JP2017092412A - 円板状ワークの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オリフラを備える円板状ワークの研削において、研削厚みにばらつきを生じさせない。
【解決手段】オリフラＯＦを備える円板状ワークＷを保持するチャックテーブル３と、環状に配置された砥石５３ｂをテーブル回転軸３２上を通過させワークＷの外周Ｗｄから回転中心の範囲に当接させて研削する研削手段５とを備える研削装置１を用い、研削時におけるワークＷの回転中心からワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅまでの距離が、円弧部ＷｅからワークＷの外周円の中心Ｐａまでの距離よりも短く、ワークＷの外周円の中心Ｐａを通過し一端がオリフラＯＦの中点Ｍ１に直交し他端が外周円に接触する線分Ｌ３の中点Ｍ２と円弧部Ｗｅとの距離よりも長くなるように、研削時におけるワークＷの回転中心としての基準位置Ｍ３を検出する工程と、ワークＷを基準位置Ｍ３とテーブル３の回転中心３０ｏとを一致させ搬入する工程と、ワークＷを研削する工程とを実施する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体製造に用いられる円板状ワークを研削する方法に関する。

半導体製造において用いられる円板状ワークは、例えば、研削装置によって研削されて所定の厚みに形成された後に、切削装置等により分割されて個々のデバイス等となり、各種電子機器等に利用されている。ここで、研削対象となる円板状ワークには、例えば、サファイアやSiCのようなモース硬度が高い硬質材からなり、その外周領域に結晶方位の判別を容易にするために用いられるオリエンテーションフラット（オリフラ）が形成されているものがある。例えば、特許文献１には、砥石を用いてこのような円板状ワークを研削する方法が記載されている。研削中は、円板状ワーク及び砥石が回転し、砥石は、円板状ワークの回転中心を常に通って円板状ワークの外周から回転中心の範囲に接触する。

特開２０１１−２１２８２０号公報

ここで、上記のような円板状ワークを研削すると、オリフラが形成されている外周領域の一部分が他の部分よりも薄くなってしまう場合があるという問題がある。本発明の発明者が検討したところ、この問題は、以下のような現象に基づくものと推察された。すなわち、例えば、円板状ワークの外周中の円弧部を基準として定めたワークの中心を、チャックテーブルの回転中心に一致させて研削すると、ワークの中心からオリフラまでの距離とワークの中心から円弧部までの距離とは異なっているため、円板状ワークに対して砥石が接触するワークの範囲（距離）が異なることになる。そのため、円板状ワークにおけるオリフラが形成されている外周領域の一部分は、砥石が接触する面積が小さくなり研削されやすくなる（砥石が押し付けられる力がより高まる）ことで、ワークの厚みが他の部分よりも薄くなると推察された。

したがって、サファイアやSiCのような硬質材からなりオリフラを備える円板状ワーク等を研削する場合であっても、研削後のワークの研削厚みにばらつきが生じることを防ぎ、ワーク全体の研削厚みの精度をより高めるという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、結晶方位を示すオリエンテーションフラットを外周領域に備える円板状ワークを保持して回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルの回転中心となる回転軸と、砥石が環状に配置された研削ホイールと、該砥石を該研削ホイールの中心を軸に回転させて該チャックテーブルの該回転軸上を通過させ該チャックテーブルに保持される円板状ワークの外周から回転中心の範囲に該砥石を当接させて研削する研削手段と、円板状ワークを該チャックテーブルに搬入する搬入手段と、を備える研削装置を用いて、円板状ワークを該砥石で研削する研削方法であって、研削時における円板状ワークの回転中心から円板状ワークの外周の円弧部までの距離が、円板状ワークの外周の円弧部から円板状ワークの外周円の中心までの距離よりも短く、円板状ワークの外周円の中心を通過し一端が該オリエンテーションフラットの中点に直交し他端が該外周円に接触する線分の中点と外周円の円弧部との距離よりも長くなるように、研削時における円板状ワークの回転中心としての基準位置を検出する位置検出工程と、円板状ワークを、該位置検出工程で検出した基準位置と該チャックテーブルの回転中心とを一致させて該チャックテーブルに搬入する搬入工程と、該搬入工程で搬入された円板状ワークに該研削ホイールの該砥石を接触させ円板状ワークを研削する研削工程と、からなる円板状ワークの研削方法である。

前記位置検出工程においては、前記線分の中点と円板状ワークの外周円の中心とを結ぶ線分の中点を前記基準位置として円板状ワーク上で検出すると好ましい。

オリエンテーションフラットが形成された円板状ワークを研削装置により研削する場合に実施される本発明に係る研削方法においては、研削時における円板状ワークの回転中心から円板状ワークの外周の円弧部までの距離が、円板状ワークの外周の円弧部から円板状ワークの外周円の中心までの距離よりも短く、円板状ワークの外周円の中心を通過し一端がオリエンテーションフラットの中点に直交し他端が外周円に接触する線分の中点と外周円の円弧部との距離よりも長くなるように、研削時における円板状ワークの回転中心としての基準位置を検出する位置検出工程と、円板状ワークを、位置検出工程で検出した基準位置とチャックテーブルの回転中心とを一致させてチャックテーブルに搬入する搬入工程と、搬入工程で搬入された円板状ワークに研削ホイールの砥石を接触させ円板状ワークを研削する研削工程とからなることで、円板状ワークに砥石が接触する距離の差及び接触面積の差が発生しない様にしながら研削を行うため、研削後の円板状ワークの研削厚みにばらつきを生じさせず、研削厚みの精度を高めることができる。

