(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板円板状ワークの両面の加工面を対向状に配置した１対の研削砥石の端面の円環状研削面により同時に研削する方法であって、
前記各研削砥石を回転させるとともに、前記ワークをこれらの研削砥石の間の所定の研削加工位置に支持して自転させた状態で、前記研削砥石の少なくとも一方を移動させることにより、前記ワークの外周が前記各研削砥石の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記各研削面内に位置するように、前記各研削面を前記各加工面に接触させて、所定の位置まで切り込み、前記各研削砥石の切り込みを停止して、前記ワークの中心が前記各研削面から外れるまで、前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させ、前記各研削面を前記加工面から離すことを特徴とする薄板円板状ワークの両面研削方法。
【請求項２】
前記ワークの回転数をそれまでの研削時よりも低くした状態で、前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項１の薄板円板状ワークの両面研削方法。
【請求項３】
前記ワークを前記加工面と平行な方向に移動させることにより、前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項１または２の薄板円板状ワークの両面研削方法。
【請求項４】
端面の円環状研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる１対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が前記各研削砥石の研削面にそれぞれ対向するように前記ワークを前記研削面の間に支持して自転させるワーク自転手段と、前記各研削砥石と前記ワーク自転手段をこれに支持された前記ワークの前記加工面と平行な方向に相対的に移動させる移動手段とを備えており、前記各研削砥石が回転させられるとともに、前記ワークが所定の研削加工位置に支持されて自転させられた状態で、前記研削砥石の少なくとも一方が移動させられることにより、前記ワークの外周が前記各研削砥石の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記各研削面内に位置するように、前記各研削面が前記各加工面に接触させられて、所定の位置まで切り込まれ、前記各研削砥石の切り込みが停止させられて、前記ワークの中心が前記各研削面から外れるまで、前記各研削砥石と前記ワークが前記加工面と平行な方向に相対的に移動させられ、前記各研削面が前記加工面から離されるようになされていることを特徴とする薄板円板状ワークの両面研削装置。
【請求項５】
前記移動手段が、前記ワークを前記加工面と平行な方向に移動させることにより前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させるものであることを特徴とする請求項４の薄板円板状ワークの両面研削装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、薄板円板状ワークの両面研削方法および装置に関し、さらに詳しくは、たとえば半導体ウェーハなどのような薄板円板状ワークの両面を同時に研削する方法および装置に関する。
背景技術
ワークの両面を同時に研削する装置として、端面の研削面同志が対向するように配置されて回転する１対の研削砥石の間に、回転する円板状のキャリヤのポケット（穴）に入れたワークを通すものが従来から知られていた。この場合、研削砥石の研削面の外径（直径）は、ワークの外径より大きくなくてはならない。また、キャリヤには、通常、外周寄りの円周上に複数のポケットが等間隔をおいて形成されており、キャリヤの一部もウェーハとともに１対の研削砥石の間に入るが、この部分のキャリヤの厚さは、もちろん、研削時の１対の研削砥石の間隔すなわちワークの仕上がり厚さより小さくなくてはならない。
