CN102294637A - 磨削加工工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磨削加工工具，其能够实现管理负担减轻和成本降低。在基座部(40)配设有多个磨具(419)且形成有用于供给磨削液的喷嘴(422)，基座部(40)是由第1部位(41)和第2部位(42)构成的结构，其中，在第1部位(41)配设有磨具(419)，第2部位(42)能够从第1部位(41)分离，并且在第2部位(42)形成有喷嘴(422)，只将配设有用于消耗的磨具(419)的第1部位(41)作为消耗品进行处理，而形成有喷嘴(422)的第2部位(42)则能够在不更换的状态下使用。
Description
技术领域
本发明涉及在磨削半导体晶片等板状物的磨削装置中具备的磨削加工工具。
背景技术
磨削如半导体晶片那样的板状工件的磨削装置具备对吸附保持于卡盘工作台上的板状物进行磨削的磨削加工构件。作为这种磨削加工构件，已知由下述部件构成的磨削加工构件：主轴，其以能够旋转的方式配设，且沿着铅直方向延伸；轮座，其安装于主轴的下端；以及磨轮(磨削加工工具)，其以能够自由装卸的方式安装于轮座(参照专利文献1)。
上述专利文献1中公开的磨轮由圆环形状的基座部和固定于该基座部的下表面的磨具构成。而且，在基座部形成有从上表面贯穿到下表面的多个喷嘴(用于喷出磨削液的贯穿孔)，所述喷嘴经由形成于轮座的磨削液供给通道与磨削液源相连通。通过该结构，在磨削时经由磨削液供给通道和多个喷嘴向磨具的内周侧供给磨削液，由此使磨具冷却，并将磨削屑排出。
专利文献1：日本特开2003-068690号公报
可是，对于上述磨轮来说，要准备这样的磨轮：通过形成于基座部且作为磨削液喷出口的喷嘴的形态(形状、长度、形成位置等)、和磨具的种类(粗糙度、形状等)的组合来满足多种磨削条件，存在磨轮的数量庞大、管理麻烦的问题。此外，虽然因使用而消耗的部分只是磨具，但由于将包含基座部的磨轮整体作为消耗品进行处理，因此磨轮所花费的成本很高。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其主要的技术课题在于提供一种能够实现管理负担减轻和成本降低的磨削加工工具。
本发明的磨削加工工具具有：圆环状的基座部；多个磨具，其呈圆环状地排列并配设于该基座部上，并且与工件的露出面抵接；以及多个喷嘴，其呈圆环状地排列并配设于所述基座部，用于将加工液引导至工件与所述磨具接触的接触部位，所述磨削加工工具在对工件进行磨削加工时被使用，其特征在于，所述基座部由第1部位和第2部位构成，在所述第1部位配设有所述磨具，在所述第2部位形成有所述喷嘴，所述第1部位和所述第2部位能够分离。
根据本发明的磨削加工工具，通过将配设有磨具的第1部位和形成有喷嘴的第2部位组合来作为一个磨削加工工具使用。根据磨具的种类准备多个第1部位，根据喷嘴的种类准备第2部位，选择适合于磨削条件的第1部位和第2部位进行组合并使用。因此，应该管理的个体数量为第1部位和第2部位的总数，与将对应于磨削条件的磨具和喷嘴双方组合并设置于基座部的一体的以往结构相比，应该管理的数量变得特别少，从而减轻了用于管理的负担。此外，只将配设有用于消耗的磨具的第1部位作为消耗品进行处理，而形成有喷嘴的第2部位则能够在不更换的状态下使用，因此，与以往相比降低了成本。
在本发明中包含下述形态：所述第1部位和所述第2部位通过固定件被一并固定于固定部。
此外，本发明中所说的工件没有特别限定，例如可以列举出：由硅、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)等构成的半导体晶片，陶瓷、玻璃、蓝宝石(Al2O3)类的无机材料基板，板状金属或树脂的延展性材料，以及要求具有从微米级至亚微米级的平面度(TTV(total thickness variation：总体厚度差)：以工件的被磨削面为基准，在工件的整个被磨削面内在厚度方向测量出的高度的最大值和最小值之差)的各种加工材料。
根据本发明，起到了这样的效果：提供了能够实现管理负担减轻和成本降低的磨削加工工具。
附图说明
图1是应用了本发明的一个实施方式所涉及的磨轮(磨削加工工具)的磨削装置的立体图。