また、位置検出工程においては、前記線分の中点と円板状ワークの外周円の中心とを結ぶ線分の中点を基準位置として円板状ワーク上で検出することで、より円板状ワークに砥石が接触する距離の差及び接触面積の差が発生しない様にしながら研削を行うため、研削後の円板状ワークの研削厚みによりばらつきを生じさせず、研削厚みのより精度を高めることができる。

研削装置の一例を示す模式的な平面図である。 搬入手段の一例を示す側面図である。 研削手段及びチャックテーブルの構成を示す側面図である。 位置検出工程においてカメラにより撮像された画像の例を示す説明図である。 位置検出工程においてカメラにより撮像された画像の例を示す説明図である。 図６（Ａ）は、チャックテーブルの回転中心と円板状ワークの基準位置との関係を示す図５におけるａ−ａ’線を基準とした断面図である。図６（Ｂ）は、チャックテーブルの回転中心と円板状ワークの基準位置との関係を示す図５におけるｂ−ｂ’線を基準とした断面図である。 位置検出工程においてカメラにより撮像された第１のオリエンテーションフラット及び第２のオリエンテーションフラットを備える円板状ワークの画像の例を示す説明図である。

図１に示す研削装置１は、研削対象である円板状ワークＷをチャックテーブル３で保持し、円板状ワークＷに対して少なくとも研削手段５により研削を施す研削装置の一例である。研削装置１のベース１０上の前方（−Ｙ方向側）は、チャックテーブル３に対して円板状ワークＷの着脱が行われる領域である着脱領域Ａとなっており、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、研削手段５により円板状ワークＷの研削が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。

着脱領域Ａ内におけるベース１０の正面側（−Ｙ方向側）には、例えば、加工前の円板状ワークＷが収容される第１のカセット１８ａが配設されており、第１のカセット１８ａに並列に、加工後の円板状ワークＷを収容する第２のカセット１８ｂが配設されている。

第１のカセット１８ａの後方（＋Ｙ方向側）には、第１のカセット１８ａから加工前の円板状ワークＷを搬出するとともに加工後の円板状ワークＷを第２のカセット１８ｂに搬入する搬送ロボット１７が配設されている。搬送ロボット１７は、屈曲可能なアーム１７ａと、アーム１７ａの先端部に取り付けられたロボットハンド１７ｂとを備え、第１のカセット１８ａ及び第２のカセット１８ｂのそれぞれに対してロボットハンド１７ｂが届くようになっている。また、搬送ロボット１７は移動機構１７ｃによって支持されており、Ｘ軸方向に自在に移動することができる。

搬送ロボット１７の近傍には、円板状ワークＷをチャックテーブル３に搬入する搬入手段４が配設されている。搬入手段４は、例えば、円板状ワークＷを仮置きするとともにその中心を検出する等の機能を備える仮置き手段４０と、円板状ワークＷを仮置き手段４０から着脱領域Ａ内に位置するチャックテーブル３に搬送する搬送手段４２とを備えている。

仮置き手段４０は、搬送ロボット１７のロボットハンド１７ｂが届く範囲に位置している。仮置き手段４０は、例えば、円板状ワークＷを仮置きする回転可能な仮置きテーブル４００と、仮置きテーブル４００に仮置きされた円板状ワークＷを撮像するカメラ４０１と、少なくともＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子を備えカメラ４０１によって撮像された画像を基に画像処理等を行う画像処理部４０２とを備える。

図１、２に示すように、仮置きテーブル４００は、円盤形状に形成されており、その上面は、円板状ワークＷの外径よりも小径のワーク載置面となる。仮置きテーブル４００は、回転軸４００ａに支持され、回転軸４００ａの下部には仮置きテーブル４００を回転させるための回転手段４００ｂが接続されている。回転軸４００ａの軸中心を通る直線上には、仮置きテーブル４００のワーク載置面の回転中心が位置している。また、仮置きテーブル４００には、円板状ワークＷを吸引するための吸引力を生み出す図示しない吸引源が接続されている。

搬送手段４２は、円板状ワークＷを吸引保持するための吸着パッド４２０と、搬送アーム４２１と、吸着パッド４２０を上下動させる上下動作軸４２２と、吸着パッド４２０を仮置きテーブル４００からチャックテーブル３に直行させて円板状ワークＷを搬送可能にする直動軸４２３と、から構成されている。

上下動作軸４２２の先端部には、吸着パッド４２０が取り付けられている。吸着パッド４２０は、円盤形状に形成されており、その下面は、例えばポーラス部材で構成されている吸着面となる。搬送アーム４２１の内部には、図示しない吸引源と吸着パッド４２０の吸着面とを連通させる連通路４２５が設けられている。そして、図示しない吸引源が生み出す吸引力が吸着面に伝達されることで、吸着パッド４２０は円板状ワークＷを吸着することができる。また、上下動作軸４２２は、搬送アーム４２１内部に鉛直方向に上下動可能に収容されており、吸着パッド４２０を上下動させる。

