JPS62213954A - 硬脆材の外周面研削方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＩＣチップに用いられるシリコンウェ
ハ等の硬脆材の外周面を研削する方法およびその装置に
関する。

〔従来の技術〕

Ｉｃチップ用ウェハは、外周縁部が欠けるのを防止する
ため、またその表面仕上げ時に、定盤とウェハ表面の間
に砥剤（ラップ剤）が浸入しやすくするため、外周縁部
に面取りが施される。ウェハ等の硬脆材の外周面を研削
して面取りする装置として、実開昭６０−１４９７４９
号公報に記載されたものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の外周面研削装置は、１つの砥石によりウェハの外
周面を研削する構成になっており、一定時間内に研削工
程を終えるためには、ある程度粗度の粗い砥石により研
削しなければならず、このため、ウェハ外周面の仕上げ
粗度には一定の限界があるという問題が住じている。

本発明は研削時間を短縮するとともに加工面粗度を向上
させることを目的としてなされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１の発明は硬脆材の外周面研削方法に係り、この方法
は硬脆材から成るワークを低速回転させておき、高速回
転する荒砥石をワーク外周面に係合させて荒研削し、こ
の荒研削と同時に、高速回転する仕上砥石を荒研削され
たワーク外周面に係合させて仕上研削することを特徴と
している。

第２の発明は上記外周面研削方法の実施に直接使用する
装置に係り、この装置は硬脆材から成るワークを回転自
在に支持する手段と、ワークに対して接離自在に設けら
れ、高速回転してワークの外周面を荒研削する荒砥石と
、ワークに対して接離自在に設けられ、高速回転してワ
ークの外周面を仕上研削する仕上砥石とを備え、ワーク
は回転変位しつつ外周面を研削され、上記仕上砥石は荒
砥石が研削したワーク外周面を仕上研削することを特徴
としている。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第２図は本発明装置の一実施例を示す。例えば円板状を
有するシリコンウェハ等のワークＷは、上チャック１０
１　と下チャック１０２により挾まれ、同軸的に設けら
れたモデルＭとともに軸心周りに低速で回転駆動される
。ワークＷと同一高さ位置には荒砥石２０１と仕上砥石
３０１が配設され、またモデルＭと同一高さ位置にはそ
れぞれスタイラスローラ２０２　、３０２が配設される
。これらのスタイラスローラ２０２　、３０２は、それ
ぞれ荒砥石２０１、仕上砥石３０１と同軸的に設けられ
る。荒砥石２０１は高速回転しつつワークＷの外周面に
係合し、一方スタイラスローラ２０２は常時モデルＭに
係合するようになっている。したがって荒砥石２０１は
モデルＭの形状に沿ってワークＷを荒研削する。仕上砥
石３０１は荒研削されたワークＷの外周面をモデルＭの
形状に沿って仕上研削する。

ワーク支持機構１００は、基台９０上に設けられた下軸
部１１０と、図示しない連結部材を介して固定枠９１上
に取付けられた上軸部１２０とから成る。

下軸部１１０は基台９０に固定されたシリンダ装置１１
１を有し、このシリンダ装置１１１のピストンロッド１
１２に連結された下軸１１３は、固定枠９１に設けられ
た軸受部材９２を貫通して固定枠９１の上方へ突出する
。下軸１１３の上端部には、下チャック１０２が下軸１
１３に対して軸心周りに相対回転可能に連結される。し
かして下チャック１０２は昇降自在であり、かつ軸心周
りに回転変位可能である。一方、上軸部１２０はハウジ
ング１２１内にモータ１２２を有する。このモータ１２
２の駆動軸１２３は下方に延びてハウジング１２１から
突出し、その突出端にモデルＭが固定され、モデルＭの
下面に上チャック１０１が設けられる。しかしてモデル
Ｍと上チャック１０１は、モータ１２２により低速で回
転駆動される。

ワークＷが供給される前、下チャック１０２は下降位置
にあり、図示しない供給機構によりワークＷが下チャッ
ク１０２上に供給されると、ワークＷは下チャック１０
２の上面に発生している負圧により吸着されて位置決め
される。そして下チャック１０２は上昇し、上チャック
１０１　とともにワークＷを挟持する。その後モータ１
２２が始動して、ワークＷを回転させる。

荒砥石２０１を有する倣い機構２００と仕上砥石３０１
を有する倣い機構３００とは同一の構成を有するので、
ここでは後者の倣い機構３００について説明する。

砥石軸台３１０は、固定枠９１に設けられた一対のブラ
ケット３１１上のレール３１２にｉ６［され、ワーク支
持機構１００に対して進退動自在である。砥石軸台３１
０は、固定枠９１に固定された送りシリンダ装置３２０
により往復駆動される。送りシリンダ装置３２０のピス
トンロッド３２１の先端には筒状部材３２２が摺動自在
に嵌合され、この筒状部材３２２は砥石軸台３１０の下
面に固定された連結部材３１３に連結される。筒状部材
３２２は長穴３２３を形成され、この長穴３２３にはピ
ストンロッド３２１に立設されたピン３２４が係合する
。

