(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するカップ型の砥石に、自転、公転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、
前記被加工物の公転中心と前記砥石の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記砥石の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記砥石の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させ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該被加工物を回転させ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した位置に回転中心を有し、その回転中心と偏心した位置に前記被加工物テーブルを支持する回転テーブルと、から成り、前記被加工物テーブルを回転させることにより前記被加工物を自転させるとともに、前記回転テーブルを回転させることにより前記被加工物を公転させ、該自転、公転する被加工物に前記砥石を押し付けて、前記被加工物の表面を加工する表面加工装置において、
前記被加工物の公転中心と前記砥石の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記砥石の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記砥石の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させることを特徴とする表面加工装置。
【請求項３】
自転、公転するカップ型の砥石に、回転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、
前記砥石の公転中心と前記被加工物の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記砥石の公転半径をｒO としたとき、前記砥石の自転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記砥石の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させ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該砥石を回転させる砥石テーブルと、前記被加工物テーブルの回転中心と偏心した位置に回転中心を有し、その回転中心と偏心した位置に前記砥石テーブルを支持する回転テーブルと、から成り、前記砥石テーブルを回転させることにより前記砥石を自転させるとともに、前記回転テーブルを回転させることにより前記砥石を公転させ、該自転、公転する砥石に前記被加工物を押し付けて、前記被加工物の表面を加工する表面加工装置において、
前記砥石の公転中心と前記被加工物の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記砥石の公転半径をｒO としたとき、前記砥石の自転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記砥石の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させ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に、自転、公転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、
前記被加工物の公転中心と前記定盤の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記定盤の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記定盤の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、定盤幅全面の点を被加工物全面に作用させる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定盤テーブルと、被加工物を支持するとともに該被加工物を回転させ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した位置に回転中心を有し、その回転中心と偏心した位置に前記被加工物テーブルを支持する回転テーブルと、から成り、前記被加工物テーブルを回転させることにより前記被加工物を自転させるとともに、前記回転テーブルを回転させることにより前記被加工物を公転させ、該自転、公転する被加工物に前記定盤を押し付けて、前記被加工物の表面を加工する表面加工装置において、
前記被加工物の公転中心と前記定盤の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記定盤の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記定盤の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、定盤幅全面の点を被加工物全面に作用させることを特徴とする表面加工装置。
【請求項７】
自転、公転するドーナツ状の定盤に、回転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、
前記定盤の公転中心と前記被加工物の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記定盤の公転半径をｒO としたとき、前記定盤の自転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記定盤の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、定盤幅全面の点を被加工物全面に作用させ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該定盤を回転させる定盤テーブルと、前記被加工物テーブルの回転中心と偏心した位置に回転中心を有し、その回転中心と偏心した位置に前記定盤テーブルを支持する回転テーブルと、から成り、前記定盤テーブルを回転させることにより前記定盤を自転させるとともに、前記回転テーブルを回転させることにより前記定盤を公転させ、該自転、公転する定盤に前記被加工物を押し付けて、前記被加工物の表面を加工する表面加工装置において、
前記定盤の公転中心と前記被加工物の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記定盤の公転半径をｒO としたとき、前記定盤の自転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記定盤の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、定盤幅全面の点を被加工物全面に作用させることを特徴とする表面加工装置。
【請求項９】
回転するカップ型の研磨布に、自転、公転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、
前記被加工物の公転中心と前記研磨布の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記研磨布の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記研磨布の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、研磨布幅全面の点を被加工物全面に作用させることを特徴とする表面加工方法。
【請求項１０】
カップ型の研磨布を支持するとともに該研磨布を回転駆動する研磨布テーブルと、被加工物を支持するとともに該被加工物を回転させ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した位置に回転中心を有し、その回転中心と偏心した位置に前記被加工物テーブルを支持する回転テーブルと、から成り、前記被加工物テーブルを回転させることにより前記被加工物を自転させるとともに、前記回転テーブルを回転させることにより前記被加工物を公転させ、該自転、公転する被加工物に前記研磨布を押し付けて、前記被加工物の表面を加工する表面加工装置において、
前記被加工物の公転中心と前記研磨布の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記研磨布の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記研磨布の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、研磨布幅全面の点を被加工物全面に作用させることを特徴とする表面加工装置。
【請求項１１】
自転、公転するカップ型の研磨布に、回転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、