搬送アーム４２１は、搬入基台４２４に装着され、搬入基台４２４を介して直動軸４２３に支持されている。直動軸４２３は、仮置きテーブル４００の上方からチャックテーブル３の上方にかけてＹ軸方向に向かって延設されている。搬入基台４２４は、直動軸４２３の側面をＹ軸方向に自在にスライド移動可能となっており、搬送アーム４２１も、搬入基台４２４のスライド移動に伴ってＹ軸方向に自在に移動できる。

仮置き手段４０のカメラ４０１は、直動軸４２３の側面に取り付けられており、仮置きテーブル４００の上方に移動可能に配設されている。そして、カメラ４０１によって撮像された画像データは、カメラ４０１に接続された画像処理部４０２に転送される。なお、本実施形態においては、カメラ４０１を直動軸４２３の側面に取り付けているが、取り付け位置はこれに限定されるものではない。なお、搬送手段４２は、本実施形態における構成に限定されず、例えば、ベース１０上の水平面内で回転自在に設けられる旋回アームを備えるものとしてもよい。

図１に示すように、搬送ロボット１７の可動範囲には、加工後の円板状ワークＷを洗浄する洗浄手段１９が配設されている。洗浄手段１９は、例えば、枚葉スピン式の洗浄手段であり、高速回転可能なスピンナーテーブル１９０と、洗浄液を噴射するためのノズル１９１と、旋回動により洗浄位置を制御するためのアーム１９２とを備えている。ノズル１９１の端部には、洗浄液噴出口が形成されており、アーム１９２の旋回により、洗浄水噴出時の洗浄液噴出口の位置、すなわち洗浄手段１９の作用位置を移動させることができる。

洗浄手段１９の後方（＋Ｙ方向側）には、着脱領域Ａ内に位置付けられたチャックテーブル３に保持された研削後の円板状ワークＷを、洗浄装置１９に搬送するための搬送ロボット１３が配設されている。搬送ロボット１３は、旋回可能なアーム１３０と、アーム１３０の先端に取り付けられ円板状ワークＷを吸着可能な吸着パッド１３１とを備える。搬送ロボット１３は、Ｙ軸方向に延びるレール１３２上に配設され、レール１３２上をＹ軸方向に自在に移動できる。

図１に示すように、ベース１０上の略中央部には、ターンテーブル１４が配設され、ターンテーブル１４の上面には、チャックテーブル３が周方向に等間隔を空けて複数（図示の例においては４つ）配設されている。ターンテーブル１４の中心には、ターンテーブル１４を自転させるための図示しない回転軸が配設されており、回転軸を中心としてターンテーブル１４を自転させることができる。ターンテーブル１４が自転することで、チャックテーブル３を公転させて着脱領域Ａと加工領域Ｂとの間で移動させることができる。なお、チャックテーブル３の着脱領域Ａから加工領域Ｂへの移動は、本実施形態におけるものに限定されず、例えば、ベース１０上に、モータ及びボールネジ等から構成されチャックテーブル３をＹ軸方向に往復移動させることが可能なＹ軸方向送り手段を備えることで行われるようにしてもよい。

図１、３に示すチャックテーブル３は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり円板状ワークＷを吸着する吸着部３０と、吸着部３０を支持する枠体３１とを備え、回転可能となっている。吸着部３０は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３０の露出面である保持面３０ａに伝達されることで、チャックテーブル３は保持面３０ａ上で円板状ワークＷを吸引保持する。図３に示すように保持面３０ａは、例えば、保持面３０ａの中心３０ｏを頂点とする円錐面状に形成されている。

また、図３に示すように、チャックテーブル３は、チャックテーブル３の底面側に配設されチャックテーブル３の回転中心となる回転軸３２（チャックテーブル回転軸３２）により、保持面３０ａの中心３０ｏを軸に回転可能となっている。チャックテーブル回転軸３２の軸方向はＸ軸方向に対し鉛直方向に直交する方向（Ｚ軸方向）であり、チャックテーブル回転軸３２の一端はチャックテーブル３の底面側の中心に接続されている。また、チャックテーブル回転軸３２には、チャックテーブル回転軸３２を回転駆動するモータ３３が接続されている。チャックテーブル３の底面側には図示しない傾き調節部が配設されており、円板状ワークＷの研削時において、この傾き調節部が、保持面３０ａ上に保持された円板状ワークＷに対して研削手段５が水平に当接することができるように、チャックテーブル３の保持面３０ａの傾きを調節する（すなわち、チャックテーブル回転軸３２が所定の角度だけ傾いた状態にする）。

図１に示すように、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）にはコラム１１が立設されており、コラム１１の−Ｙ方向側の側面には研削送り手段１２が配設されている。図３に示す研削送り手段１２は、ほぼ鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ１２０と、ボールネジ１２０と平行に配設された一対のガイドレール１２１と、ボールネジ１２０に連結しボールネジ１２０を回動させるモータ１２２と、ナットをボールネジ１２０に螺合させ側部がガイドレール１２１に摺接するホルダ１２３とから構成され、モータ１２２がボールネジ１２０を回動させると、これに伴いホルダ１２３がガイドレール１２１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ１２３により支持された研削手段５がＺ軸方向に研削送りされる。