ところで、現在用いられている半導体ウェーハには外径が約２００ｍｍ（８インチ）のものと約３００ｍｍ（１２インチ）のものがあるが、いずれも厚さ（研削仕上がり寸法）は０．８ｍｍ程度であり、外径に比べて厚さがきわめて薄いものである。このようなウェーハを上記のような装置で研削する場合、ウェーハの外径が比較的大きいため、研削砥石の外径が大きくなり、ウェーハを収容して回転するキャリヤも大きくなる。このため、装置が大型になる。また、ウェーハの厚さが薄いため、ウェーハとともに研削砥石の間に入るキャリヤの部分を非常に薄くする必要がある。研削砥石の間に入るキャリヤのとくにポケットの部分には、これに収容されているワークを介して研削力が作用するが、この部分を薄くすると強度が低下し、ワークを円滑に移動させることが困難になる。このため、従来は、ウェーハの両面研削は困難であった。
ウェーハ以外の薄板円板状ワークの場合にも、同様の問題があった。
上記のような問題を解決するため、本出願人は、端面の円環状研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる１対の円環状研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が１対の研削砥石の研削面にそれぞれ対向するとともにワークの外周が研削面の外周と交差しかつワークの中心が研削面内に位置するようにワークを研削面の間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自転手段とを備えている薄板円板状ワークの両面研削装置を提案した（特開平１０−１２８６４６号公報参照）。
この装置では、通常、１対の研削砥石は、対向する研削面同志が平行になるようにセットされる。そして、次のようにして、薄板円板状ワークの両面研削が行われる。すなわち、ワークを研削加工位置において自転させた状態で、１対の研削砥石を回転させて互いに接近する方向に移動させることにより、各研削面を対応する加工面に接触させて所定の位置まで切り込み、各研削砥石の切り込みを停止して、所定時間のスパークアウト研削を行った後、１対の研削砥石を互いに離れる方向に移動させて、各研削面を加工面から離す。
この装置によれば、ワークの外周が研削面の外周と交差しかつワークの中心が研削面内に位置した状態でワークが自転することにより、ワークが１回転する間に、ワークの加工面の全面が研削面の間を通過して、研削面に接触するため、ワークの両面の加工面の全面を同時に研削することができる。
ところが、ワークの中心近傍以外の部分は、ワークが１回転する間の時間の一部だけ研削面と接触するが、中心近傍は、常時研削面と接触している。このため、中心近傍の研削量が他の部分に比べて多くなり、研削後のワークの厚さは、外周側が厚く、中心近傍が薄くなり、ワークの厚さの変動が大きいという問題がある。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、研削後のワークの厚さの変動の小さい薄板円板状ワークの両面研削方法および装置を提供することにある。
発明の開示
この発明による方法は、薄板円板状ワークの両面の加工面を対向状に配置した１対の研削砥石の端面の円環状研削面により同時に研削する方法であって、前記各研削砥石を回転させるとともに、前記ワークをこれらの研削砥石の間の所定の研削加工位置に支持して自転させた状態で、前記研削砥石の少なくとも一方を移動させることにより、前記ワークの外周が前記各研削砥石の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記各研削面内に位置するように、前記各研削面を前記各加工面に接触させて、所定の位置まで切り込み、前記各研削砥石の切り込みを停止して、前記ワークの中心が前記各研削面から外れるまで、前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させ、前記各研削面を前記加工面から離すことを特徴とするものである。