图2是示出在同一装置中被定位于加工位置的工件和磨削加工构件之间的位置关系的俯视图。
图3是示出一个实施方式的磨轮安装于主轴的状态的剖视图。
图4是图3的IV部放大图。
图5是示出本发明的其他实施方式的磨轮安装于主轴的状态的剖视图。
图6是图5的VI部放大图。
标号说明
1：工件；10：磨削装置；33：轮座(固定部)；34：磨轮(磨削加工工具)；40：基座部；41：第1部位；419：磨具；42：第2部位；422：喷嘴；53：螺钉(固定件)。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
(1)磨削装置
根据图1，对应用了一个实施方式所涉及的磨轮(磨削加工工具)的磨削装置进行说明。该磨削装置10为下述这样的装置：以例如厚度为700μm左右的圆板状的半导体晶片等作为工件，将这样的工件水平地保持在真空卡盘式的卡盘工作台20上并使工件的被加工面向上方露出，然后利用磨削加工构件30对该被加工面进行磨削，从而将工件加工成预定的厚度。
磨削装置10具有在X方向较长的长方体状的装置座11。在装置座11，以能够沿X方向移动的方式设置有长方形形状的工作台基座(テ一ブルベ一ス)25，在该工作台基座25，以能够以Z方向(铅直方向)为旋转轴方向旋转的方式支撑有上述卡盘工作台20。卡盘工作台20在其表面侧具有由多孔陶瓷构成的保持部21，在真空运转的状态下，卡盘工作台20利用负压作用将工件吸附保持于保持部21的表面、即保持面211。
通过在图1中使工作台基座25沿X方向移动，卡盘工作台20在近前侧(X1侧)的端部的搬入搬出位置与内侧(X2侧)的加工位置之间往复移动。在装置座11设置有使工作台基座25沿X方向移动的移动机构，在工作台基座25设置有使卡盘工作台20旋转的旋转驱动机构(均未进行图示)。在工作台基座25的移动方向的两侧设置有能够自由伸缩的波纹状的罩12，所述罩12用于覆盖工作台基座25的移动路径以防止磨削屑等下落到装置座11内。
初始时，卡盘工作台20定位在搬入搬出位置，由操作员将工件载置到该卡盘工作台20的保持部21的保持面211上。然后真空运转卡盘工作台20，利用在保持面211产生的负压作用将工件吸附保持于保持面211。工件具有与保持部21大致相同的直径，并且呈同心状地载置于保持面211。
在将工件吸附保持于卡盘工作台20的保持部21上后，使工作台基座25在图1中向X2方向移动，从而将工件定位到加工位置并使其与上方的磨削加工构件30对置配置。
如图1所示，磨削加工构件30配设于柱体13的前表面侧，所述柱体13竖立设置于装置座11的后端部(X2侧的端部)。滑块15以能够沿Z方向升降的方式经由一对Z轴引导件14安装在柱体13的前表面，磨削加工构件30固定于该滑块15。
磨削加工构件30的结构为：主轴32以与圆筒状的主轴壳体31同轴且能够自由旋转的方式组装于该主轴壳体31内，所述主轴壳体31的轴向沿着Z方向延伸，磨轮34以能够自由装卸的方式固定于凸缘状的轮座33，所述轮座33设置在该主轴32的下端。在主轴壳体31的上端部设置有马达部35，通过该马达部35驱动主轴32旋转。
磨轮34具有：圆环状的基座部40，其以能够装卸的方式固定于轮座33的下表面；以及大量的磨具419，它们呈圆环状地排列并固定于基座部40的下表面的外周部。关于磨具419，使用与工件相应的磨具，例如，使用将金刚石磨粒利用金属粘结剂或树脂粘结剂等结合剂固定并成型而成的金刚石磨具等。通过马达部35来驱动磨轮34与主轴32一体地旋转。磨轮34是本发明所涉及的磨轮，在下文中将对其结构和作用等进行详述。
在磨削加工构件30中，主轴壳体31在将轮座33配置于其下方并使其轴向与Z方向平行的状态下，经由保持器36固定于滑块15。滑块15被加工进给构件37驱动而进行升降，所述加工进给构件37具有：滚珠丝杠371，其配设于一对Z轴引导件14之间，并以螺合的状态与滑块15连结，且沿Z方向延伸；和伺服马达372，其用于驱动滚珠丝杠371旋转。因此，磨削加工构件30通过加工进给构件37而与滑块15一体地升降。