研削手段５は、例えば、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル５０と、スピンドル５０を回転駆動するモータ５１と、スピンドル５０の下端に配設された円形状のマウント５２と、マウント５２の下面に着脱可能に接続された研削ホイール５３とを備える。そして、研削ホイール５３は、ホイール基台５３ａと、ホイール基台５３ａの底面に環状に複数配設された略直方体形状の砥石５３ｂとを備える。スピンドル５０の軸中心の延長線上には研削ホイール５３の中心が位置しており、モータ５１がスピンドル５０を回転駆動するのに伴って研削ホイール５３もスピンドル５０を中心に回転し、砥石５３ｂが円板状ワークＷに当接することで研削を行っていく。なお、研削手段５に隣接して第２研削手段６が配設されており、この第２研削手段６は、研削手段５を構成する砥石５３ｂよりも粒径の小さい砥粒を有する砥石を備え、円板状ワークＷを仕上げ研削する。また、第２研削手段６に隣接して研磨手段７が配設されており、この研磨手段７は、仕上げ研削された研削面を研磨する研磨パッドを備え、円板状ワークＷを研磨することにより研削歪みを除去する。

図１に示す外形が略円板形状の円板状ワークＷは、例えば、硬質材であるサファイアからなり、結晶方位を示すオリエンテーションフラットＯＦが、外周領域Ｗｃの一部をフラットに切欠くことで形成されている。なお、円板状ワークＷは、サファイア板に限定されるものではなく、また、形成されたオリエンテーションフラットＯＦの数は１つに限られるものではない。例えば、円板状ワークＷは、例えば、SiC板であってもよい。そして、円板状ワークＷがSiC板である場合には、SiC板にはその結晶構造からSi面とC面との２種類の面が存在するため、第１のオリエンテーションフラットに加えて、第１のオリエンテーションフラットに対して直交する方向の第２のオリエンテーションフラットが形成されている。

以下に、図１〜６を用いて、図１に示す研削装置１を用いて本発明に係る研削方法を実施して円板状ワークＷを研削する場合の、研削方法における各工程及び研削装置１の動作について説明する。

まず、搬送ロボット１７がアーム１７ａを旋回移動させ、ロボットハンド１７ｂにより第１のカセット１８ａの内部に収容されている円板状ワークＷを搬出する。次いで、移動機構１７ｃにより、搬送ロボット１７が仮置き手段４０の仮置きテーブル４００の手前の位置までＸ軸方向に移動する。

円板状ワークＷが仮置き手段４０の手前の位置に移動した後、搬送ロボット１７は、アーム１７ａを旋回させて、ロボットハンド１７ｂを仮置きテーブル４００の上方に位置付ける。搬送ロボット１７は、仮置きテーブル４００の中心とロボットハンド１７ｂの中心とが上方から見ておおよそ重なる位置に位置するように調整する。そして、円板状ワークＷを仮置きテーブル４００の上面に仮置きする。この際、円板状ワークＷは、例えば被研削面となる裏面Ｗｂ側が上面となるようにする。また、円板状ワークＷのおおよその中心は、例えば、仮置きテーブル４００のほぼ中央に位置していればよい。そして、図示しない吸引源が吸引することで生み出された吸引力が仮置きテーブル４００の上面に伝達されて、仮置きテーブル４００が円板状ワークＷを吸引保持する。

（１）位置検出工程
位置検出工程においては、例えば、まず、円板状ワークＷを吸引保持した仮置きテーブル４００上にカメラ４０１が移動し、カメラ４０１の撮像領域内に円板状ワークＷの全体が納まるようにカメラ４０１が位置付けられる。カメラ４０１により、図４に示す円板状ワークＷの全体が収まる画像Ｇａが撮像され、撮像された画像Ｇａがカメラ４０１に接続された画像処理部４０２に転送される。画像処理部４０２は、例えば、画像Ｇａ中の円板状ワークＷの外周Ｗｄが有する固有の色情報を持つ画素によって、画像Ｇａ中の外周Ｗｄ中の円弧部Ｗｅを認識する。ここで、円弧部Ｗｅとは、円板状ワークＷの外周Ｗｄ中でオリエンテーションフラットＯＦを除いた部分である。

さらに、画像処理部４０２は、認識した円弧部Ｗｅ上の任意の離間した３点である点Ｐ１、点Ｐ２及び点Ｐ３の検出を行い、検出したこれら３点の座標に基づく演算処理により、円弧部Ｗｅを基準として定められる円板状ワークＷの中心Ｐａを検出する。すなわち、例えば、点Ｐ１及び点Ｐ２を結んだ線分の垂直二等分線Ｌ１が引かれ、更に点Ｐ２及び点Ｐ３を結んだ線分の垂直二等分線Ｌ２が引かれることで、垂直二等分線Ｌ１と垂直二等分線Ｌ２との交点Ｐａが円弧部Ｗｅを基準として定められる円板状ワークＷの中心Ｐａ（円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａ）として検出される。検出した中心Ｐａの座標は、画像処理部４０２のメモリに保存される。

なお、上点Ｐ１〜点Ｐ３に加えて更に１点を追加すると、３点の組み合わせが４通り求められることになる。よって、それぞれの３点の組み合わせについて垂直二等分線の交点を求め、これらの交点の平均値から円板状ワークＷの円弧部Ｗｅを基準としたより正確な中心Ｐａを検出することができる。