非作動時、ピストンロッド３２１は後退して砥石軸台３
１０を後方に位置させている。ここで送りシリンダ装置
３２０のピストンの後側の室（図示せず）に、図示しな
い圧力源から高圧空気が導入され、ピストンロッド３２
１は前進し始める。この前進開始時、砥石軸台３１０は
まだ停止しているが、ピン３２４が長穴３２３の前端に
係合すると、その後ピストンロッド３２１はピン３２４
を介して砥石軸台３１０を前進させる。仕上砥石３０１
がワークＷに当接した後、ピストンロッド３２１は長穴
３２３の長さの約半分だけ前進し、ピン３２４が長穴３
２３の略中央にきた点で停止する。この状態でワークＷ
の研削が行なわれる。研削が終了すると、送りシリンダ
装置３２０のピストンの前側の室（図示せず）に高圧空
気が導入され、ピストンロッド３２１は後退し始める９
まずピン３２４が長穴３２３の後端に係合し、その後ピ
ストンロッド３２１はピン３２４を介して砥石軸台３１
０を後退させる。なお送りシリンダ装置３２０は、仕上
砥石３０１がワークＷから一定値以上離れている時砥石
軸台３１０を早送りし、仕上砥石３０１がワークＷに近
接している時砥石軸台３１０を遅送りするようになって
いる。

押圧バランスシリンダ装置３２５は、ブラケット３２６
により固定枠９１に取付けられ、そのピストンロッド３
２７は常時一定圧で砥石軸台３１０の後面を押圧する。

したがってワークＷは仕上砥石３０１に一定の圧力で摺
接して研削される。

砥石支持枠３３０は砥石軸台３１０の前面に上下動自在
に取付けられる。砥石軸台３１０の上面にブラケット３
３１を介して固定されたモータ３３２の駆動ねじ軸３３
３は、砥石支持枠３３０内に設けられた図示しないねし
孔に螺合し、回転することにより砥石支持枠３３０を上
下動させることができる。砥石支持枠３３０は、上下方
向に延びる回転軸３３４を有する。回転軸３３４は砥石
支持枠３３０の下方に突出し、その突出端部には仕上砥
石３０１が固定され、この仕上砥石３０１の上方にはス
タイラスローラ３０２が同軸的に設けられる。また回転
軸３３４の砥石支持枠３３０から上方へ突出する部分に
は、プーリ３３５が固定される。このブーｌ７３３５は
、砥石軸台３１０に取付けられたモータ３３６の駆動軸
のプーリ３３７に、ベルト３３８を介して連結される。

したがってモータ３３６を回転させると、プーリ３３７
、ベルト３３８、およびプーリ３３５を介して回転軸３
３４が高速回転し、仕上砥石３０１が回転駆動される。

第３図は、荒砥石２０１および仕上砥石３０１の構成を
示す。この図に示された荒゛砥石２０１および仕上砥石
３０１の各外周面２０１　ａ　、３０１　ａは、研削後
のワークＷの外周面と同じ形状、すなわち底部が断面半
円状の環状溝を有する。したがって、このような砥石２
０１　、３０１によりワークＷを研削する場合、砥石支
持枠２３０　、３３０は昇降させない。

第４図は、荒砥石２０１および仕上砥石３０１の他の構
成を示す。この例においては、ワークＷは上方縁部Ｗ１
と下方縁部Ｗ２に面取りされるようになっている。荒砥
石２０１には、ワークＷの円柱状外周面Ｗ３を研削する
ための円柱部２０１ｂと、上方縁部Ｗ１を研削するため
の上方円錐部２０１Ｃと、下方縁部Ｗ２を研削するため
の下方円錐部２０１　ｂとが形成され、円柱部２０１ｄ
の幅はワークＷの厚さよりも厚く成形されている。同様
に、仕上砥石３０１はワークＷよりも厚い円柱部３０１
ｂと、上方円錐部３０１ｃと、下方円錐部３０１ｄとを
有する。

しかしてワークＷは、まず外周面Ｗ３を研削され、次い
で上方縁部Ｗ、および下方縁部Ｗ２を研削される。上方
縁部Ｗ、は外周面Ｗ３の研削時よりも砥石２０１　、３
０１を下方へ移動させて研削され、下方縁部Ｗ２は外周
面Ｗ、ｌの研削時よりも砥石２０１゜３０１を上方へ移
動させて研削される。このように第４図の例では、砥石
支持枠２３０　、３３０は昇降する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は、第３図に示す砥石２０１　、
３０１を用いた本発明方法の一実施例によるワークＷの
研削工程を示す。ワークＷの回転角度位置を理解しやす
くするため、ワークＷの外周部を円周方向に４等分し、
各点に■〜■の符号を時計周りに付している。

