JP2014117763A

JP2014117763A - 研削ホイール

Info

Publication number: JP2014117763A
Application number: JP2012273208A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Takei; 利樹武井
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】研削ホイールが大径化しても重い研削ホイールの着脱を行わずに研削砥石の交換を行うことができる研削ホイールを提供する。
【解決手段】研削装置１０の回転スピンドル３２の先端に固定されたホイールマウント３３に着脱可能に装着される研削ホイール３４Ａを、上面がホイールマウント３３に取り付けられる環状のホイール基台４０と、ホイール基台４０に着脱可能に装着され、ホイール基台４０に装着された状態でホイール基台４０の下面から所定の高さ下方に突出する複数の研削砥石４５とから構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を研削するための研削装置に装備される研削ホイールに関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状の半導体ウェーハの表面に、格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域を区画し、これら領域にＩＣやＬＳＩ等のデバイスを形成する。そしてこの半導体ウェーハをストリートに沿って切断することにより、デバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイア基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウェーハも、同様にして分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオードやレーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウェーハは、分割予定ラインに沿って切断する前に、研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。

ウェーハの裏面を研削する研削装置は、一般に、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段とを具備し、該研削手段は、回転スピンドルと該回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと該ホイールマウントに取り付けられた研削ホイールとからなっている。そして、研削ホイールは、ホイールマウントに取り付けられる環状のホイール基台と、該環状のホイール基台に装着された研削砥石とからなっているものがある（特許文献１）。

ところで、近年の半導体ウェーハにあっては、外径が３００ｍｍ、４００ｍｍ、４５０ｍｍと大径化しており、ウェーハの大径化に伴って研削ホイールも大径化している。研削ホイールが大径化すると重量が増大し、研削ホイールのホイールマウントへの着脱が困難になるという問題がある。そこでこの問題を解決するものとして、研削ホイールを、ホイール基台に研削砥石が装着された複数のホイールブロックで構成し、研削ホイールを分割した形態のホイールブロックを交換することで研削ホイールの交換を容易にする発明が提案されている（特許文献２）。

特開２００６−７５９２９号公報特開２００８−１５５３１２号公報

しかし、上記ホイールブロックもホイール基台を有するため、大径の研削ホイールに適用するとやはりホイールブロックは重くなり交換作業が困難になる場合がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、研削ホイールが大径化しても重い研削ホイールの着脱を行わずに研削砥石の交換を行うことができる研削ホイールを提供することにある。

本発明の研削ホイールは、被加工物を研削加工する研削装置の回転スピンドルの先端に固定されたホイールマウントに着脱可能に装着される研削ホイールであって、該研削ホイールは、一方の面が前記ホイールマウントに取り付けられる環状のホイール基台と、該ホイール基台に着脱可能に装着され、該ホイール基台に装着された状態で該ホイール基台の他方の面から所定の高さに突出する研削砥石とから構成されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の研削ホイールによれば、ホイールマウントに取り付けられるホイール基台に対して研削砥石のみを着脱して交換することができる。すなわちホイール基台はホイールマウントに固定状態で着脱せず、研削砥石のみを着脱する。着脱するのは研削砥石のみであるため研削ホイール全体の着脱を行わず研削砥石の交換を行うことができる。研削砥石はホイール基台に研削砥石を装着したものと比べると当然重さは軽いため、交換作業が容易となる。

本発明は、前記ホイール基台の前記一方の面と前記他方の面とをつなぐ外周側面に、該外周側面から該他方の面にわたる開口部を有する複数の凹状部が該外周側面に沿って円環状に配列されて形成され、該凹状部には、前記研削砥石が着脱可能に装着され、固定手段によって該ホイール基台に固定されている形態を具体的形態の一例とする（請求項２）。

請求項２の固定手段としては、前記ホイール基台の前記凹状部に形成された雌ねじと、前記研削砥石の側面に形成され該研削砥石が該凹状部に装着された状態で該雌ねじと連通する貫通孔と、該研削砥石の側面に形成された該貫通孔を介して該雌ねじと係合する雄ねじとから少なくとも構成されている形態を具体的形態として挙げられる（請求項３）。