前記研磨布の公転中心と前記被加工物の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記研磨布の公転半径をｒO としたとき、前記研磨布の自転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記研磨布の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、研磨布幅全面の点を被加工物全面に作用させ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、カップ型の研磨布を支持するとともに該研磨布を回転させ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した位置に回転中心を有し、その回転中心と偏心した位置に前記研磨布テーブルを支持する回転テーブルと、から成り、前記研磨布テーブルを回転させることにより前記研磨布を自転させるとともに、前記回転テーブルを回転させることにより前記研磨布を公転させ、該自転、公転する研磨布に前記被加工物を押し付けて、前記被加工物の表面を加工する表面加工装置において、
前記研磨布の公転中心と前記被加工物の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記研磨布の公転半径をｒO としたとき、前記研磨布の自転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記研磨布の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、研磨布幅全面の点を被加工物全面に作用させることを特徴とする表面加工装置。
【請求項１３】
前記砥石又は前記定盤若しくは前記研摩布は、その外周と内周とが、前記被加工物の公転中心と前記砥石又は前記定盤若しくは前記研摩布の回転中心とを通る直線上で前記被加工物の公転中心を中心として±ｒ0 の範囲内に入るように前記砥石幅又は前記定盤幅若しくは前記研磨布幅が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】
前記砥石又は前記定盤若しくは前記研摩布は、その外周と内周とが、前記砥石又は前記定盤若しくは前記研摩布の公転中心と前記被加工物の回転中心とを通る直線上で前記砥石又は前記定盤若しくは前記研摩布の公転中心を中心として±ｒ0 の範囲内に入るように前記砥石幅又は前記定盤幅若しくは前記研磨布幅が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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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、自転、公転する被加工物を押し付けて、該被加工物の表面を加工する表面加工方法において、前記被加工物の公転中心と前記砥石の回転中心との軸間距離をａ、前記被加工物の半径をＲW 、前記被加工物の公転半径をｒO としたとき、前記砥石の回転中心からの最大距離ＲH と最小距離ｒH とが、次の条件式
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
を満たすように前記砥石の幅（ＲH −ｒH ）を設定して、砥石幅全面の砥粒を被加工物全面に作用させることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、上記条件式を満たすような砥石幅を有する砥石を、自転、公転する被加工物に押し付けて、被加工物の表面を加工することにより、砥石の砥石幅全面の砥粒を被加工物の表面前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。
【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１８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２０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。
【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。
【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。
【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。
【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４０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。
【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。
【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Ｏ1 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２０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Ｏ2 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Ｏ1 −Ｘ0 Ｙ0 の角速度をω1 、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。
【００２１】
図７、図８は、ウェーハ２０の自転速度ω1 、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ω2 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。
【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想される。
【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。
【００２６】
図１２に示すように、外周半径ＲH が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（ｒO ＋ａ）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。
また、図１２に示すように、内周半径ｒH が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。
同様の考えの下、図１２に示すように、内周半径ｒH がｒH ＜ＲW −（ａ＋ｒO ）の場合、砥石１８の内周半径ｒH 上にある砥粒は、ウェーハ２０の外周部近傍を通過しない。
【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。
【００２８】
【数２】
（ａ＋ｒO ）≧ＲH 
かつ
（ａ−ｒO ）≦ｒH 
かつ
ＲW −（ａ＋ｒO ）≦ｒH 
この結果、砥石幅（ＲH −ｒH ）は、最大、公転半径ｒO の２倍までとれることが解る。また、軸間距離ａと公転半径ｒ0 とが決定すれば、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は、その外周と内周とが、公転中心Ｏ2 と自転中心Ｏ3 を通る直線上で公転中心Ｏ2 を中心として±ｒ0 の範囲内に入るように砥石幅を設定すればよい。
【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２０mm、軸間距離ａが１００mmとすれば、砥石１８は、外周半径ＲH 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。
【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。
【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。
【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Ｏ1 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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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
【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
【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
【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
【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
【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
【図１１】従来の自転研削法での加工中の砥粒の切削軌跡
【図１２】砥石条件の解析モデル
【符号の説明】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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