(57)【要約】【課題】真円度が十分でない薄板状ワークを研磨する場合であっても、それに起因するワークの割れを防止することができる薄板状ワーク外周部加工装置を提供する。【解決手段】外周部が研磨面４とされた円盤状砥石３を有する研磨装置２と、ワークＷの厚み方向およびワークＷへの接近離隔方向にそれぞれ移動可能とされており研磨装置２を支持して砥石３の研磨面４がワーク外周部をなぞるように研磨装置２を移動させる移動装置と、ワークＷが保持されるとともにワークＷの被研磨部Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃを研磨面４に供給するワーク保持手段とを備えている。【選択図】　　図１
2004058186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状ワークの外周部を所定形状に研磨する薄板状ワーク外周部加工装置であって、外周部が研磨面とされた円盤状砥石を有する研磨装置と、ワークの厚み方向およびワークへの接近離隔方向にそれぞれ移動可能とされており研磨装置を支持して砥石の研磨面がワーク外周部をなぞるように研磨装置を移動させる移動装置と、ワークが保持されるとともにワークの被研磨部を研磨面に供給するワーク保持手段とを備えていることを特徴とする薄板状ワーク外周部加工装置。
【請求項２】
移動装置は、研磨装置を支持しかつ砥石軸方向に移動可能に主台に支持された可動台と、可動台に設けられて研磨装置をワークへの接近離隔方向に移動させる移動手段と、可動台に設けられて研磨装置をワーク接近方向に付勢する付勢手段とを有している請求項１記載の薄板状ワーク外周部加工装置。
【請求項３】
移動装置は、主台に設けられて可動台を砥石軸方向に付勢する付勢手段をさらに有している請求項２記載の薄板状ワーク外周部加工装置。
【請求項４】
ワークは、ワークの表面が面取りされて形成された断面直線状の表面チャンファ部、ワークの裏面が面取りされて形成された断面直線状の裏面チャンファ部、およびこれらの間にあって最も径が大きい断面曲線状の外周部を有しており、砥石の研磨面は、ワークの厚さよりも大きい幅を有する凹状に形成されて、曲面状の底面とチャンファ部の傾斜角度に等しい傾斜角度を有する側面とを有している請求項１〜３までのいずれかに記載の薄板状ワーク外周部加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウェハ、ガラス基板、電子材料ウェハなどの外周部を加工する際に使用される薄板状ワーク外周部加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハの加工工程においては、円板状とされたウェハの外周部の角部を面取りする工程、面取り部（以下、チャンファ部と称す）を含む外周部を研磨する工程および外周部を鏡面仕上げする工程が必要とされている。
【０００３】
チャンファ部を含む外周部を加工する工程で使用される外周部加工装置として、例えば、砥石軸がワークの中心軸と平行でかつ外周部が研磨面とされた砥石を有する研磨装置と、研磨装置を砥石軸方向に移動させる縦方向移動装置としての送りねじと、研磨装置を砥石軸と直交する方向に移動させてワークに接近離隔させる横方向移動装置としてのシリンダとを備えており、砥石の研磨面がワークの外周部を転写した形状とされているものが知られている。この加工装置では、送りねじを操作して砥石の外周面をウェハの外周面に対向させ、さらに、シリンダを操作して砥石の外周面をウェハの外周面に接触させた状態で、砥石を回転させることにより、ウェハの外周面が砥石の外周面に対応した形状に研磨される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
砥石の外周部の研磨面がワークの外周部を転写した形状とされている上記従来の加工装置では、円板状半導体ウェハが、真円ではなく、真円度のばらつきも大きいことから、砥石による研磨中にウェハが割れることが多く、改良が要望されている。
【０００５】
この発明の目的は、真円度が十分でない薄板状ワークを研磨する場合であっても、それに起因するワークの割れを防止することができる薄板状ワーク外周部加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による薄板状ワーク外周部加工装置は、薄板状ワークの外周部を所定形状に研磨する薄板状ワーク外周部加工装置であって、外周部が研磨面とされた円盤状砥石を有する研磨装置と、ワークの厚み方向およびワークへの接近離隔方向にそれぞれ移動可能とされており研磨装置を支持して砥石の研磨面がワーク外周部をなぞるように研磨装置を移動させる移動装置と、ワークが保持されるとともにワークの被研磨部を研磨面に供給するワーク保持手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
