、被加工物であるウェーハ2
0を支持するウェーハテーブル22を有している。この
ウェーハテーブル22は、円盤状に形成されており、そ
の上面部に前記ウェーハ20を真空吸着して固定する。
【0011】前記ウェーハテーブル22の下面には、ウ
ェーハテーブル22と同軸O1 上にスピンドル24が連
結されている。スピンドル24は、円筒状に形成された
軸受26の内周部に回動自在に支持されている。前記軸
受26は、その上端部に形成されたフランジ26Aを介
して回転テーブル28にボルト30、30、…でボルト
止めされている。ここで、図2(図1のA−A断面図)
に示すように、前記軸受26の軸心O2 は、前記回転テ
ーブル28の軸心O1 と同軸上に設けられておらず、軸
間距離(O1 −O2 )がrだけ偏心した位置に設けられ
ている。
ェーハテーブル22と同軸O1 上にスピンドル24が連
結されている。スピンドル24は、円筒状に形成された
軸受26の内周部に回動自在に支持されている。前記軸
受26は、その上端部に形成されたフランジ26Aを介
して回転テーブル28にボルト30、30、…でボルト
止めされている。ここで、図2(図1のA−A断面図)
に示すように、前記軸受26の軸心O2 は、前記回転テ
ーブル28の軸心O1 と同軸上に設けられておらず、軸
間距離(O1 −O2 )がrだけ偏心した位置に設けられ
ている。
【0012】前記回転テーブル28は、円盤状に形成さ
れており、図1に示すように、その下面部の同軸上に円
筒状に形成された脚部32が形成されている。この脚部
32は、表面加工装置10の本体フレーム10Aに形成
された略同径の孔34Aに嵌入されている。一方、前記
回転テーブル28は、前記本体フレーム10Aの上面に
設置されたリング状に形成された脱輪防止部材35に係
止されて、上下方向及び横方向の移動が規制されてい
る。したがって、前記回転テーブル28は、前記本体フ
レーム10Aに対して回転のみ行うことができる。な
お、31は、切り屑等が装置本体内に入り込むのを防止
する蓋部材であり、回転テーブル28に設けられ、回転
テーブル28とともに回転する。また、33は、シール
部材であり、前記蓋部材31と同様に切り屑等が装置本
体内に入り込むのを防止する。
れており、図1に示すように、その下面部の同軸上に円
筒状に形成された脚部32が形成されている。この脚部
32は、表面加工装置10の本体フレーム10Aに形成
された略同径の孔34Aに嵌入されている。一方、前記
回転テーブル28は、前記本体フレーム10Aの上面に
設置されたリング状に形成された脱輪防止部材35に係
止されて、上下方向及び横方向の移動が規制されてい
る。したがって、前記回転テーブル28は、前記本体フ
レーム10Aに対して回転のみ行うことができる。な
お、31は、切り屑等が装置本体内に入り込むのを防止
する蓋部材であり、回転テーブル28に設けられ、回転
テーブル28とともに回転する。また、33は、シール
部材であり、前記蓋部材31と同様に切り屑等が装置本
体内に入り込むのを防止する。
【0013】前記回転テーブル28の脚部32下端部に
は、歯車34が脚部32と同軸上にボルト36、36、
…で固定されている。この歯車34には、図示しない回
転駆動源に連結されたタイミングベルト38が巻き掛け
られている(図3参照)。したがって、前記回転テーブ
ル28は、前記図示しない回転駆動源を駆動することに
より、前記タイミングベルト38を介してその回転が伝
達され、回転する。
は、歯車34が脚部32と同軸上にボルト36、36、
…で固定されている。この歯車34には、図示しない回
転駆動源に連結されたタイミングベルト38が巻き掛け
られている(図3参照)。したがって、前記回転テーブ
ル28は、前記図示しない回転駆動源を駆動することに
より、前記タイミングベルト38を介してその回転が伝
達され、回転する。
【0014】ところで、前記軸受26は、回転テーブル
28に固定されているので、前記回転テーブル28が回
転すると、その回転テーブル28の回転に伴って回転す
る。しかしながら、図2に示すように、前記軸受26の
軸心O1 と回転テーブル28の軸心O2 は、一致してい
ない。このため、軸受26は、回転テーブル28と同軸
上を回転するのではなく、回転テーブル28の軸心O2
を中心とした円C上を回転する。すなわち、軸受26
は、回転テーブル28の軸心O2 を中心とした、公転半
径rの円C上を公転する。
28に固定されているので、前記回転テーブル28が回
転すると、その回転テーブル28の回転に伴って回転す
る。しかしながら、図2に示すように、前記軸受26の
軸心O1 と回転テーブル28の軸心O2 は、一致してい
ない。このため、軸受26は、回転テーブル28と同軸
上を回転するのではなく、回転テーブル28の軸心O2
を中心とした円C上を回転する。すなわち、軸受26
は、回転テーブル28の軸心O2 を中心とした、公転半
径rの円C上を公転する。
【0015】したがって、前記軸受26に支持されたス
ピンドル24(軸心O1 )も、回転テーブル28の軸心