次いで、例えば、画像処理部４０２が、オリエンテーションフラットＯＦの中点Ｍ１を検出する。すなわち、画像処理部４０２は、例えば、画像Ｇａ中の円板状ワークＷの外周Ｗｄが有する固有の色情報を持つ画素によって、画像Ｇａ中の外周Ｗｄ中のオリエンテーションフラットＯＦを認識する。画像処理部４０２は、認識したオリフラＯＦの両端それぞれの座標から、オリフラＯＦの中点Ｍ１を検出する。

検出したオリフラＯＦの中点Ｍ１と円弧部Ｗｅを基準として定められる円板状ワークＷの中心Ｐａとを結ぶ直線が引かれ、さらに、この直線を延長した線と円弧部Ｗｅとが交わる交点Ｐ４が検出される。そして、画像処理部４０２が、オリフラＯＦの中点Ｍ１と交点Ｐ４とを結ぶ線分を、円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａ（すなわち、円弧部Ｗｅを基準として定められる円板状ワークＷの中心Ｐａ）を通過し一方の端がオリエンテーションフラットＯＦの中点直交し他方の端が円板状ワークＷの外周円（円弧部Ｗｅ）に接触している線分Ｌ３として検出する。

さらに、画像処理部４０２が、例えば、オリフラＯＦの中点Ｍ１と交点Ｐ４との間の画素数の算出又はオリフラＯＦの中点Ｍ１の座標と交点Ｐ４の座標とに基づく演算処理を行うことにより、図５に示す線分Ｌ３の中点Ｍ２を検出する。

ここで、図１に示す砥石５３ｂ（図５においては模式的に示している）がチャックテーブル３に保持された円板状ワークＷに当接する場合において、外周Ｗｄの円弧部Ｗｅから回転中心までの当接距離が最長となるのは円板状ワークＷの回転中心が円弧部Ｗｅを基準とした円板状ワークＷの中心Ｐａとなるとき（すなわち、図３に示すチャックテーブル３の保持面３０ａの中心３０ｏと円板状ワークＷの中心Ｐａとを一致させて円板状ワークＷをチャックテーブル３で吸引保持した状態で、チャックテーブル３を回転させているとき）となる。このときにおける外周Ｗｄの円弧部Ｗｅから回転中心となる円板状ワークＷの中心Ｐａまでの距離は、円板状ワークＷの半径Ｒとなる。したがって、検出されるべき研削時における円板状ワークＷの回転中心となる基準位置から円板状ワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅまでの距離は、円板状ワークＷの半径Ｒよりも短くなる。

また、円板状ワークＷの外周円（円弧部Ｗｅ）の中心Ｐａを通過し一端がオリエンテーションフラットＯＦの中点に直交し他端が外周円（円弧部Ｗｅ）に接触している線分Ｌ３の中点Ｍ２と外周円の中心Ｐａとを結ぶ線分Ｌ４上を砥石５３ｂが通過しかつ円板状ワークＷに砥石５３ｂが当接し外周Ｗｄの円弧部Ｗｅから回転中心までの距離が最短となるときは、回転中心が線分Ｌ３の中点Ｍ２となるとき（すなわち、図３に示すチャックテーブル３の保持面３０ａの中心３０ｏと線分Ｌ３の中点Ｍ２とを一致させて円板状ワークＷをチャックテーブル３で吸引保持した状態で、チャックテーブル３を回転させているとき）である。このときにおける外周Ｗｄの円弧部Ｗｅから回転中心となる中点Ｍ２までの距離は、（線分Ｌ３の長さ）／２となる。したがって、検出されるべき研削時における円板状ワークＷの回転中心となる基準位置から円板状ワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅまでの距離は、（線分Ｌ３の長さ）／２よりも長くなる。

例えば、本実施形態においては、画像処理部４０２が、円板状ワークＷの半径Ｒと（線分Ｌ３の長さ）／２とが等しくなる円板状ワークＷ上の基準位置を検出する。すなわち、画像処理部４０２が、線分Ｌ３の中点Ｍ２と円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａとの間の画素数の算出又は線分Ｌ３の中点Ｍ２の座標と円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａの座標とに基づく演算処理を行うことにより、線分Ｌ４の中点Ｍ３の座標（図４においては、拡大して示している）を検出する。そして、検出した中点Ｍ３が基準位置として、画像処理部４０２のメモリに保存される。この基準位置は、後の研削工程において円板状ワークＷの回転中心となる。なお、基準位置Ｍ３を求める方法は、上記の方法に限定されるものではない。例えば、円板状ワークＷの半径Ｒと（線分Ｌ３の長さ）／２とが等しくなくとも、少なくとも、研削時における円板状ワークＷの回転中心から円板状ワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅまでの距離が、円板状ワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅから円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａまでの距離よりも短く、円板状ワークＷの外周円の中心を通過し一端がオリエンテーションフラットＯＦの中点Ｍ１に直交し他端が外周円に接触する線分Ｌ３の中点Ｍ２から外周円の円弧部Ｗｅまでの距離よりも長くなる位置を、研削時における円板状ワークＷの回転中心として検出すればよい。

（２）搬入工程
位置検出行程が完了した後、円板状ワークＷをチャックテーブル３に位置検出工程で検出した基準位置Ｍ３とチャックテーブル３の回転中心３０ｏとを一致させ搬入する搬入工程を行う。