关于被定位于上述加工位置的工件，通过磨削加工构件30对其向上方露出的被加工面进行磨削，以使该工件减薄至目标厚度。基于磨削加工构件30的磨削加工如下述这样进行：一边使马达部35工作以使磨轮34旋转，一边使卡盘工作台20向一个方向旋转以使工件自转，同时通过加工进给构件37使磨削加工构件30随滑块15一同下降，使旋转的磨轮34的磨具419与工件的被加工面抵接。
图2示出了被定位于加工位置的卡盘工作台20上的工件1和磨轮34在水平方向上的位置关系。如同图所示，磨轮34的磨削外径(磨具419的旋转轨迹的最外侧直径)设定成与工件1的直径大致相同。此外，工件1的加工位置设定在下述位置：在该位置，作为磨具419的下表面的刀锋通过自转的工件1的旋转中心。然后，一边使卡盘工作台20向一个方向旋转以使工件1自转，一边使磨轮34的磨具419与工件1的被加工面抵接，由此，整个被加工面被磨削。
磨削加工中的工件厚度通过未图示的厚度测量构件进行测量。加工进给构件37对磨削加工构件30实施的加工进给动作根据由该厚度测量构件逐一测量出的厚度测量值来进行控制。并且，当厚度测量值达到目标值时，使磨削加工构件30上升，使磨具419离开工件，从而结束磨削加工。磨削加工结束后，使工作台基座25向图1的X1方向移动以使工件返回到搬入搬出位置，并且使卡盘工作台20停止旋转。然后，解除卡盘工作台20对工件的吸附保持，将已磨削加工过的工件从卡盘工作台20上搬出并转移到下一道工序。
以上内容是磨削装置10的结构和动作，下面，对本发明所涉及的上述磨轮34进行说明。
(2)磨轮
如图3所示，磨轮34具有圆环状的基座部40，所述基座部40以能够装卸的方式固定于上述那样的轮座33的下表面。基座部40与轮座33直径相同，并且基座部40通过对圆环状的第1部位41和配设于该第1部位41内侧的圆环状的第2部位42进行组合而构成。
第1部位41的截面是矩形，第1部位41的外径与轮座33的直径相同，并且在第1部位41的下表面沿着周向等间隔地配置有多个上述磨具419。磨具419的一部分嵌入到第1部位41的下表面，并且磨具419通过基于粘接剂的粘接等方式固定于第1部位41。
第2部位42是内周面随着朝向下方而呈锥状地扩大且外周面形成为圆柱状的、截面为大致梯形的形状，在外周面的上端部形成有凸肩部421，所述凸肩部421的外径与轮座33的直径相同。在第2部位42的内部形成有从上表面贯穿到下表面的多个喷嘴422。这些喷嘴422随着朝向下方而向外周侧倾斜地延伸，并沿着周向等间隔地配设。
如图4所示，将第1部位41与第2部位42的凸肩部421下方的阶梯部423配合并进行组装，并且通过内六角螺钉等第1螺钉51将第1部位41以能够自由装卸的方式固定于第2部位42。在第1部位41的上表面沿着周向等间隔地形成有多个螺纹孔414，另一方面，在第2部位42的凸肩部421形成有与螺纹孔414对应的多个螺钉贯穿孔424。
通过将第1部位41与第2部位42的阶梯部423配合以使螺纹孔414与螺钉贯穿孔424一致，并且将穿过螺钉贯穿孔424的第1螺钉51旋入螺纹孔414中进行紧固，从而第1部位41被固定，由此，形成为组装成基座部40的状态。在组装成基座部40的状态下，第1部位41的下表面和第2部位42的下表面共面，磨具419处于突出的状态。如果卸下第1螺钉51，则第1部位41和第2部位42就能够分离。
如图3所示，关于由第1部位41和第2部位42构成的基座部40，将第2部位42的内周缘与在轮座33的下表面形成的定位用凸部331的外周缘配合来进行组装，并通过内六角螺钉等第2螺钉52以能够自由装卸的方式固定于轮座33。
如图4所示，在第2部位42的上表面沿着周向等间隔地形成有多个螺纹孔425，另一方面，在轮座33形成有与螺纹孔425对应的多个螺钉贯穿孔335。将第2部位42与轮座33的凸部331配合以使螺纹孔425与螺钉贯穿孔335一致，并且将穿过螺钉贯穿孔335的第2螺钉52旋入螺纹孔中进行紧固，由此，基座部40在水平的状态下被固定于轮座33。
如图3所示，在主轴32的内部形成有与磨削液源60相连通的磨削液供给通道321。该磨削液供给通道321通过主轴32的中心并朝向轮座33延伸，然后在轮座33的内部呈放射状地分叉。磨削液供给通道321在轮座33内的分叉数量与第2部位42的喷嘴422的数量相对应，固定于轮座33的第2部位42的各喷嘴422处于与放射状的各磨削液供给通道321连通的状态。