O2 を中心とした、公転半径rの円C上を公転する。前
記公転するスピンドル24は、自転も行う。図1に示す
ように、前記スピンドル24の下端部には、スピンドル
24と同軸上にギア40が設けられている。このギア4
0は、インターナルギア42に噛合されており、インタ
ーナルギア42は、カップ状に形成された連結部材44
を介して、表面加工装置10の本体フレーム10B上に
設置されたモータ46の回転軸48に連結されている。
ピンドル24(軸心O1 )も、回転テーブル28の軸心
O2 を中心とした、公転半径rの円C上を公転する。前
記公転するスピンドル24は、自転も行う。図1に示す
ように、前記スピンドル24の下端部には、スピンドル
24と同軸上にギア40が設けられている。このギア4
0は、インターナルギア42に噛合されており、インタ
ーナルギア42は、カップ状に形成された連結部材44
を介して、表面加工装置10の本体フレーム10B上に
設置されたモータ46の回転軸48に連結されている。
【0016】ここで、前記インターナルギア42の軸
は、前記回転テーブル28と同軸O2上に設置されてい
るので、ギア40の中心O1 は、図4(図1のC−C断
面図)に示すように、インターナルギア42と同心の円
C上を移動する。これにより、ギア40は、常にインタ
ーナルギア42と噛合する。したがって、前記スピンド
ル24は、前記モータ46を駆動することにより、その
モータ46の回転が、インターナルギア42とギア40
を介して伝達され、回転(自転)する。
は、前記回転テーブル28と同軸O2上に設置されてい
るので、ギア40の中心O1 は、図4(図1のC−C断
面図)に示すように、インターナルギア42と同心の円
C上を移動する。これにより、ギア40は、常にインタ
ーナルギア42と噛合する。したがって、前記スピンド
ル24は、前記モータ46を駆動することにより、その
モータ46の回転が、インターナルギア42とギア40
を介して伝達され、回転(自転)する。
【0017】以上の構成により、前記ウェーハ20は、
モータ46を駆動することにより自転し、図示しない回
転駆動源を駆動することにより公転する。前記の如く構
成された本発明に係る表面加工装置の実施の形態の作用
は次の通りである。まず、ウェーハ20とウェーハテー
ブル22との心合わせをし、その後ウェーハ20を真空
吸着してウェーハテーブル22上に固定する。
モータ46を駆動することにより自転し、図示しない回
転駆動源を駆動することにより公転する。前記の如く構
成された本発明に係る表面加工装置の実施の形態の作用
は次の通りである。まず、ウェーハ20とウェーハテー
ブル22との心合わせをし、その後ウェーハ20を真空
吸着してウェーハテーブル22上に固定する。
【0018】次に、砥石テーブル16を軸心O3 を中心
に回転駆動して砥石18を回転させる。これと同時に、
ウェーハテーブル22を回転駆動してウェーハ20を軸
心O 1 を中心に自転させるとともに、回転テーブル28
を回転駆動してウェーハ20を軸心O2 を中心に公転さ
せる。次に、砥石18を回転させ、ウェーハ20を自・
公転させた状態で、砥石テーブル16を下降させ、砥石
18の下面をウェーハ20の表面に押し付ける。これに
より、ウェーハ20は、その表面を前記砥石18に研削
加工される。
に回転駆動して砥石18を回転させる。これと同時に、
ウェーハテーブル22を回転駆動してウェーハ20を軸
心O 1 を中心に自転させるとともに、回転テーブル28
を回転駆動してウェーハ20を軸心O2 を中心に公転さ
せる。次に、砥石18を回転させ、ウェーハ20を自・
公転させた状態で、砥石テーブル16を下降させ、砥石
18の下面をウェーハ20の表面に押し付ける。これに
より、ウェーハ20は、その表面を前記砥石18に研削
加工される。
【0019】ここで、前記の如く研削されるウェーハ2
0において、砥粒がどのように仕上げ面を形成し、どれ
だけの砥粒が研削に関与するかを説明する。図5に示す
ように、砥石18上に固定した座標系O3 −X3 Y3 に
おける砥粒Mの角速度をω3 、ウェーハ20の公転中心
O2 の座標を(−a、0)、ウェーハ20の公転中心O
2 上に固定した座標系O2 −X2 Y2 におけるウェーハ
20の自転中心O1 の角速度をω2 、自転中心O1 にお
けるウェーハ20の座標系O 1 −X0 Y0 の角速度をω
1 、また、時刻t=0における砥石18上の任意の砥粒
Mの位置を極座標で(R、θ)、ウェーハ20の自転中
心O1 の位置を(r、ε)とすると、ウェーハ20の座
標系O1 −X0 Y0 における切削軌跡の運動方程式は、
次式で得られる。
0において、砥粒がどのように仕上げ面を形成し、どれ
だけの砥粒が研削に関与するかを説明する。図5に示す
ように、砥石18上に固定した座標系O3 −X3 Y3 に
おける砥粒Mの角速度をω3 、ウェーハ20の公転中心
O2 の座標を(−a、0)、ウェーハ20の公転中心O
2 上に固定した座標系O2 −X2 Y2 におけるウェーハ
20の自転中心O1 の角速度をω2 、自転中心O1 にお