搬入工程においては、例えば、まず、図２に示す回転手段４００ｂが仮置きテーブル４００の載置面を所定の角度だけ回転させる。これにより、円板状ワークＷのオリフラＯＦが搬送アーム４２１の移動方向（Ｙ軸方向）に対して垂直になるようにして、円板状ワークＷが仮置きテーブル４００の載置面上に位置付けられる。ここで、図５に示す円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａを通過し一方の端がオリエンテーションフラットＯＦの中点Ｍ１に直交し他方の端が円板状ワークＷの外周円に接触している線分Ｌ３と、図２に示す仮置きテーブル４００の回転軸４００ａの軸中心の延長線とに、Ｘ軸方向（搬送アーム４２１の移動方向に対して水平方向に直交する方向）におけるずれがある場合には、例えば、線分Ｌ３と回転軸４００ａの軸中心の延長線とが垂直に交わるように、搬送ロボット１７が円板状ワークＷをＸ軸方向に所定距離だけ移動させることで、上記ずれを補正する。

次いで、図２に示す搬送手段４２を作動させ、搬入基台４２４をＹ軸方向にスライド移動させるとともに搬送アーム４２１も移動させて、搬送アーム４２１を仮置きテーブル４００の上方に位置付ける。搬送アーム４２１を仮置きテーブル４００の上方に移動させて、上下動作軸４２２の軸中心の延長線上に円板状ワークＷの基準位置Ｍ３が重なるように吸着パッド４２０を位置付けた後、上下動作軸４２２が仮置きテーブル４００の上面に向けて下降する。そして、吸着パッド４２０を仮置きテーブル４００に保持された円板状ワークＷの裏面Ｗｂに接触させ、吸引源によって発生させた吸引力により、吸着パッド４２０の吸着面に円板状ワークＷを吸着する。

円板状ワークＷを吸着パッド４２０に吸着保持させるとともに、仮置きテーブル４００による円板状ワークＷの吸着を解除させる。上下動作軸４２２を上昇させ、搬入基台４２４をＹ軸方向に所定距離だけスライド移動させて、搬送アーム４２１をチャックテーブル３の上方に位置付ける。上下動作軸４２２の軸中心の延長線上にチャックテーブル３の保持面３０ａの中心３０ｏが位置するように吸着パッド４２０を位置付けた後、上下動作軸４２２をチャックテーブル３の保持面３０ａに下降させ、図示しない吸引源の作動を停止し、円板状ワークＷを吸着パッド４２０から離脱させる。そうすると、円板状ワークＷは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、円板状ワークＷ上の基準位置Ｍ３が、保持面３０ａの中心３０ｏに一致した状態でチャックテーブル３に載置される。そして、保持面３０ａに連通する図示しない吸引源を作動させ、チャックテーブル３の保持面３０ａに円板状ワークＷを吸引保持させる。なお、図３に示すように、チャックテーブル３の底面側に配設された図示しない傾き調節部が、保持面３０ａ上に保持された円板状ワークＷに対して研削手段５の砥石５３ｂが平行に当接することができるように、チャックテーブル３の保持面３０ａの傾きを調節しておく。

（３）研削工程
搬入工程が完了した後、搬入工程で搬入された円板状ワークＷに研削ホイール５３の砥石５３ｂを接触させ円板状ワークＷを研削する研削工程が行われる。

研削工程においては、まず、図１に示すターンテーブル１４が自転することで、円板状ワークＷを吸引保持するチャックテーブル３が公転し、チャックテーブル３が研削手段５の下方まで移動する。そして、例えば、図５に示すように、砥石５３ｂの回転軌道がチャックテーブル３の回転中心３０ｏ上を通るように、チャックテーブル３に対して研削手段５が位置付けられる。

モータ５１がスピンドル５０を回転駆動するのに伴って研削ホイール５３が回転する。また、研削手段５が研削送り手段１２により−Ｚ方向へと送られ、研削ホイール５３が−Ｚ方向へと降下していき、砥石５３ｂが円板上ワークＷの裏面Ｗｂに平行に当接することで研削加工が行われる。さらに、研削中は、チャックテーブル３が回転することに伴って、保持面３０ａ上に保持された円板上ワークＷも回転するので、円板状ワークＷの外周Ｗｄから回転中心（基準位置Ｍ３）の範囲に砥石５３ｂを当接し、砥石５３ｂが円板上ワークＷの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。その後、ターンテーブル１４を回転させつつ第２研削手段６及び研磨手段７による円板状ワークＷの加工を順次行い、加工された円板状ワークＷは、洗浄手段１９において洗浄された後、第２のカセット１８ｂに収容される。