研磨されるワークは、円形のウェハであってもよく、また、方形のガラス基板であってもよい。ワーク保持手段は、ワークを保持するとともに、ワークが円形の場合には、ワークを回転させることにより、また、ワークが方形の場合には、ワークを直進させることにより、ワークの被研磨部を研磨面に供給する。
【０００８】
ワークは、例えば、ワークの表面が面取りされて形成された断面直線状の表面チャンファ部、ワークの裏面が面取りされて形成された断面直線状の裏面チャンファ部、およびこれらの間にあって最も径が大きい断面曲線状の外周部を有した形状とされる。この場合に、砥石の研磨面は、ワークの厚さよりも大きい幅を有する凹状に形成されて、曲面状の底面とチャンファ部の傾斜角度に等しい傾斜角度を有する側面とを有しているものとされる。
【０００９】
ワークは、真空チャックなどのワーク保持手段によって垂直状に保持され、研磨装置は、砥石の研磨面がワーク外周部の厚み方向断面をなぞるように、ワークの厚み方向およびワークへの接近離隔方向に移動装置によって移動させられる。ここで、ワークへの接近離隔方向は、例えば、厚み方向と直交する方向とされるが、ワーク内部方向であれば厚み方向に対して斜めの方向であってもよい。
【００１０】
この発明の薄板状ワーク外周部加工装置によると、砥石の研磨面がワーク外周部の厚み方向断面をなぞるように研磨装置が移動させられて、砥石外周部の研磨面によってワークが研磨されるので、ワーク外周部と砥石研磨面とは全面では接触せず、１点ずつ当たって研磨されることとなり、ワークの真円度が十分でない場合でも、ワークが割れることなく研磨が施される。
【００１１】
移動装置は、例えば、研磨装置を支持しかつ砥石軸方向に移動可能に主台に支持された可動台と、可動台に設けられて研磨装置をワークへの接近離隔方向に移動させる移動手段と、可動台に設けられて研磨装置をワーク接近方向に付勢する付勢手段とを有していることが好ましく、主台に設けられて可動台を砥石軸方向に付勢する付勢手段をさらに有していることがより好ましい。
【００１２】
移動手段としては、リニアガイド、揺動軸、平行リンクなどが適宜使用される。同様に、可動台を移動させる手段として、リニアガイド、揺動軸、平行リンクなどが適宜使用される。
【００１３】
また、可動台に設けられて研磨装置をワーク接近方向に付勢する付勢手段としては、圧縮コイルばねなどのばねのほか、力制御されたモータやリニアモータなどの機構でもよく、また、滑車におもりを吊して一定の力で押圧してもよく、自重で押すようにしてもよい。自重で押す場合には、適宜カウンタウェイトが設けられる。ばねで付勢する場合には、ばねの取り付け部分を伸縮調整が可能な手段により、例えばねじの先端部分に取り付けることにより、押し出し引き戻し可能に構成し、ばねの長さ、つまりばねを圧縮した状態の長さ（ばねの取り付け長さ）を調整して弾性力を変更可能なようにし、設定した一定の力を掛けるようにすることが好ましい。この付勢手段により、砥石がワーク外周部に弾性力によって接するようになり、ワークの割れをより確実に防止することができる。
【００１４】
また、主台に設けられて可動台を砥石軸方向に付勢する付勢手段としては、圧縮コイルばねなどのばねのほか、力制御されたモータやリニアモータなどの機構でもよく、例えば、付勢手段は、主台の両側壁の内面にそれぞれ形成されかつ開口側が小径の段付き孔と、同孔内に砥石軸方向移動可能に挿入され先端が可動台の両側壁の外面にそれぞれ当てられているフランジ付き水平ピンと、ピンを砥石軸方向内向きにそれぞれ付勢するばねとからなるものとされる。この付勢手段により、砥石とワークとが砥石軸方向についても弾性力によって接するようになり、ワークの割れをより確実に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、この発明の薄板状ワーク外周部加工装置の実施形態を示している。以下の説明において、左右および上下は、図１の左右および上下をいうものとする。
【００１７】
この発明の薄板状ワーク外周部加工装置（１）は、円形または方形の薄板状ワーク（Ｗ）の外周部を所定形状に研磨する装置であって、外周部が研磨面（４）とされた円盤状砥石（３）を有する研磨装置（２）と、砥石軸方向（左右方向）およびワークへの接近離隔方向（上下方向）にそれぞれ移動可能とされており研磨装置（２）を支持して砥石（３）の研磨面（４）がワーク外周部をなぞるように研磨装置（２）を移動させる移動装置と、ワークが保持されるとともにワークの被研磨部を研磨面に供給するワーク保持手段（図示略）とを備えている。