けるウェーハ20の座標系O 1 −X0 Y0 の角速度をω
1 、また、時刻t=0における砥石18上の任意の砥粒
Mの位置を極座標で(R、θ)、ウェーハ20の自転中
心O1 の位置を(r、ε)とすると、ウェーハ20の座
標系O1 −X0 Y0 における切削軌跡の運動方程式は、
次式で得られる。
【0020】
【数1】 X=R・cos{θ−ε−(ω1 +ω2 −ω3 )・t}−r・cos(ω1 ・ t)+a・cos(ε+(ω1 +ω2 )・t} Y=R・sin{θ−ε−(ω1 +ω2 −ω3 )・t}+r・sin(ω1 ・ t)−a・sin(ε+(ω1 +ω2 )・t} ……(1) 図6〜図10は、前記式(1)で計算した、本発明に係
る表面加工方法による加工中の砥粒の切削軌跡である。
なお、図中、ω1 はウェーハ20の自転回転数、ω2 は
ウェーハ20の公転回転数、ω3 は砥石18の自転回転
数であり、Rは解析対象とする砥粒の砥石中心O3 から
の距離である。
る表面加工方法による加工中の砥粒の切削軌跡である。
なお、図中、ω1 はウェーハ20の自転回転数、ω2 は
ウェーハ20の公転回転数、ω3 は砥石18の自転回転
数であり、Rは解析対象とする砥粒の砥石中心O3 から
の距離である。
【0021】図7、図8は、ウェーハ20の自転速度ω
1 、公転速度ω2 が共に同じで、砥石の角速度ω3 が異
なる場合の砥粒の切れ刃の切削軌跡であり、同図から、
砥石18の角速度ω3 のみを増加させると、砥粒による
切削軌跡の条痕数が増えることが解る。また、自転又は
公転の角速度を変えることにより、研削条痕の曲率が変
化することが解る。
1 、公転速度ω2 が共に同じで、砥石の角速度ω3 が異
なる場合の砥粒の切れ刃の切削軌跡であり、同図から、
砥石18の角速度ω3 のみを増加させると、砥粒による
切削軌跡の条痕数が増えることが解る。また、自転又は
公転の角速度を変えることにより、研削条痕の曲率が変
化することが解る。
【0022】以上のことより、砥石18の角速度ω3 を
上げ、ウェーハ20の公転角速度ω 2 を変化させること
により、加工面の粗さの改善を図ることができることが
解る。図8〜図10は、砥石18上の半径の異なる砥粒
の切削軌跡を表している。図6の条件下では砥石面全て
の砥粒がウェーハ20の中心O1 を含めた全面を運動
し、且つ中心O1 に集中していないことが解る。
上げ、ウェーハ20の公転角速度ω 2 を変化させること
により、加工面の粗さの改善を図ることができることが
解る。図8〜図10は、砥石18上の半径の異なる砥粒
の切削軌跡を表している。図6の条件下では砥石面全て
の砥粒がウェーハ20の中心O1 を含めた全面を運動
し、且つ中心O1 に集中していないことが解る。
【0023】このことより、砥粒が、砥石面内のどこの
位置にあっても常に加工面の平面度を維持し、且つ砥石
面の平坦度を維持した加工を行うことができることが解
る。また、これにより、砥石面積を広くとれるととも
に、切り刃1個あたりの研削抵抗が減少するため、生産
性を向上させ、かつ加工歪の少ない加工を行うこと可能
になる。
位置にあっても常に加工面の平面度を維持し、且つ砥石
面の平坦度を維持した加工を行うことができることが解
る。また、これにより、砥石面積を広くとれるととも
に、切り刃1個あたりの研削抵抗が減少するため、生産
性を向上させ、かつ加工歪の少ない加工を行うこと可能
になる。
【0024】参考のため、従来の自転研削法(ウェーハ
20が自転のみを行い公転運動を行わない加工法)での
切削軌跡を図11(a)〜(c)に示す。同図からも解
るように、従来の自転研削法では、r=aの点にある砥
粒以外の砥粒は、ウェーハ20の中心O1 を通らないた
め、悪条件の砥粒がr>aやr<aの部分にある場合に
は、中心O1 部分に段差ができる。このため、刃幅を広
くとれない。また、r=aの砥粒軌跡がウェーハ20の
中心O1 に集中するため、加工歪の点で問題が発生する
ことが予測される。
20が自転のみを行い公転運動を行わない加工法)での
切削軌跡を図11(a)〜(c)に示す。同図からも解
るように、従来の自転研削法では、r=aの点にある砥
粒以外の砥粒は、ウェーハ20の中心O1 を通らないた
め、悪条件の砥粒がr>aやr<aの部分にある場合に
は、中心O1 部分に段差ができる。このため、刃幅を広
くとれない。また、r=aの砥粒軌跡がウェーハ20の
中心O1 に集中するため、加工歪の点で問題が発生する
ことが予測される。
【0025】ここで、砥石18の砥石上にある全ての砥
粒が、ウェーハ20の表面上を運動するための条件につ
いて説明する。ウェーハ20の半径をRW 、公転半径を
rO 、砥石18の外周半径をRH 、内周半径rH 、ウェ
ーハ20の公転中心O2 と砥石18の回転中心O3 との
軸間距離をaとする。
粒が、ウェーハ20の表面上を運動するための条件につ
いて説明する。ウェーハ20の半径をRW 、公転半径を
rO 、砥石18の外周半径をRH 、内周半径rH 、ウェ
ーハ20の公転中心O2 と砥石18の回転中心O3 との