各研削砥石は、ワークよりも高速で回転させる。好ましくは、研削砥石を所定の位置まで切り込んだ後、各研削砥石の切り込みを停止して、スパークアウト研削を開始し、スパークアウト研削が終了するまでに、各研削砥石とワークを加工面と平行な方向に相対的に移動させる。しかしながら、研削砥石を微小速度で切り込んだ後、各研削砥石の切り込みを停止すると同時に各研削砥石とワークを加工面と平行な方向に相対的に移動させることもできる。また、研削砥石とワークの相対移動を停止した後もスパークアウト研削を続けて、スパークアウト研削の終了後に各研削面を加工面から離すようにしてもよいし、研削砥石とワークの相対移動を停止すると同時にスパークアウト研削を終了して、各研削面を加工面から離すようにしてもよい。さらに、ワークが１対の研削砥石の間から外に出るまで研削砥石とワークを相対移動させることによって、各研削面を加工面から離すようにしてもよい。
回転している研削砥石の研削面をワークの加工面に接触させて切り込みを与えることにより、加工面が研削され、ワークの外周が研削面の外周と交差しかつワークの中心が研削面内に位置した状態でワークが自転することにより、ワークが１回転する間に、ワークの加工面の全面が研削面の間を通過して、研削面に接触する。このため、ワークの半径より研削面の外径が少し大きい研削砥石を用いて、ワークをその場で自転させるだけで、その両面の加工面の全面を同時に研削することができる。ワークをその場で自転させるだけでよく、従来のようにキャリヤなどを用いて移動させる必要がないため、薄板円板状のワークであっても容易にかつ確実に研削ができ、しかも装置の小型化が可能である。また、ワークの半径より研削面の外径が少し大きい研削砥石を用いてワークの加工面全体を研削することができ、ワークの外径より研削面の外径が大きい大型の研削砥石を用いる必要がないため、この点からも、装置の小型化が可能である。
ワークの中心が研削面から外れると、ワークの中心近傍は研削面に全く接触しなくなる。したがって、研削砥石を所定の位置まで切り込んだ後に、各研削砥石の切り込みを停止して、ワークの中心が各研削面から外れるまで、各研削砥石とワークを加工面と平行な方向に相対的に移動させることにより、ワークの中心近傍は研削面に接触しない状態で、それ以外の部分だけが研削される。このため、研削後のワークの中心近傍の厚さとそれ以外の部分の厚さの差が小さくなり、ワーク全体の厚さの変動が小さくなる。
上記のように、この発明の方法によれば、小型の装置でもって、薄板円板状ワークの両面を同時にかつ容易に研削することができ、しかも研削後のワークの厚さの変動を小さくすることができる。
好ましくは、前記ワークの回転数をそれまでの研削時よりも低くした状態で、前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させる。
また、好ましくは、前記ワークを前記加工面と平行な方向に移動させることにより、前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させる。
研削砥石を移動させる場合、１対の研削砥石を相互の位置関係を一定に保持しながら移動させる必要があり、高い精度が要求され、したがって、研削砥石とワークを相対的に移動させることは困難である。これに対し、上記のようにワークを移動させるようにすると、研削砥石を移動させる必要がなく、したがって、容易に研削砥石とワークを相対的に移動させることができる。
この発明による装置は、端面の円環状研削面同志が対向するとともに軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる１対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加工面が前記各研削砥石の研削面にそれぞれ対向するように前記ワークを前記研削面の間に支持して自転させるワーク自転手段と、前記各研削砥石と前記ワーク自転手段をこれに支持された前記ワークの前記加工面と平行な方向に相対的に移動させる移動手段とを備えており、前記各研削砥石が回転させられるとともに、前記ワークが所定の研削加工位置に支持されて自転させられた状態で、前記研削砥石の少なくとも一方が移動させられることにより、前記ワークの外周が前記各研削砥石の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前記各研削面内に位置するように、前記各研削面が前記各加工面に接触させられて、所定の位置まで切り込まれ、前記各研削砥石の切り込みが停止させられて、前記ワークの中心が前記各研削面から外れるまで、前記各研削砥石と前記ワークが前記加工面と平行な方向に相対的に移動させられ、前記各研削面が前記加工面から離されるようになされていることを特徴とするものである。