また、請求項１では、前記ホイール基台の前記他方の面に、該他方の面の周縁に沿って開口した複数の円弧状の砥石挿入溝が形成され、該砥石挿入溝は、該研削ホイールの回転軸側の内壁に雌ねじが形成され、該ホイール基台の外周側面の内壁の該雌ねじに対応した位置に該外周側面に貫通した雄ねじ挿入孔が形成され、前記研削砥石は、該研削砥石を該砥石挿入溝に挿入した状態で該雌ねじと該雄ねじ挿入孔とに連通する貫通孔が形成されており、該雄ねじ挿入孔から挿入された雄ねじによって該ホイール基台に固定されている形態を含む（請求項４）。

本発明の請求項３、４に記載の研削砥石は、砥粒をボンド剤で結合した砥石部と、該砥石部の一端に粘着剤で固定された台座とから構成され、前記貫通孔は該台座の側面に形成されている形態を含む。

本発明によれば、研削ホイールが大径化しても重い研削ホイールの着脱を行わずに研削砥石の交換を行うことができる研削ホイールが提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る研削ホイールが適用された研削装置の全体斜視図である。一実施形態の研削ホイールを示す斜視図である。一実施形態の研削ホイールの研削砥石の取付構造を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る研削ホイールを示す斜視図である。他の実施形態の研削ホイールのホイール基台の下面側を示す斜視図である。他の実施形態の研削ホイールの研削砥石の取付構造を示す断面図である。研削砥石の他の実施形態を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
[１]研削装置
図１により、一実施形態に係る研削ホイールが適用された研削装置を説明する。この研削装置１０は、例えば厚さが７００μｍ程度の円板状の半導体ウェーハ等を被加工物Ｗとするもので、そのような被加工物Ｗを負圧チャック式のチャックテーブル２０に水平に保持して被加工物Ｗの被加工面を上方に露出させ、その被加工面を研削手段３０により研削して被加工物Ｗを所定厚さに加工するものである。

研削装置１０は、Ｘ方向に長い直方体状の装置台１１を有している。装置台１１には、長方形状のテーブルベース２５がＸ方向に移動可能に設けられており、このテーブルベース２５に、上記チャックテーブル２０がＺ方向（鉛直方向）を回転軸方向として回転可能に支持されている。チャックテーブル２０は、多孔質セラミックからなる保持部２１を表面側に有しており、保持部２１の表面である保持面２１１に被加工物Ｗが負圧作用で吸着保持される。

チャックテーブル２０は、図１においてテーブルベース２５がＸ方向に移動することにより、手前側（Ｘ１側）の端部の搬入出位置から奥側（Ｘ２側）の加工位置の間を往復移動させられる。装置台１１にはテーブルベース２５をＸ方向に移動させる移動機構が設けられており、テーブルベース２５にはチャックテーブル２０を回転させる回転駆動機構が設けられている（いずれも図示略）。テーブルベース２５の移動方向の両側には、テーブルベース２５の移動路を覆って研削屑等が装置台１１内に落下することを防ぐ伸縮自在な蛇腹状のカバー１２が設けられている。

被加工物Ｗは、搬入出位置に位置付けられたチャックテーブル２０の保持面２１１に、オペレータによって載置され、保持部２１を負圧にする運転を行って保持面２１１に吸着保持される。被加工物Ｗは保持部２１と同程度の直径を有するものとされ、保持面２１１に同心状に保持される。

チャックテーブル２０の保持部２１に被加工物Ｗを吸着保持させたら、テーブルベース２５を図１においてＸ２方向に移動させ、被加工物Ｗを加工位置に位置付けて上方の研削手段３０に対向配置させる。

図１に示すように、研削手段３０は、装置台１１の後端部（Ｘ２側の端部）に立設されたコラム１３の前面側に配設されている。コラム１３の前面には、一対のＺ軸ガイド１４を介してスライダ１５がＺ方向に沿って昇降可能に取り付けられており、このスライダ１５に、研削手段３０が固定されている。