軸間距離をaとする。
【0026】図12に示すように、RH >(a+rO )
の場合、すなわち、砥石18の外周半径RH が、軸間距
離aと公転半径rO との和(a+rO )よりも大きい場
合(図中二点破線L1 で示す状態)、砥石18の外周半
径RH 上にある砥粒は、中心部近傍を通過しない。この
ため、中心部近傍に円形のスリ残しを生じる。また、内
周半径rH <(a−rO )の場合、すなわち、砥石18
の内周半径rH が、軸間距離aと公転半径rO との差
(a−rO )よりも小さい場合(図中破線L2 で示す状
態)も、砥石18の内周半径rH 上にある砥粒は、中心
部近傍を通過しない。このため、前記同様中心部近傍に
円形のスリ残しを生じる。
の場合、すなわち、砥石18の外周半径RH が、軸間距
離aと公転半径rO との和(a+rO )よりも大きい場
合(図中二点破線L1 で示す状態)、砥石18の外周半
径RH 上にある砥粒は、中心部近傍を通過しない。この
ため、中心部近傍に円形のスリ残しを生じる。また、内
周半径rH <(a−rO )の場合、すなわち、砥石18
の内周半径rH が、軸間距離aと公転半径rO との差
(a−rO )よりも小さい場合(図中破線L2 で示す状
態)も、砥石18の内周半径rH 上にある砥粒は、中心
部近傍を通過しない。このため、前記同様中心部近傍に
円形のスリ残しを生じる。
【0027】したがって、砥石18の砥石面上にある全
ての砥粒がウェーハ20の表面上を運動するための条件
は、次式の通りとなる。
ての砥粒がウェーハ20の表面上を運動するための条件
は、次式の通りとなる。
【0028】
【数2】 (a−rO )≦rH 且つ RW −(a+rO )≦rH ……(2) この結果、砥石幅は、最大、公転半径rO の2倍までと
れることが解る。したがって、ウェーハ20の公転中心
O2 と砥石18の自転中心O3 の軸間距離aとウェーハ
20の公転半径r0 が決定すれば、使用可能な砥石18
の砥石幅は、自ずと決定される。すなわち、砥石18の
砥石幅は、ウェーハ20の公転中心O2からウェーハ2
0の公転半径±r0 の範囲内に設定すればよい。
れることが解る。したがって、ウェーハ20の公転中心
O2 と砥石18の自転中心O3 の軸間距離aとウェーハ
20の公転半径r0 が決定すれば、使用可能な砥石18
の砥石幅は、自ずと決定される。すなわち、砥石18の
砥石幅は、ウェーハ20の公転中心O2からウェーハ2
0の公転半径±r0 の範囲内に設定すればよい。
【0029】これにより、例えば、ウェーハ20の半径
RW が150mm、ウェーハ20の公転半径rO が20m
m、軸間距離aが100mmとすれば、砥石18は、外周
半径R H が120mm、内周半径rH が80mmのものを用
いれば、最も効率のよい安定した研削を行うことができ
る。このように、本発明に係る表面加工方法及びその装
置によれば、砥石18の幅を大きくし、砥石作用砥粒数
を多くすることができる。この結果、切削効率が向上
し、スループットが向上する。また、砥石18の幅を大
きくすることにより、砥粒1個当たりの研削負荷が軽減
し、加工歪深さを減少する。このことは、薄板加工に特
に有効である。
RW が150mm、ウェーハ20の公転半径rO が20m
m、軸間距離aが100mmとすれば、砥石18は、外周
半径R H が120mm、内周半径rH が80mmのものを用
いれば、最も効率のよい安定した研削を行うことができ
る。このように、本発明に係る表面加工方法及びその装
置によれば、砥石18の幅を大きくし、砥石作用砥粒数
を多くすることができる。この結果、切削効率が向上
し、スループットが向上する。また、砥石18の幅を大
きくすることにより、砥粒1個当たりの研削負荷が軽減
し、加工歪深さを減少する。このことは、薄板加工に特
に有効である。
【0030】また、砥石18の面全ての砥粒がウェーハ
20の面内を運動するので、加工面及び砥石面の平坦度
が向上する。この結果、研削面精度が安定する。さら
に、3回転体(ウェーハ20の自転、公転及び砥石18
の回転)のうち1つの回転数を変化させることにより、
様々な研削軌跡を作ることができ、この結果、面の均一
化や刃先の修正管理を簡便に行うことができる。また、
ウェーハ20の面内の砥粒軌跡(切削条痕)の曲率を小
さくすることができることにより、ウェーハ20の破損
強度を増すことができる。このことは、薄板加工に特に
有利である。
20の面内を運動するので、加工面及び砥石面の平坦度
が向上する。この結果、研削面精度が安定する。さら
に、3回転体(ウェーハ20の自転、公転及び砥石18
の回転)のうち1つの回転数を変化させることにより、
様々な研削軌跡を作ることができ、この結果、面の均一
化や刃先の修正管理を簡便に行うことができる。また、
ウェーハ20の面内の砥粒軌跡(切削条痕)の曲率を小
さくすることができることにより、ウェーハ20の破損
強度を増すことができる。このことは、薄板加工に特に
有利である。
【0031】また、砥粒の運動方向が無方向のため、加
工面の平面度や表面粗さの高精度化に有効な方法であ