ワークは、ワーク自転手段により研削加工位置に支持されて自転させられ、１対の研削砥石が、ワークよりも高速で回転させられる。このような状態で、研削砥石の少なくとも一方が移動させられることにより、ワークの外周が各研削面の外周と交差しかつワークの中心が各研削面内に位置するように、各研削面が各加工面に接触させられて、所定の位置まで切り込まれる。その後、各研削砥石の切り込みが停止させられた状態で、移動手段により、ワークの中心が各研削面から外れるまで、各研削砥石とワークが加工面と平行な方向に移動させられ、各研削面が加工面から離される。
このように、この発明の装置によれば、前記のこの発明による方法を実施することができ、したがって、前記同様、薄板円板状ワークの両面を同時にかつ容易に研削することができるとともに、装置の小型化ができ、しかも研削後のワークの厚さの変動を小さくすることができる。
好ましくは、前記移動手段が、前記ワークを前記加工面と平行な方向に移動させることにより前記各研削砥石と前記ワークを前記加工面と平行な方向に相対的に移動させるものである。
このようにすれば、前記同様、容易に研削砥石とワークを相対的に移動させることができる。
発明を実施するための最良の携帯
以下、図面を参照して、この発明を半導体ウェーハの両面研削に適用した実施形態について説明する。
図１および図２は、両面研削装置の主要部を示している。両面研削装置は、横軸両頭平面研削盤にワーク自転手段としてのワーク自転装置（１）および移動手段としての移動装置（２）が付加されたものであり、図１および図２には、研削盤のうちの１対の研削砥石（３）（４）の部分だけが示されている。以下の説明において、図２の紙面表側を左、同裏側を右とし、同図の右側を前、同左側を後とする。また、図３は自転装置（１）に支持された薄板円板状ワーク（ウェーハ）（Ｗ）と砥石（３）（４）の関係を示し、図４は研削時のワーク（Ｗ）と砥石（３）（４）の関係を示している。
この実施形態の対象となるワーク（Ｗ）は位置決め用平坦部が形成されていないものであって、その外径は完全な円形をなす。後述するように、ワーク（Ｗ）は、自転装置（１）により、両面の加工面（ａ）（ｂ）が左右を向いた姿勢で、その中心（ｃ）を中心に自転させられる。このときに左側を向く加工面（ａ）を左側加工面、右側を向く加工面（ｂ）を右側加工面ということにする。
図示は省略したが、研削盤はベッド、ベッドの上面に固定された左右の砥石ヘッドを備えており、各砥石ヘッド内に、左右方向に水平にのびる砥石軸が回転支持されている。左右の砥石軸の軸心が左右方向にのびる１つの共通の水平軸と一致するように、左右の砥石ヘッドの姿勢が調整されており、各砥石軸は、それぞれの砥石ヘッドに対して軸方向（左右方向）に移動させられる。左側砥石ヘッドより右側に突出した左側砥石軸の先端部に左側カップ形基台（５）が同心状に固定され、この基台（５）の右側開放端面に円環状の左側研削砥石（３）が同心状に固定されている。この砥石（３）の右端面は、左側砥石軸の軸心と直交しかつこの軸心を中心とする左側円環状研削面（３ａ）となっている。右側砥石ヘッドより左側に突出した右側砥石軸の先端部に左側基台（５）と左右対称な右側カップ形基台（６）が同心状に固定され、この基台（６）の左側開放端面に左側砥石（３）と左右対称な円環状の右側研削砥石（４）が同心状に固定されている。この砥石（４）の左端面は、右側砥石軸の軸心と直交しかつこの軸心を中心とする右側研削面（４ａ）となっている。そして、左右の研削面（３ａ）（４ａ）は、互いに平行になっている。左右の砥石軸が軸方向に移動することにより、左右の砥石（３）（４）が軸方向に相対移動する。左右の砥石軸は、図示しない駆動手段により、互いに同方向に同速度で回転させられ、その結果、左右の砥石（３）（４）が互いに同方向に同速度で回転させられる。なお、左右の砥石（３）（４）の回転方向および回転速度は、互いに異なることもある。研削盤の他の部分は、公知の横軸両頭平面研削盤と同様に構成することができる。