【００１８】
研磨装置（２）は、ケーシング（６）と、ケーシング（６）の左右側壁間に回転可能に支持された水平な砥石軸（７）と、砥石軸（７）を回転させる回転駆動部（８）とを有している。回転駆動部（８）は、例えば、砥石軸（７）と一体の回転軸をモータで直接駆動するものとされるが、ベルト等を介して砥石軸（７）を間接的に駆動するものであってもよい。
【００１９】
砥石（３）は、砥粒を弾性材料で保持した砥石（弾性砥石）、例えば、ダイヤモンド砥粒とフッ素樹脂からなる固定砥粒砥石（ＦＤ砥石）とされている。
【００２０】
移動装置は、主台（９）および従動装置（５）などから構成され、従動装置（５）は、研磨装置（２）を支持しかつ左右方向に移動可能に主台（９）に支持されたＵ字状の可動台（１０）と、可動台（１０）の左右側壁内面に設けられて研磨装置（２）をワークへの上下方向に移動させる移動手段としてのリニアガイド（１１）と、可動台（１０）の底壁上面に設けられて砥石（３）がワーク（Ｗ）外周部に弾性力によって接するように研磨装置（２）を上方に付勢する付勢手段としてのコイルばね（１２）と、主台（９）に設けられて可動台（１０）を左右方向内向きに付勢する左右１対の付勢手段（１３）とを有している。
【００２１】
主台（９）は、図示しない移動手段に設置され、ワークの厚み方向に移動されるように構成され、例えばその移動方向と移動量がきめ細かく設定され、その移動に従い主台（９）も移動する。
【００２２】
ワーク（Ｗ）は、ワーク（Ｗ）の表面が面取りされて形成された断面直線状の表面チャンファ部（Ｗａ）、ワーク（Ｗ）の裏面が面取りされて形成された断面直線状の裏面チャンファ部（Ｗｂ）、およびこれらの間にあって最も径が大きい断面曲線状の外周Ｒ部（Ｗｃ）を有している。ここで、ワーク（Ｗ）の中心面とは、ワーク（Ｗ）の厚み方向の中心、つまり、表面と裏面の中間の面を指すものとする。
【００２３】
砥石（３）の研磨面（４）は、ワーク（Ｗ）の厚さよりも大きい幅を有する凹状に形成されており、ワーク（Ｗ）の外周Ｒ部（Ｗｃ）よりも大きい円弧面の曲面状底面（４ｃ）と、ワーク（Ｗ）のチャンファ部（Ｗａ）（Ｗｂ）の傾斜角度に等しい傾斜角度を有する左右側面（４ａ）（４ｂ）とを有している
主台（９）は、左右側壁および底壁よりなり、その底壁に、可動台（１０）を支持してこれを左右方向に移動させる移動手段としてのリニアガイド（１４）が設けられている。これにより、可動台（１０）は、主台（９）の左右側壁間において左右方向に移動可能となされている。
【００２４】
左右の付勢手段（１３）は、主台（９）の左右側壁の内面に形成されかつ開口側が小径の段付き孔（１５）と、同孔（１５）内に左右方向移動可能に挿入され先端が可動台（１０）の左右側壁外面に当てられているフランジ付き水平ピン（１６）と、段付き孔（１５）の大径側端面とピン（１６）のフランジ部との間に設けられかつピン（１６）を左右方向内向きに付勢するコイルばね（１７）とからなる。
【００２５】
この発明の薄板状ワーク外周部加工装置によると、研磨装置（２）は、コイルばね（１２）によって上方に付勢されるとともに、リニアガイド（１１）によって上下方向に移動させられ、砥石（３）研磨面（４）がワーク（Ｗ）の外周部に接触する。表面および裏面チャンファ部（Ｗａ）（Ｗｂ）を研磨する際には、砥石（３）の研磨面（４）のうちの左右側面（４ａ）（４ｂ）がこれらのチャンファ部（Ｗａ）（Ｗｂ）に当たるように、移動手段の移動により主台（９）が移動されることによりそれに従動して可動台（１０）が移動させられ、その後、研磨装置（２）および可動台（１０）が付勢手段（１２）（１３）によりバランスの取れた位置で停止した状態でこれらの部分（Ｗａ）（Ｗｂ）が研磨される。また、ワーク（Ｗ）の外周Ｒ部（Ｗｃ）を研磨する際には、砥石（３）の研磨面（４）のうちの曲面状の底面（４ｃ）が外周Ｒ部（Ｗｃ）に当たるように、可動台（１０）が移動させられ、さらに、研磨装置（２）および可動台（１０）がともに移動させられることにより、砥石（３）は、その研磨面（４）が外周Ｒ部（Ｗｃ）の厚み方向断面をなぞるようにワーク（Ｗ）を研磨していく。したがって、ワーク（Ｗ）の外周部と砥石（３）の研磨面（４）とは全面では接触せず、１点ずつ当たって研磨されることとなり、ワーク（Ｗ）の真円度が十分でない場合でも、ワーク（Ｗ）が割れることなく研磨が施される。
【００２６】
さらに、研磨装置（２）を上方に付勢するコイルばね（１２）と可動台（１０）を左右方向内向きに付勢する左右付勢手段（１３）とにより、ワーク（Ｗ）の外周部をある範囲の力で押し付けながら研磨することができ、ワーク（Ｗ）の割れをより確実に防止することができる。