る。また、砥石面積を大きくとれることにより、弾性ボ
ンドやラッピングテープ(ペーパ砥石等)での加工や遊
離砥粒での加工等の定圧研削への応用が可能である。こ
のとき、図1に示した表面加工装置10において、砥石
18の代わりに定盤をテーブル16に取り付け、定盤と
ウェーハ20との間に遊離砥粒を供給しながら、前記の
如く、ウェーハ20を自・公転させるとともに、定盤を
回転させて、その定盤をウェーハ20の表面に一定圧で
押しつけることにより、ラッピングを行うことができ
る。
工面の平面度や表面粗さの高精度化に有効な方法であ
る。また、砥石面積を大きくとれることにより、弾性ボ
ンドやラッピングテープ(ペーパ砥石等)での加工や遊
離砥粒での加工等の定圧研削への応用が可能である。こ
のとき、図1に示した表面加工装置10において、砥石
18の代わりに定盤をテーブル16に取り付け、定盤と
ウェーハ20との間に遊離砥粒を供給しながら、前記の
如く、ウェーハ20を自・公転させるとともに、定盤を
回転させて、その定盤をウェーハ20の表面に一定圧で
押しつけることにより、ラッピングを行うことができ
る。
【0032】また、図1の装置で砥石18の代わりに研
磨布を砥石テーブル16に取り付け、研磨布とウェーハ
20との間に遊離砥粒を供給しながら、前記の如く、ウ
ェーハ20を自・公転させるとともに、研磨布を回転さ
せて、その研磨布をウェーハ20の表面に一定圧で押し
つけることにより、本発明に係る表面加工装置をポリッ
シング又は化学加工研磨(CMP:Chemical Machining
Polishing)を行うことができる。
磨布を砥石テーブル16に取り付け、研磨布とウェーハ
20との間に遊離砥粒を供給しながら、前記の如く、ウ
ェーハ20を自・公転させるとともに、研磨布を回転さ
せて、その研磨布をウェーハ20の表面に一定圧で押し
つけることにより、本発明に係る表面加工装置をポリッ
シング又は化学加工研磨(CMP:Chemical Machining
Polishing)を行うことができる。
【0033】なお、本実施の形態では、ウェーハ20側
を自・公転させる構成としたが、図1の装置で砥石18
側を自・公転するように構成しても、同様の効果を得る
ことができる。すなわち、ウェーハ20の回転を軸心O
1 を中心とした自転のみとし、砥石18を軸心O3 を中
心に自転させるとともに、砥石18の軸心O3 及びウェ
ーハ20の軸心O1 と偏心した回転中心を中心に公転さ
せる。このことは、前記ラッピング装置やポリッシング
装置、CMP装置等において、砥石18に代えて定盤又
は研磨布を自・公転させる場合も同様である。
を自・公転させる構成としたが、図1の装置で砥石18
側を自・公転するように構成しても、同様の効果を得る
ことができる。すなわち、ウェーハ20の回転を軸心O
1 を中心とした自転のみとし、砥石18を軸心O3 を中
心に自転させるとともに、砥石18の軸心O3 及びウェ
ーハ20の軸心O1 と偏心した回転中心を中心に公転さ
せる。このことは、前記ラッピング装置やポリッシング
装置、CMP装置等において、砥石18に代えて定盤又
は研磨布を自・公転させる場合も同様である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させることがで
きる。これにより、砥石幅を大きくし、研削作用砥粒数
を多くすることができる。この結果、切削効率が向上
し、スループットが向上する。また、砥石幅を大きくす
ることにより、砥粒1個当たりの研削負荷が軽減し、加
工歪深さを減少する。
砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させることがで
きる。これにより、砥石幅を大きくし、研削作用砥粒数
を多くすることができる。この結果、切削効率が向上
し、スループットが向上する。また、砥石幅を大きくす
ることにより、砥粒1個当たりの研削負荷が軽減し、加
工歪深さを減少する。
【0035】また、砥石面全ての砥粒が被加工物の面内
を運動するので、加工面及び砥石面の平坦度が向上す
る。この結果、研削面精度が安定する。さらに、3回転
体のうち1つの回転数を変化させることにより、様々な
研削軌跡を作ることができ、この結果、面の均一化や刃
先の修正管理を簡便に行うことができる。また、被加工
物の面内の砥粒軌跡(切削条痕)の曲率を小さくするこ
とができることにより、被加工物の破損強度を増すこと
ができる。
を運動するので、加工面及び砥石面の平坦度が向上す
る。この結果、研削面精度が安定する。さらに、3回転
体のうち1つの回転数を変化させることにより、様々な
研削軌跡を作ることができ、この結果、面の均一化や刃
先の修正管理を簡便に行うことができる。また、被加工
物の面内の砥粒軌跡(切削条痕)の曲率を小さくするこ
とができることにより、被加工物の破損強度を増すこと
ができる。
【0036】また、砥石面積を大きくとれることによ
り、弾性ボンドやラッピングテープ(ペーパ砥石等)で
の加工や遊離砥粒での加工等の定圧研削への応用が可能