ワーク自転装置（１）は、移動装置（２）を介して研削盤のベッドに取り付けられている。
移動装置（２）は、後述するように、自転装置（１）およびそれに支持されたワーク（Ｗ）をその加工面（ａ）（ｂ）と平行な略上下方向に移動させるものであり、次のように構成されている。
上下幅より前後幅の大きい鉛直板状の支持部材（７）の後端部が左右方向の水平軸（８）を中心に上下に回動しうるようにベッドに取り付けられ、支持部材（７）の前端部が適当なアクチュエータ（９）を介してベッドに取り付けられている。そして、支持部材（７）は、アクチュエータ（９）の作動により、水平軸（８）を中心に上下に回動させられる。図２において、実線は支持部材（７）が下端位置にある状態を示し、鎖線は支持部材（７）がそれより少し上方の中間位置にある状態を示している。
自転装置（１）は、ワーク（Ｗ）をその軸心が砥石（３）（４）の軸心と平行になるように左右の研削面（３ａ）（４ａ）の間に鉛直に支持して自転させるものであり、外周ガイドローラ（１０）、駆動ローラ（１１）および押さえローラ（１２）を３個ずつ備えている。詳細な図示は省略したが、ローラ（１０）（１１）（１２）は全て支持部材（７）に取り付けられている。ローラ（１０）（１１）（１２）のうちの所要のものは、ワーク（Ｗ）を支持して自転させるときの作動位置と、自転装置（１）に対するワーク（Ｗ）の搬入、搬出を行うときの待機位置とに切り替えられる。図１〜図３は、そのようなローラ（１０）（１１）（１２）が全て作動位置にある状態を示している。
図３は、砥石（３）（４）、自転装置（１）のローラ（１０）（１１）（１２）および自転装置（１）に支持されたワーク（Ｗ）の左から見た位置関係を示している。自転装置（１）およびそれに支持されたワーク（Ｗ）は、支持部材（７）が上下に回動することにより、水平軸（８）を中心とする円弧状の軌跡上を上下方向に移動する。図２の実線および図３の鎖線は、ワーク（Ｗ）が下端の研削加工位置にある状態を示し、図２の鎖線および図３の実線は、ワーク（Ｗ）がそれより少し上方の中間位置にある状態を示している。この実施形態の場合、砥石（３）（４）の外径はワーク（Ｗ）の外径の約２／３であり、研削加工位置に支持されたワーク（Ｗ）の中心（ｃ）は砥石（３）（４）の中心より上方に位置している。そして、ワーク（Ｗ）が研削加工位置に支持された状態では、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）を含む下側部分が砥石（３）（４）の間に入って、残りの上側部分が砥石（３）（４）の間から外に出ており、ワーク（Ｗ）の両面の加工面（ａ）（ｂ）が左右の研削面（３ａ）（４ａ）にそれぞれ対向するとともに、ワーク（Ｗ）の外周が研削面（３ａ）（４ａ）の外周と交差し、かつワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）内（研削面（３ａ）（４ａ）の外周と内周の間）に位置している。
ガイドローラ（１０）は、砥石（３）（４）の間から外に出ているワーク（Ｗ）の部分の外周面に接触してワーク（Ｗ）の径方向の位置を規制するものであり、ワーク（Ｗ）を円周方向に３等分する位置、すなわち、ワーク（Ｗ）の前後方向中央の上側の１箇所と、ワーク（Ｗ）の下部の前後２箇所とに設けられている。駆動ローラ（１１）と押さえローラ（１２）とは対をなし、砥石（３）（４）の間から外に出ているワーク（Ｗ）の部分の３箇所を駆動ローラ（３）と押さえローラ（１２）とで左右から挟んで、ワークの軸方向（左右方向）の位置を規制する。押さえローラ（１２）は、図示しないばねによりワーク（Ｗ）の右側加工面（ｂ）に圧接させられて、ワーク（Ｗ）の左側加工面（ａ）を駆動ローラ（１１）に圧接させる。駆動ローラ（１１）は、電動モータ（１３）により回転駆動され、ワーク（Ｗ）の加工面（ａ）に圧接して回転することによりワーク（Ｗ）を回転させる。押さえローラ（１２）は、ワーク（Ｗ）の加工面（ｂ）に圧接して遊転する。駆動ローラ（１１）および押さえローラ（１２）は、ワーク（Ｗ）を円周方向に４等分する位置のうちの３箇所、すなわち、ワーク（Ｗ）の前後方向中央の上部の１箇所と、ワーク（Ｗ）の上下方向中央の前後２箇所とに設けられている。