关于具有这样的结构的磨轮34，将随主轴32一起旋转的磨轮34的磨具419与工件的被加工面抵接，从而对该被加工面进行磨削加工。而且在进行该磨削加工时，从磨削液源60向磨削液供给通道321供给纯水等磨削液。供给到磨削液供给通道321的磨削液流入基座部40的第2部位42的各喷嘴422并从这些喷嘴422喷出，由此磨削液被供给至磨具419的内周侧。由此，磨具419对工件进行加工的加工点被冷却，并且工件的磨削屑和磨具屑等被磨削液冲走并排出。
根据本实施方式的磨轮34，其通过将具有磨具419的第1部位41和具有喷嘴422的第2部位42组合来进行使用。关于图示的磨具419的种类(形状、长度、形成位置等)和喷嘴422的种类(粗糙度、形状等)，与磨削条件对应的任意的磨具和喷嘴分别设置于第1部位41和第2部位42。因此，根据磨具419的种类准备多个第1部位41，根据喷嘴422的种类准备多个第2部位42。然后，选择具有适于磨削条件的磨具419的第1部位41和具有适于磨削条件的喷嘴422的第2部位42进行组合，从而作为磨轮34进行使用。
对于这样的磨轮34，应该管理的个体数量为第1部位41和第2部位42的总数。与将对应于种类的磨具419和喷嘴422双方组合并设置于基座部40的一体的以往结构的情况相比，这个数量特别少。因此减轻了用于管理磨轮34的负担。此外，只将配设有用于消耗的磨具419的第1部位41作为消耗品进行处理，而形成有喷嘴422的第2部位42则能够在不更换的状态下使用，因此，与以往相比降低了成本。
(3)磨轮的其他实施方式
图5和图6示出了将本发明的其他实施方式的磨轮34固定于轮座33的状态。在该实施方式的磨轮34中，基座部40也是由能够分离的第1部位41和第2部位42构成，且该第1部位41和第2部位42通过多个内六角螺钉等螺钉(固定件)53被一并固定于轮座33。
第1部位41是内周面随着朝向下方而呈锥状地扩大且外周面形成为圆筒状的、截面为大致梯形的形状，在第1部位41的下表面呈圆环状地排列并固定有多个磨具419。如图6所示，在第1部位41的上表面沿周向等间隔地形成有多个螺纹孔416。第2部位42为平板状，且在其内周侧形成有多个喷嘴422，所述多个喷嘴422与轮座33的呈放射状的磨削液供给通道321相连通，在这些喷嘴422的外周侧形成有与螺纹孔416对应的多个螺钉贯穿孔426。在第2部位42的形成了喷嘴422的部分，形成有向下方突出的凸条427。
关于这种情况的磨轮34，将第2部位42的内周缘与轮座33的定位用凸部331的外周缘配合，并且将第1部位41的内周缘与第2部位42的凸条427的外周面配合，进而，使螺钉贯穿孔426和螺纹孔416与轮座33的螺钉贯穿孔335一致，在这种状态下将穿过螺钉贯穿孔335、426的螺钉53旋入螺纹孔416中进行紧固，由此，所述磨轮34在水平的状态下被固定于轮座33。
在该实施方式中，通过螺钉53将第1部位41和第2部位42一同紧固固定于轮座33，并在固定的同时将这些部位41、42组合起来，从而构成磨轮34。因此，在被固定于轮座33之前，第1部位41和第2部位42是以零散的状态被管理。此外，能够通过1种螺钉53使第1部位41和第2部位42处于相互固定的状态，因此，减少了部件种类的数量，并且减轻了进行螺钉紧固作业的负担。与此相对，在上述的一个实施方式中，能够在通过第1螺钉51将第1部位41和第2部位42组合在一起的状态下、将第1部位41和第2部位42固定于轮座33。
Claims (2)
1.一种磨削加工工具，所述磨削加工工具具有：
圆环状的基座部；
多个磨具，其呈圆环状地排列并配设于该基座部上，并且与工件的露出面抵接；以及
多个喷嘴，其呈圆环状地排列并配设于所述基座部，用于将加工液引导至工件与所述磨具接触的接触部位，
所述磨削加工工具在对工件进行磨削加工时被使用，其特征在于，
所述基座部由第1部位和第2部位构成，在所述第1部位配设有所述磨具，在所述第2部位形成有所述喷嘴，
所述第1部位和所述第2部位能够分离。
2.根据权利要求1所述的磨削加工工具，其特征在于，
所述第1部位和所述第2部位通过固定件被一并固定于固定部。
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