である。
り、弾性ボンドやラッピングテープ(ペーパ砥石等)で
の加工や遊離砥粒での加工等の定圧研削への応用が可能
である。
【図1】本発明に係る表面加工装置の実施の形態の構成
を示す側面断面図
を示す側面断面図
【図2】図1のA−A断面図
【図3】図1のB−B断面図
【図4】図1のC−C断面図
【図5】砥粒の切削軌跡の解析モデル
【図6】本発明に係る表面加工方法による加工中の砥粒
の切削軌跡
の切削軌跡
【図7】本発明に係る表面加工方法による加工中の砥粒
の切削軌跡
の切削軌跡
【図8】本発明に係る表面加工方法による加工中の砥粒
の切削軌跡
の切削軌跡
【図9】本発明に係る表面加工方法による加工中の砥粒
の切削軌跡
の切削軌跡
【図10】本発明に係る表面加工方法による加工中の砥
粒の切削軌跡
粒の切削軌跡
【図11】従来の自転研削法での加工中の砥粒の切削軌
跡
跡
【図12】砥石条件の解析モデル
10…表面加工装置 16…砥石テーブル 18…砥石 20…ウェーハ 22…ウェーハテーブル 24…スピンドル 26…軸受 34…歯車 38…タイミングベルト 40…ギア 42…インターナルギア 46…モータ
Claims (14)
- 【請求項1】 回転するカップ型の砥石に被加工物を押
しつけて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法に
おいて、 前記被加工物を前記砥石の回転中心に対して偏心した位
置を中心に回転させるとともに、前記被加工物の回転中
心及び前記砥石の回転中心に対して偏心した回転中心を
中心に前記被加工物を公転させながら前記被加工物の表
面を加工することを特徴とする表面加工方法。 - 【請求項2】 カップ型の砥石を支持するとともに、該
砥石を回転駆動する砥石テーブルと、 被加工物を支持するとともに、前記砥石テーブルの回転
中心と偏心した位置の回転中心をもって該被加工物を回
転駆動する被加工物テーブルと、 前記砥石テーブルの回転中心と偏心するとともに、前記
被加工物テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中心
をもって前記被加工物テーブルと連結され、該被加工物
テーブルを公転させる回転テーブルと、から成り、前記
被加工物テーブルで自転させるとともに前記回転テーブ
ルを公転させながら前記被加工物の表面を前記砥石で加
工することを特徴とする表面加工装置。 - 【請求項3】 回転するカップ型の砥石に被加工物を押
しつけて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法に
おいて、 前記被加工物を前記砥石の回転中心に対して偏心した位
置を中心に回転させるとともに、前記砥石の回転中心及
び前記被加工物の回転中心に対して偏心した回転中心を
中心に前記砥石を公転させながら前記被加工物の表面を
加工することを特徴とする表面加工方法。 - 【請求項4】 被加工物を支持するとともに、該被加工
物を回転駆動する被加工物テーブルと、 カップ型の砥石を支持するとともに、前記被加工物テー
ブルの回転中心と偏心した位置の回転中心をもって該砥
石を回転駆動する砥石テーブルと、 前記被加工物テーブルの回転中心と偏心するとともに、
前記砥石テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中心
をもって前記砥石テーブルと連結され、該砥石テーブル
を公転させる回転テーブルと、から成り、前記砥石テー
ブルで自転させるとともに前記回転テーブルを公転させ
ながら前記被加工物の表面を前記砥石で加工することを
特徴とする表面加工装置。 - 【請求項5】 回転するドーナツ状の定盤と被加工物と
の間に遊離砥粒を供給しながら、該定盤を前記被加工物
に押しつけて、該被加工物の表面を加工する表面加工方
法において、 前記被加工物を前記定盤の回転中心に対して偏心した位
置を中心に回転させるとともに、前記被加工物の回転中
心及び前記定盤の回転中心に対して偏心した回転中心を
中心に前記被加工物公転させながら前記被加工物の表面
を加工することを特徴とする表面加工方法。 - 【請求項6】 ドーナツ状の定盤を支持するとともに、
該定盤を回転駆動する砥石テーブルと、 被加工物を支持するとともに、前記定盤テーブルの回転
中心と偏心した位置の回転中心をもって該被加工物を回
転駆動する被加工物テーブルと、 前記定盤テーブルの回転中心と偏心するとともに、前記
被加工物テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中心
をもって前記被加工物テーブルと連結され、該被加工物
テーブルを公転させる回転テーブルと、から成り、前記
被加工物テーブルで自転させるとともに前記回転テーブ
ルを公転させながら前記被加工物の表面を前記定盤で加
工することを特徴とする表面加工装置。 - 【請求項7】 回転するドーナツ状の定盤に被加工物を
押しつけて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法