第１図（ａ）はワークＷの研削前の状態を示し、砥石２
０１　、３０１は高速回転を開始している。ここで荒砥
石２０１は第１図（ｂ）に示すように矢印入方向に前進
し、ワークＷに係合して荒研削を開始する。これと同時
にワークＷは反時計周りに低速で回転し始める。しかし
てワークＷの外周部■、■、■が荒研削される。荒砥石
２０１が外周部■の荒研削を開始する時、すなわちワー
クＷが半回転して外周部■が仕上砥石３０１側に到達し
た時、第１図（Ｃ）に示すように仕上砥石３０１が矢印
Ｂ方向に前進してワークＷに係合し、仕上研削を開始す
る。すなわち既に荒研削されている外周部■が仕上研削
される。この後ワークＷが１回転する間、第１図（ｄ）
に示すように、仕上砥石３０１は外周部■〜■を順次仕
上研削する。この時、荒砥石２０１は前進位置にあるが
、荒砥石２０１が近接するワークＷの外周面は既に研削
されており、またスタイラスローラ２０２がモデルＭに
係合するので、荒砥石２０１とワークＷは接触しない。

ワークＷは、仕上研削が開始されてからその外周部■が
再び仕上砥石３０１を少し過ぎるまで、すなわち、１回
転より若干多めに回転する。これはワークＷの全周にわ
たり確実に仕上研削するためである。しかしてワークＷ
が約１．５回転して研削工程が終了すると、第１図（ｅ
）に示すように、荒砥石２０１は矢印Ｃ方向に、また仕
上砥石３０１は矢印り方向にそれぞれ後退する。その後
、ワークＷは約半回転して元の回転角度位置に戻る。

以上のように本実施例によれば、荒研削と同時に仕上研
削を行なうことができるので加工時間を短縮させること
ができる。又本実施例はワークＷを約２回転させるだけ
で研削を行なうことができ、上縁部と下縁部を別々に面
取りしていた従来例と比較し、加工時間を大巾に短縮さ
せることができる。さに本実施例は、荒砥石と仕上砥石
に別けて研削するように構成したものであるから。仕上
砥石として粒度１１０００以上の砥石を用いることが可
能となり、ワークＷの仕上面粗度を格段と向上させるこ
とができる。このように砥石を２種類用いる場合、摩耗
状態に応じて砥石を交換すればよく、その管理が容易で
ある。また、第３図の砥石２０１゜３０１のように、ワ
ークＷの外周面の最終形状に対応した断面形状を有する
砥石を用いると、ワークＷの外周面形状を高情度に定め
ることができる。

なお、第４図に示す砥石により研削する場合、第１図（
ａ）〜（ｅ）に示す工程に従ってまず外周面Ｗ３を研削
し、次いで同様に上方縁部Ｗ１を研削し、最後に下方縁
部Ｗ８を研削する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、硬脆材から成るワークの
外周面の研削において、仕上げ粗度を大巾に細かくする
とともに研削時間を短縮することが可能となるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明方法の一実施例に係るワ
ーク研削工程を示す平面図であり、第１図（ａ）は研削
開始前の工程、第１図（ｂ）は荒研削のみを行う工程、
第１図（Ｃ）は荒研削と仕上研削を同時に行う工程、第
１図（ｄ）は仕上研削のみを行う工程、第１図（ｅ）は
研削終了工程をそれぞれ示し、 第２図は本発明装置の一実施例を示す側面図、第３図は
荒砥石と仕上砥石の一実施例を示す側面図、 第４図は荒砥削と仕上砥石の他の実施例を示す側面図で
ある。 ２０１・・・荒砥削、　　　　３０１・・・仕上砥石、
Ｗ・・・ワーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硬脆材から成るワークを低速回転させておき、高速
   回転する荒砥石をワーク外周面に係合させて荒研削し、
   この荒研削と同時に、高速回転する仕上砥石を荒研削さ
   れたワーク外周面に係合させて仕上研削すること特徴と
   する硬脆材の外周面研削方法。 ２、硬脆材から成るワークを回転自在に支持する手段と
   、ワークに対して接離自在に設けられ、高速回転してワ
   ークの外周面を荒研削する荒砥石と、ワークに対して接
   離自在に設けられ、高速回転してワークの外周面を仕上
   研削する仕上砥石とを備え、ワークは回転変位しつつ外
   周面を研削され、上記仕上砥石は荒砥石が研削したワー
   ク外周面を仕上研削することを特徴とする硬脆材の外周
   面研削装置。