次に、図４および図５を参照して、上記の研削装置によるワーク（Ｗ）の両面研削作業の１例について説明する。図５は、研削作業時の砥石（３）（４）の切り込みおよびワーク（Ｗ）の上下方向の位置の時間変化を示すものであり、実線は砥石（３）（４）の切り込みを表し、破線はワーク（Ｗ）の位置を表している。
研削作業中、左右の砥石（３）（４）は、図２および図３に矢印で示すように、互いに同方向に同速度で回転している。
砥石（３）（４）が左右に離れた待機位置に停止した状態で、自転装置（１）の所要のローラ（１０）（１１）（１２）が待機位置に移動させられ、図示しないワーク搬送装置により、自転装置（１）にワーク（Ｗ）が搬入され、上記の所要のローラ（１０）（１１）（１２）が作動位置に移動させられて、ワーク（Ｗ）が支持される。研削開始時には、ワーク（Ｗ）は、図２に実線（図３に鎖線）で示すように、研削加工位置に支持され、ワーク（Ｗ）の上側部分が左右の砥石（３）（４）の間に入り、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）の上部の外周と内周の間に位置する。このときの砥石（３）（４）とワーク（Ｗ）の前から見た位置関係が、図４（ａ）に示されている。
ワーク（Ｗ）が研削加工位置に支持されると、駆動ローラ（１１）が回転を開始する。駆動ローラ（１１）が回転することにより、ワーク（Ｗ）が、ローラ（１０）（１１）（１２）により径方向および軸方向の位置を規制された状態で、図２および図３に矢印で示すように、駆動ローラ（１１）の回転方向により決まる方向に、砥石（３）（４）よりも低速で、その中心（ｃ）を中心に自転させられる。
同時に（図５の時点ｔ０）、砥石（３）（４）が、比較的高速の早送り速度で互いに接近する切り込み方向に移動させられる。砥石（３）（４）がある程度ワーク（Ｗ）に接近すると（時点ｔ１）、砥石（３）（４）は早送り速度よりも低速の粗研削送り速度でさらに切り込み方向に移動させられる。これにより、研削面（３ａ）（４ａ）が対応する加工面（ａ）（ｂ）に接触し（時点ｔ２）、砥石（３）（４）が軸方向に切り込まれる。研削面（３ａ）（４ａ）が加工面（ａ）（ｂ）に接触したときの砥石（３）（４）とワーク（Ｗ）の前から見た位置関係が、図４（ｂ）に示されている。砥石（３）（４）は、所定の位置まで切り込まれると（時点ｔ３）、より低速の密研削送り速度でさらに切り込み方向に移動させられる。砥石（３）（４）が所定の位置まで切り込まれると（時点ｔ４）、砥石（３）（４）の切り込みが停止され、スパークアウト研削が開始される。
スパークアウト研削が終了する前に（時点ｔ５）、砥石（３）（４）の切り込みを停止した状態で、移動装置（２）のアクチュエータ（９）が駆動されて、支持部材（７）が上方に回動され、これにより、自転装置（１）とそれに支持されたワーク（Ｗ）が研削加工位置から上方に移動させられる。この場合、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（３ｂ）から外れるようにするため、少なくとも研削面（３ａ）（３ｂ）の幅の１／２以上移動させる必要がある。ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）から上側に外れる所定の位置までワーク（Ｗ）が移動したならば（時点ｔ６）、アクチュエータ（９）が停止されて、自転装置（１）およびワーク（Ｗ）の移動が停止され、スパークアウト研削が続けられる。スパークアウト研削が終了すると（時点ｔ７）、砥石（３）（４）が左右に離れた待機位置まで移動させられて、研削面（３ａ）（４ａ）が加工面（ａ）（ｂ）から離される（時点ｔ８）。ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）から外れた位置までワーク（Ｗ）が移動したときの砥石（３）（４）とワーク（Ｗ）の前から見た位置関係が、図４（ｃ）に示されている。
砥石（３）（４）がワーク（Ｗ）から離れたならば、移動装置（２）の支持部材（７）が停止され、砥石（３）（４）が待機位置に停止した状態で、ワーク搬送装置により、研削の終了したワーク（Ｗ）が自転装置（１）から搬出される。そして、前記と同様に、次のワーク（Ｗ）が自転装置（１）に搬入されて、研削作業が行われる。