において、 前記被加工物を前記定盤の回転中心に対して偏心した位
置を中心に回転させるとともに、前記定盤の回転中心及
び前記被加工物の回転中心に対して偏心した回転中心を
中心に前記定盤を公転させながら前記被加工物の表面を
加工することを特徴とする表面加工方法。 - 【請求項8】 被加工物を支持するとともに、該被加工
物を回転駆動する被加工物テーブルと、 ドーナツ状の定盤を支持するとともに、前記被加工物テ
ーブルの回転中心と偏心した位置の回転中心をもって該
定盤を回転駆動する定盤テーブルと、 前記被加工物テーブルの回転中心と偏心するとともに、
前記定盤テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中心
をもって前記定盤テーブルと連結され、該定盤テーブル
を公転させる回転テーブルと、から成り、前記定盤テー
ブルで自転させるとともに前記回転テーブルを公転させ
ながら前記被加工物の表面を前記定盤で加工することを
特徴とする表面加工装置。 - 【請求項9】 回転するドーナツ状の研磨布と被加工物
との間に遊離砥粒を供給しながら、該研磨布を前記被加
工物に押しつけて、該被加工物の表面を加工する表面加
工方法において、 前記被加工物を前記研磨布の回転中心に対して偏心した
位置を中心に回転させるとともに、前記被加工物の回転
中心及び前記研磨布の回転中心に対して偏心した回転中
心を中心に前記被加工物公転させながら前記被加工物の
表面を加工することを特徴とする表面加工方法。 - 【請求項10】 ドーナツ状の研磨布を支持するととも
に、該研磨布を回転駆動する砥石テーブルと、 被加工物を支持するとともに、前記研磨布テーブルの回
転中心と偏心した位置の回転中心をもって該被加工物を
回転駆動する被加工物テーブルと、 前記研磨布テーブルの回転中心と偏心するとともに、前
記被加工物テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中
心をもって前記被加工物テーブルに連結され、該被加工
物テーブルを公転させる回転テーブルと、から成り、前
記被加工物テーブルで自転させるとともに前記回転テー
ブルを公転させながら前記被加工物の表面を前記研磨布
で加工することを特徴とする表面加工装置。 - 【請求項11】 回転するドーナツ状の研磨布に被加工
物を押しつけて、該被加工物の表面を加工する表面加工
方法において、 前記被加工物を前記研磨布の回転中心に対して偏心した
位置を中心に回転させるとともに、前記研磨布の回転中
心及び前記被加工物の回転中心に対して偏心した回転中
心を中心に前記研磨布を公転させながら前記被加工物の
表面を加工することを特徴とする表面加工方法。 - 【請求項12】 被加工物を支持するとともに、該被加
工物を回転駆動する被加工物テーブルと、 ドーナツ状の研磨布を支持するとともに、前記被加工物
テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中心をもって
該研磨布を回転駆動する研磨布テーブルと、 前記被加工物テーブルの回転中心と偏心するとともに、
前記研磨布テーブルの回転中心と偏心した位置の回転中
心をもって前記研磨布テーブルに連結され、該研磨布テ
ーブルを公転させる回転テーブルと、から成り、前記研
磨布テーブルで自転させるとともに前記回転テーブルを
公転させながら前記被加工物の表面を前記研磨布で加工
することを特徴とする表面加工装置。 - 【請求項13】 前記砥石の砥石幅又は前記定盤の定盤
幅若しくは前記研磨布の研磨布幅が回転テーブルの回転
中心から被加工物の公転半径±r0 の範囲以内に設定さ
れていることを特徴とする請求項2、6又は10記載の
表面加工装置。 - 【請求項14】 前記砥石の砥石幅又は前記定盤の定盤
幅若しくは前記研磨布の研磨布幅が回転テーブルの回転
中心から砥石又は定盤若しくは研磨布の公転半径の範囲
±r0 以内に設定されていることを特徴とする請求項
4、8又は12記載の表面加工装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32058095A JP3664188B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 表面加工方法及びその装置 |
DE19649216A DE19649216A1 (de) | 1995-12-08 | 1996-11-27 | Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung |
TW085114857A TW346429B (en) | 1995-12-08 | 1996-12-02 | Surface machining method and apparatus |
US08/753,915 US5791976A (en) | 1995-12-08 | 1996-12-03 | Surface machining method and apparatus |