研削手段３０は、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング３１内に回転スピンドル３２が同軸的、かつ回転自在に組み込まれ、回転スピンドル３２の先端に同心状に形成されたフランジ状のホイールマウント３３に研削ホイール３４Ａが着脱自在に固定された構成となっている。スピンドルハウジング３１の上端部には、回転スピンドル３２を回転駆動するモータ部３５が設けられている。研削ホイール３４Ａは下面に研削砥石を有し、モータ部３５によって回転スピンドル３２と一体に回転駆動される。

研削手段３０は、ホイールマウント３３を下方に配して軸方向をＺ方向と平行にした状態で、スピンドルハウジング３１がホルダ３６を介してスライダ１５に固定されている。スライダ１５は、一対のＺ軸ガイド１４間に配設されてスライダ１５に螺合した状態で連結されたＺ方向に延びるボールねじ３７１と、ボールねじ３７１を回転駆動するサーボモータ３７２とを備えた加工送り手段３７によって昇降駆動される。したがって、研削手段３０は加工送り手段３７によってスライダ１５と一体に昇降する。

上記加工位置に位置付けられた被加工物Ｗは、上方に露出させられた被加工面が研削手段３０によって研削され、目的厚さに薄化される。研削手段３０による研削加工は、モータ部３５を作動させて研削ホイール３４Ａを回転させながら、かつチャックテーブル２０を一方向に回転させて被加工物Ｗを自転させながら、加工送り手段３７によりスライダ１５とともに研削手段３０を下降させ、回転する研削ホイール３４Ａの研削砥石を被加工物Ｗの被加工面に押し付けることによりなされる。

以上が研削装置１０の全体的な構成および動作であり、次に、本発明の一実施形態に係る上記研削ホイール３４Ａについて説明する。

[２]研削ホイール
図２に示すように、研削ホイール３４Ａは、ホイールマウント３３と同径の環状に形成され、上面（一方の面）がホイールマウント３３の下面に着脱可能に装着されるホイール基台４０と、ホイール基台４０に着脱可能に装着され、ホイール基台４０に装着された状態でホイール基台４０の下面（他方の面）から所定の高さ下方に突出する複数の研削砥石４５とから構成されている。ホイール基台４０は、ホイールマウント３３の上面から貫通される複数のボルト３３１によってホイールマウント３３の下面に固定される。

ホイール基台４０の上面と下面とをつなぐ外周側面４０１には、外周側面４０１から下面にわたる開口部を有する複数の凹状部４０２が外周側面４０１に沿って円環状に配列されて形成されている。そして、これら凹状部４０２に、研削砥石４５がそれぞれ着脱可能に嵌め込まれて装着され、その装着状態が固定手段５０によって固定されている。

研削砥石４５は被加工物Ｗに応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等のボンド剤で結合して成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。研削砥石４５はホイール基台４０の外周部の周方向に沿った円弧状のチップに形成されたもので、下面には被加工物Ｗに当接する複数の歯部４５１が周方向に沿って形成されている。

この場合の固定手段５０は、図３に示すように、ホイール基台４０の凹状部４０２の側面に周方向に沿って形成された複数（この場合２つ）の雌ねじ５１と、研削砥石４５の側面に形成され、研削砥石４５が凹状部４０２に装着された状態で雌ねじ５１と連通する貫通孔５２と、研削砥石４５の側面に形成された貫通孔５２を介して雌ねじ５１にねじ込まれて係合する雄ねじ５３と、研削砥石４５の側面を覆って重ねられ、雄ねじ５３が貫通する貫通孔５４１が形成された砥石カバー５４とから構成される。

研削砥石４５は、各凹状部４０２内に、歯部４５１を下側にして側面方向から嵌め込み、砥石カバー５４を研削砥石４５の側面に重ねてから雄ねじ５３を貫通孔５４１，５２に通して雌ねじ５１にねじ込むといった操作で、ホイール基台４０に固定される。