砥石（３）（４）の切り込み中および時点ｔ５までのスパークアウト研削中に、砥石（３）（４）が回転することにより、それらの研削面（３ａ）（４ａ）に接触しているワーク（Ｗ）の加工面（ａ）（ｂ）が研削され、ワーク（Ｗ）の外周が研削面（３ａ）（４ａ）の外周と交差しかつワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）内に位置した状態でワーク（Ｗ）が自転することにより、ワーク（Ｗ）が１回転する間に、ワーク（Ｗ）の加工面（ａ）（ｂ）の全面が研削面（３ａ）（４ａ）の間を通過して、研削面（３ａ）（４ａ）に接触し、その結果、ワーク（Ｗ）が何回転かする間に、両面の加工面（ａ）（ｂ）の全面が同時に研削される。このとき、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）近傍以外の部分は、ワーク（Ｗ）が１回転する間の時間の一部だけ研削面（３ａ）（４ａ）と接触するが、中心（ｃ）近傍は、常時研削面（３ａ）（４ａ）と接触している。このため、時点ｔ５までスパークアウト研削が行われたときのワーク（Ｗ）の厚さは、外周側が厚く、中心（ｃ）近傍が薄くなっている。ところが、時点ｔ５以降のワーク（Ｗ）の移動によりワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）から外れると、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）近傍は、研削面（３ａ）（４ａ）と全く接触しなくなり、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）が研削面（３ａ）（４ａ）から外れてからワーク（Ｗ）が移動している間およびその後のワーク（Ｗ）の移動が停止している間に、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）近傍以外の厚さの厚い部分が研削され、時点ｔ７においてスパークアウト研削が終了した状態では、時点ｔ５における状態に比べて、ワーク（Ｗ）の中心（ｃ）近傍とそれ以外の部分との厚さの差が小さくなる。したがって、研削加工後のワーク（Ｗ）の厚さの変動は小さい。
加工面（ａ）（ｂ）と平行な方向へのワーク（Ｗ）の移動速度、移動距離などは、ワーク（Ｗ）の厚さに関して要求される精度などから決められる。
両面研削装置を構成する研削盤、ワーク自転装置、移動装置などの各部の構成、研削作業の方法などは、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
この発明は、上記実施形態のように１対の研削砥石が水平方向に対向している横型のものだけでなく、１対の研削砥石が上下方向に対向している縦型のものにも適用できる。
また、この発明は、外周の１箇所に位置決め用平坦部が形成されたワークの両面研削にも適用できる。その場合、ワーク自転装置において、ワークの周囲の３箇所に、それぞれ、２個の外周ガイドローラが位置決め用平坦部の周方向の寸法より少し大きい間隔をおいて設けられる。
上記実施形態では、ワーク（Ｗ）の移動を停止した後もスパークアウト研削を続けて、スパークアウト研削の終了後に研削面（３ａ）（４ａ）を加工面（ａ）（ｂ）から離しているが、ワーク（Ｗ）の移動を停止すると同時にスパークアウト研削を終了して、研削面（３ａ）（４ａ）を加工面（ａ）（ｂ）から離すようにしてもよい。また、上記実施形態では、ワーク（Ｗ）が左右の研削面（３ａ）（４ａ）の間にあって研削面（３ａ）（４ａ）の外周が加工面（ａ）（ｂ）の外周と交差している状態で、スパークアウト研削が終了したときに、砥石（３）（４）を左右に離れる方向に移動することによって、研削面（３ａ）（４ａ）を加工面（ａ）（ｂ）から離しているが、ワーク（Ｗ）が左右の研削面（３ａ）（４ａ）の間から外に出るまでワーク（Ｗ）を加工面（ａ）（ｂ）と平行な方向に移動させて、研削面（３ａ）（４ａ）を加工面（ａ）（ｂ）から離すようにしてもよい。
また、上記実施形態では、両方の砥石（３）（４）を軸方向に移動させることによって切り込みを与えているが、砥石（３）（４）の一方とワーク（Ｗ）を軸方向に移動させることによって切り込みを与えるようにしてもよい。