KR1019960062297A KR100425937B1 (ko) | 1995-12-08 | 1996-12-06 | 표면가공방법 및 장치 |
US09/088,480 US6042459A (en) | 1995-12-08 | 1998-06-02 | Surface machining method and apparatus |
US09/088,777 US6030278A (en) | 1995-12-08 | 1998-06-02 | Surface machining method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32058095A JP3664188B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 表面加工方法及びその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09155705A true JPH09155705A (ja) | 1997-06-17 |
JP3664188B2 JP3664188B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=18123015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32058095A Expired - Fee Related JP3664188B2 (ja) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | 表面加工方法及びその装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US5791976A (ja) |
JP (1) | JP3664188B2 (ja) |
KR (1) | KR100425937B1 (ja) |
DE (1) | DE19649216A1 (ja) |
TW (1) | TW346429B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014073538A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-24 | Sanshin Seiki:Kk | 研削装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997032690A1 (fr) * | 1996-03-04 | 1997-09-12 | Teikoku Denso Co., Ltd. | Procede et appareil pour le polissage d'un disque de resine |
KR100443330B1 (ko) * | 1998-07-31 | 2004-08-09 | 쎄미콘테크 주식회사 | 화학 기계적 연마 방법 및 장치 |
JP2000127033A (ja) * | 1998-10-27 | 2000-05-09 | Speedfam-Ipec Co Ltd | 研磨装置 |
JP4342012B2 (ja) * | 1998-12-02 | 2009-10-14 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 平面研磨加工方法および装置 |
JP2000296451A (ja) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Seiko Instruments Inc | 端面研磨装置 |
US6568994B1 (en) * | 1999-08-24 | 2003-05-27 | General Electric Company | Shifting edge scrubbing |
DE60022356T2 (de) * | 1999-09-24 | 2006-06-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Doppelseitenpolierverfahren für dünne scheibenförmige Werkstücke |
US6514129B1 (en) * | 1999-10-27 | 2003-02-04 | Strasbaugh | Multi-action chemical mechanical planarization device and method |
WO2001070457A1 (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-27 | Wafer Solutions, Inc | Grind polish cluster and double side polishing of substrates |
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