【００２７】
前記移動手段のワークの厚み方向への移動は、具体的にはワークの厚み方向に直線的に移動可能な手段、例えばリニアガイドを用いることが考えられ、主台（９）が直線的に動くことになる。この場合、研磨は一方に移動する間に終了させてもよいし、往復移動中に終了させてもよい。また、往復移動を複数回繰り返す間に終了させてもよい。
【００２８】
上記以外のワークの厚み方向への移動は、例えば移動手段によりワークの厚み方向に移動範囲の両端を有し、移動範囲の中間部であるワークに最接近する付近でワーク側に主台（９）が寄るような弧状の移動経路をなすようにしてもよい。この場合の「弧状」は砥石（３）の研磨面（４）の形状とワーク断面の仕上げ形状により定められ、特に付勢手段としてコイルばね（１２）を用いる場合など、ばねの伸縮状態の長さが大きく変動しないように移動経路が「弧状に」定められることにより、付勢手段（１２）（１３）によりワークが受ける負荷がほぼ一定になり、割れ等がない一層安定した研磨が行える。この「弧状」移動経路を正確に定め、移動速度をゆっくりするなどする場合には、付勢手段（１２）がなくても利用できる場合がある。この移動の際にも前記と同様に、研磨は一方に移動する間に終了させてもよいし、往復移動中に終了させてもよい。また、往復移動を複数回繰り返す間に終了させてもよい。
【００２９】
なお、図１に示した例では、ワーク（Ｗ）の中心面と砥石軸（７）とが直交しているが、図２に示すように、ワーク（Ｗ）の中心面と砥石軸（７）とは直交していなくてもよい。砥石（３）を傾けると、図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）という順で研磨部が移り変わっていくことにより、ワーク（Ｗ）に対して砥石目が斜めに入ることになり、砥石形状誤差がある場合でも、その誤差が分散されて、砥石形状誤差がワークへ転写されることが少なくなる。
【００３０】
また、研磨装置（２）を上下方向に移動させる移動手段は、リニアガイド（１１）に代えて、図３（ａ）に示すように、砥石（３）を有する研磨装置（２）が一端部に取り付けられた揺動軸（２１）を他端部を中心として揺動させるものとしてもよく、また、長さが同じで、かつ、互いの一端が研磨装置（２）に、他端が可動台（１０）にピン結合され、互いに平行を保って前記ピンを軸に回転する平行リンク機構（２３）を使用、例えば、図３（ｂ）に示すように、研磨装置（２）に固定される垂直棒（２３ａ）、可動台（１０）に固定される垂直棒（２３ｂ）および両垂直棒（２３ａ）（２３ｂ）にそれぞれピン結合された１対の連結棒（２３ｃ）よりなる平行リンク機構（２３）を使用し、砥石（３）を有する研磨装置（２）が一端部に取り付けられた平行リンク機構（２３）を他端部を基準として平行移動させるものでもよい。いずれの場合でも、付勢手段としてのばね（２２）（２４）が設けられる。主台（９）に設けられて可動台（１０）を左右方向に移動させるリニアガイド（１４）についても、これに代えて、図３（ａ）に示す揺動軸（２１）を使用したり、図３（ｂ）に示す平行リンク機構（２３）を使用したりしてももちろんよい。
【００３１】
本実施の形態では、装置設置の基準を水平面として水平や垂直等表現をとっているがこれに限るものではなく、装置設置の基準が水平以外になれば、それに対応してそれぞれの方向性に関する表現が変わることは言うまでもない。
【００３２】
さらにまた、上記においては、ワーク（Ｗ）外周部が断面直線状の表裏面チャンファ部（Ｗａ）（Ｗｂ）および断面曲線状の外周Ｒ部（Ｗｃ）からなる場合の加工装置についてだけ説明したが、砥石研磨面を変更することによって、ワーク（Ｗ）外周部の種々の形状に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による薄板状ワーク外周部加工装置を示す正面図である。
【図２】この発明による薄板状ワーク外周部加工装置の変形例を示す図である。
【図３】移動手段の変形例を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
（１）　　　薄板状ワーク外周部加工装置
（２）　　　研磨装置
（３）　　　砥石
（４）　　　研磨面
（４ａ）（４ｂ）側面
（４ｃ）　　凹面
（５）　　　従動装置
（９）　　　主台
（１０）　　可動台
（１１）　　リニアガイド（移動手段）
（１２）　　コイルばね（付勢手段）
（１３）　　付勢手段
（Ｗ）　　　ワーク
（Ｗａ）（Ｗｂ）チャンファ部
（Ｗｃ）　　外周Ｒ部
【図１】
2004058186.tif 000003
【図２】
2004058186.tif 000004
【図３】
2004058186.tif 000005