本発明に係る研削方法においては、研削時における円板状ワークＷの回転中心から円板状ワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅまでの距離が、円板状ワークＷの外周Ｗｄの円弧部Ｗｅから円板状ワークＷの外周円の中心Ｐａまでの距離よりも短く、円板状ワークＷの外周円の中心を通過し一端がオリエンテーションフラットＯＦの中点Ｍ１に直交し他端が外周円に接触する線分Ｌ３の中点Ｍ２と外周円の円弧部Ｗｅとの距離よりも長くなるように、研削時における円板状ワークＷの回転中心、すなわち基準位置Ｍ３を定める位置検出工程と、円板状ワークＷをチャックテーブル３に位置検出工程で検出した基準位置Ｍ３とチャックテーブル３の回転中心３０ｏとを一致させ搬入する搬入工程と、搬入工程で搬入された円板状ワークＷに研削ホイール５３の砥石５３ｂを接触させ円板状ワークＷを研削する研削工程とからなることで、円板状ワークＷに砥石５３ｂが接触する際の接触面積の変化を抑制しながら研削を行うため、研削後の円板状ワークＷの研削厚み精度を高めることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態における搬入工程においては、仮置きテーブル４００に円板状ワークＷが吸引保持されている段階で、検出された基準位置Ｍ３とチャックテーブル３の回転中心３０ｏとがずれないようにするための円板状ワークＷの位置補正を行っているが、仮置きテーブル４００を回転させオリエンテーションフラットＯＦの方向性を合わせた後、搬送アーム４２１により円板状ワークＷをチャックテーブル３に搬入させる段階で、検出された基準位置Ｍ３とチャックテーブル３の回転中心３０ｏとのずれを無くすための位置補正を行ってもよい。また、例えば、搬送手段４２が、ベース１０上の水平面内で回転自在に設けられる旋回アームを備えるものである場合においては、検出された基準位置Ｍ３とチャックテーブル３の回転中心３０ｏとを一致させて搬入させる際に、旋回アームの回転角度がパルスモータ等により調節されながら行われることになる。

また、位置検出工程における基準位置の検出は、研削装置内で行われるとは限らない。例えば、オリフラを備える円板状ワークをサブストレート（支持基板）にワックスを介して固定したユニットを形成し、そのユニットを構成する円板状ワークが研削対象となる場合には、位置検出工程は、サブストレートと円板状ワークとをワックス固定する支持基板貼付装置内で行われてもよい。すなわち、支持基板に対する円板状ワークの貼り付けが行われる前に、円板状ワークの基準位置が検出されることになる。この場合には、支持基板貼付装置によって、検出された基準位置とサブストレートの中心とが一致するよう円板状ワークがサブストレートにワックス固定される。そして、サブストレートにワックス固定された円板状ワークが、支持基板貼付装置から研削装置に搬入される搬入工程において、研削装置のチャックテーブルの回転中心に対してサブストレートの中心が一致するようにしてチャックテーブルにより吸引保持されることで、チャックテーブルの回転中心と検出された基準位置とを一致させて搬入工程を行うことができ、その後、研削工程に移行することとなる。

さらに、研削対象となる円板状ワークが、例えば、図７に示すように、第１のオリエンテーションフラットＯＦ１と第１のオリエンテーションフラットＯＦ１に対して直交する方向の第２のオリエンテーションフラットＯＦ２とが形成されているSiC板（円板状ワークＷ１）である場合には、位置検出工程において下記のように、基準位置を検出する。なお、カメラ４０１により円板状ワークＷの全体が納まる図７に示す画像Ｇｂが撮像された後、円弧部Ｗ１ｅを基準として定められる円板状ワークＷ１の中心Ｐａ１が検出されるまでの工程については、先に説明した円板状ワークＷにおいて中心Ｐａを検出するまでと同様に行う。

画像処理部４０２が、円弧部Ｗ１ｅを基準として定められる円板状ワークＷ１の中心Ｐａ１を検出した後、例えば、画像処理部４０２が、画像Ｇｂ中で認識した第１のオリフラＯＦ１の両端それぞれの座標から、第１のオリフラＯＦ１の中点Ｍ１１を検出する。また、画像Ｇｂ中で認識した第２のオリフラＯＦ２の両端それぞれの座標から、第２のオリフラＯＦ２の中点Ｍ１２を検出する。

検出した第１のオリフラＯＦ１の中点Ｍ１１と円弧部Ｗ１ｅを基準として定められる円板状ワークＷ１の中心Ｐａ１とを結ぶ直線が引かれ、さらに、この直線を延長した線と円弧部Ｗ１ｅとが交わる交点Ｐ４１が検出される。そして、第１のオリフラＯＦ１の中点Ｍ１１と交点Ｐ４１とを結ぶ線分が、円板状ワークＷ１の外周円の中心Ｐａ１（すなわち、円弧部Ｗｅ１を基準として定められる円板状ワークＷ１の中心Ｐａ１）を通過し一方の端が第１のオリフラＯＦ１の中点Ｍ１１直交し他方の端が円板状ワークＷ１の外周円（円弧部Ｗ１ｅ）に接触する線分Ｌ３１として検出される。

また、検出した第２のオリフラＯＦ２の中点Ｍ１２と円弧部Ｗ１ｅを基準として定められる円板状ワークＷ１の中心Ｐａ１とを結ぶ直線が引かれ、さらに、この直線を延長した線と円弧部Ｗ１ｅとが交わる交点Ｐ４２が検出される。そして、第２のオリフラＯＦ２の中点Ｍ１２と交点Ｐ４２とを結ぶ線分が、円板状ワークＷ１の外周円の中心Ｐａ１（すなわち、円弧部Ｗ１ｅを基準として定められる円板状ワークＷ１の中心Ｐａ１）を通過し一方の端が第２のオリフラＯＦ２の中点Ｍ１２に直交し他方の端が円板状ワークＷ１の外周円（円弧部Ｗ１ｅ）に接触する線分Ｌ３２として検出される。