以下、本発明の実施例と比較例を挙げて、本発明を詳細に説明する。しかし、これらによって本発明が限定されるものではない。
〔実施例〕
実施例として、図１に示した両面研削装置を使って、半導体シリコンウェーハの両面研削を行った。
シリコンウェーハは、ＣＺ法により製造されたシリコン単結晶インゴットよりワイヤソーを用いてスライスされた厚さ約１ｍｍ、直径２００ｍｍ（８インチ）、面方位（１００）のものを使用した。
研削条件としては、砥石にビトリファイド＃２０００（砥石幅：３ｍｍ）を用い、砥石の回転数は２５００ｒｐｍ、ウェーハの回転数は２５ｒｐｍとした。
まず、砥石を比較的高速の早送り速度で互いに接近する切り込み方向に移動させ、砥石がある程度ウェーハに接近したところで、切り込み速度を粗研削送り速度１００μｍ／ｍｉｎとした。さらに、砥石を切り込み方向に移動させ、砥石がウェーハ加工面に接触してからウェーハが片側で５０μｍ研削されたところで、密研削送り速度５０μｍ／ｍｉｎに切り替え、さらにウェーハが片側で１０μｍ研削されたところで、砥石の切り込みを停止し、スパークアウト研削を開始した。スパークアウト研削開始から６秒後に、ウェーハを４０ｍｍ／ｍｉｎの速度で加工面に平行な上方向に６ｍｍ移動させた。このとき、ウェーハの回転数は、２．５ｒｐｍとした。その後、砥石を待機位置まで移動させて、研削を終了した。
上記の条件で研削したシリコンウェーハ２０枚について、両面の平坦度を測定することにより厚さ測定を行った。平坦度測定は、ＡＤＥ社製Ｕｌｔｒａ  Ｇａｇｅ  ９７００＋（静電容量型平坦度測定計）を使用して行った。
その結果、２０枚のウェーハのＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  Ｉｄｅａｌ  Ｒａｎｇｅ）の平均値は０．５０μｍ、標準偏差は０．０５６μｍであった。また、ウェーハ中心部におけるＳＢＩＲ（Ｓｉｔｅ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  Ｉｄｅａｌ  Ｒａｎｇｅ、Ｃｅｌｌ  Ｓｉｚｅ＝２５ｍｍ×２５ｍｍ、Ｏｆｆｓｅｔ＝１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍ）の平均値は０．２４μｍ、標準偏差は０．０４１μｍであった。
実施例について行った上記の厚さ測定の測定値によるウェーハの径方向の厚さ分布を、図６に示す。図６から明らかなように、実施例によれば、ウェーハ中心部において厚さがとくに薄くなるようなことはなかった。
〔比較例〕
比較例として、スパークアウト研削時にウェーハを移動させないことを除いて、実施例と同様の条件でシリコンウェーハの両面研削を行った。
その結果、２０枚のウェーハの上記ＧＢＩＲの平均値は０．６９μｍ、標準偏差は０．０４２μｍであった。また、ウェーハ中心部における上記ＳＢＩＲの平均値は０．４０μｍ、標準偏差は０．０２４μｍであった。
比較例について行った上記の厚さ測定の測定値によるウェーハの径方向の厚さ分布を、図７に示す。図７から明らかなように、比較例によれば、ウェーハ中心部において厚さが急激に薄くなっている。
産業上の利用可能性
この発明による薄板円板状ワークの両面研削方法および装置は、半導体ウェーハなどの薄板円板状ワークの両面研削に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の実施形態を示す両面研削装置の主要部の斜視図である。図２は、図１の一部切り欠き左側面図である。図３は、図２の主要部を拡大して示す一部切り欠き左側面図である。図４は、研削加工時の研削砥石とワークの関係を順に示す一部切り欠き正面図である。図５は、研削作業時の研削砥石の切り込みおよびワークの上下方向の位置の時間変化を示す説明図である。図６は、実施例における両面研削後のウェーハの径方向の厚さ分布を示すグラフである。図７は、比較例における両面研削後のウェーハの径方向の厚さ分布を示すグラフである。
【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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