さらに、画像処理部４０２が、例えば、第１のオリフラＯＦ１の中点Ｍ１１と交点Ｐ４１との間の画素数の算出又は第１のオリフラＯＦ１の中点Ｍ１１の座標と交点Ｐ４１の座標とに基づく演算処理を行うことにより、線分Ｌ３１の中点Ｍ２１を検出する。また、画像処理部４０２が、例えば、第２のオリフラＯＦ２の中点Ｍ１２と交点Ｐ４２との間の画素数の算出又は第２のオリフラＯＦ２の中点Ｍ１２の座標と交点Ｐ４２の座標とに基づく演算処理を行うことにより、線分Ｌ３２の中点Ｍ２２を検出する。

次いで、例えば、画像処理部４０２が、線分Ｌ３１の中点Ｍ２１と円板状ワークＷ１の外周円の中心Ｐａ１とを結ぶ線分の中点Ｍ３１の座標を検出する。また、画像処理部４０２が、線分Ｌ３２の中点Ｍ２２と円板状ワークＷ１の外周円の中心Ｐａ１とを結ぶ線分の中点Ｍ３２の座標を検出する。Ｍ３１とＭ３２を結んだ直線Ｌ５３の中点Ｐｂを基準位置として算出する。
なお、第２オリフラＯＦ２は、第１オリフラＯＦ１の約半分の長さで形成される為、（単結晶シリコンウエーハsemi規格より）中心Ｐａ１からＭ３２の距離は僅かである。その為、中点Ｍ２２を検出せずＭ２１のみを検出しＭ３１を基準位置としても良い。

なお、上記では、外周円の中心Ｐａ、線分Ｌ３の中点Ｍ２を基準にウエーハを回転させる回転中心Ｌ４（基準位置Ｌ４）を示したが、オリエンテーションフラットＯＦからの垂線がオリエンテーションフラットＯＦにより欠けた円弧部に接触する線分の半分の距離で外周円の中心Ｐａから線分Ｌ３にそって交点Ｐ４の方向に移動した位置が基準位置Ｌ４となる。

１：研削装置 １０：ベース １１：コラム Ａ：着脱領域 Ｂ：加工領域
１８ａ：第１のカセット １８ｂ：第２のカセット
１７：搬送ロボット １７ａ：アーム １７ｂ：ロボットハンド １７ｃ：移動機構
４：搬入手段
４０：仮置き手段 ４００：仮置きテーブル ４００ａ：回転軸 ４００ｂ：回転手段
４０１：カメラ ４０２：画像処理部
４２：搬送手段 ４２０：吸着パッド ４２１：搬送アーム ４２２：上下動作軸
４２３：直動軸 ４２４：搬入基台 ４２５：連通路
１９：洗浄手段 １９０：スピンナーテーブル １９１：ノズル １９２：アーム
１３：搬送ロボット １３０：アーム １３１：吸着パッド １３２：レール
１４：ターンテーブル
３：チャックテーブル ３０：吸着部 ３０ａ：保持面 ３０ｏ：保持面の中心
３１：枠体 ３２：チャックテーブル回転軸
１１：コラム
１２：研削送り手段 １２０：ボールネジ １２１：ガイドレール １２２：モータ
１２３：ホルダ
５：研削手段 ５０：スピンドル ５１：モータ ５２：マウント ５３：研削ホイール５３ａ：ホイール基台 ５３ｂ：砥石
６：第２研削手段 ７：研磨手段
Ｗ：円板状ワーク Ｗａ：ワークの表面 Ｗｂ：ワークの裏面 Ｗｃ：ワークの外周領域
ＯＦ：オリエンテーションフラット（オリフラ）
ＯＦ１：第１のオリエンテーションフラット ＯＦ２：第２のオリエンテーションフラット

Claims (2)

1. 結晶方位を示すオリエンテーションフラットを外周領域に備える円板状ワークを保持して回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルの回転中心となる回転軸と、砥石が環状に配置された研削ホイールと、該砥石を該研削ホイールの中心を軸に回転させて該チャックテーブルの該回転軸上を通過させ該チャックテーブルに保持される円板状ワークの外周から回転中心の範囲に該砥石を当接させて研削する研削手段と、円板状ワークを該チャックテーブルに搬入する搬入手段と、を備える研削装置を用いて、円板状ワークを該砥石で研削する研削方法であって、
   研削時における円板状ワークの回転中心から円板状ワークの外周の円弧部までの距離が、
   円板状ワークの外周の円弧部から円板状ワークの外周円の中心までの距離よりも短く、円板状ワークの外周円の中心を通過し一端が該オリエンテーションフラットの中点に直交し他端が該外周円に接触する線分の中点と外周円の円弧部との距離よりも長くなるように、研削時における円板状ワークの回転中心としての基準位置を検出する位置検出工程と、
   円板状ワークを、該位置検出工程で検出した基準位置と該チャックテーブルの回転中心とを一致させて該チャックテーブルに搬入する搬入工程と、
   該搬入工程で搬入された円板状ワークに該研削ホイールの該砥石を接触させ円板状ワークを研削する研削工程と、
   からなる円板状ワークの研削方法。
2. 前記位置検出工程において、
   前記線分の中点と円板状ワークの外周円の中心とを結ぶ線分の中点を前記基準位置として円板状ワーク上で検出する請求項１記載の円板状ワークの研削方法。

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