[３]研削ホイールの作用効果
本実施形態の研削ホイール３４Ａによれば、研削砥石４５は、摩耗したり欠けが生じたりして交換する場合があるが、その際には、ホイールマウント３３に取り付けられるホイール基台４０に対して研削砥石４５のみを着脱して新たなものに交換することができる。すなわちホイール基台４０はホイールマウント３３に固定状態で着脱せず、研削砥石４５のみを着脱する。着脱するのは研削砥石４５のみであるため、重い研削ホイール３４Ａ全体の着脱を行わず研削砥石４５の交換を行うことができる。研削砥石４５はホイール基台４０に研削砥石４５を装着したものと比べると当然重さは軽いため、研削ホイール３４Ａが大径であっても交換作業が容易となる。また、研削砥石４５を側面方向から着脱することができるため、例えば、上方あるいは下方からの着脱操作と比べると、着脱を容易に行うことができる。

[４]研削ホイールの他の実施形態
図４は、研削ホイールの他の実施形態を示している。この研削ホイール３４Ｂは、図５に示すホイール基台４１の下面に、下面の周縁に沿って開口した複数の円弧状の砥石挿入溝４１２が形成されており、これら砥石挿入溝４１２に上記研削砥石４５が着脱可能に嵌め込まれて装着され、その装着状態が、雄ねじ６３によって固定される構成となっている。

図６に示すように、砥石挿入溝４１２の、研削ホイール３４Ｂの回転軸側の内壁には周方向に沿って複数（この場合２つ）の雌ねじ６１が形成され、ホイール基台４１の外周側面４１１の内壁の雌ねじ６１に対応した位置には、外周側面４１１に貫通した雄ねじ挿入孔６２がそれぞれ形成されている。そして研削砥石４５の上記貫通孔５２は、研削砥石４５を砥石挿入溝４１２に挿入した状態で雌ねじ６１と雄ねじ挿入孔６２とに連通するようになっている。

この実施形態では、研削砥石４５は、各砥石挿入溝４１２内に、歯部４５１を下側にして下方から嵌め込み、雄ねじ６３を雄ねじ挿入孔６２、研削砥石４５の貫通孔５２に通して雌ねじ６１にねじ込むといった操作で、ホイール基台４１に固定される。

この実施形態の研削ホイール３４Ｂにあっても、ホイールマウント３３に固定されているホイール基台４１に対して研削砥石４５のみを着脱して新たなものに交換することができ、交換作業を容易に行うことができるといった効果を得ることができる。

[５]研削砥石の他の実施形態
上記研削砥石４５は、全体が砥粒をボンド剤で結合した成形体であるが、図７に示すように、砥粒をボンド剤で結合した砥石部４５２の上端に台座４５３を固定し、台座４５３の側面に貫通孔５２を形成した構成のものであってもよい。この場合、台座４５３は砥石部４５２に粘着剤で固定される。

図７（ａ）、（ｂ）に示す研削砥石４５は、台座４５３と砥石部４５２の接合面は平坦であるが、図７（ｃ）に示す研削砥石４５の台座４５３と砥石部４５２の接合面は凹凸面となっている。すなわち台座４５３と砥石部４５２の接合面に、周方向に沿った溝４５３ａと、溝４５３ａに嵌合する凸部４５２ａとをそれぞれ形成し、溝４５３ａに凸部４５２ａを嵌合して固定する構造となっている。また、図７（ｂ）に示す砥石部４５２は下面に歯部４５１が形成されておらず平坦面となっており、このような形態のものも用いることができる。

１０…研削装置、３２…回転スピンドル、３３…ホイールマウント、３４Ａ，３４Ｂ…研削ホイール、４０，４１…ホイール基台、４０１…外周側面、４０２…凹状部、４１２…砥石挿入溝、４５…研削砥石、４５２…砥石部、４５３…台座、５０…固定手段、５１…雌ねじ、５２…貫通孔、５３…雄ねじ、６２…雄ねじ挿入孔、６３…雄ねじ、Ｗ…被加工物。

Claims

被加工物を研削加工する研削装置の回転スピンドルの先端に固定されたホイールマウントに着脱可能に装着される研削ホイールであって、
該研削ホイールは、
一方の面が前記ホイールマウントに取り付けられる環状のホイール基台と、
該ホイール基台に着脱可能に装着され、該ホイール基台に装着された状態で該ホイール基台の他方の面から所定の高さに突出する研削砥石とから構成されていること
を特徴とする研削ホイール。
前記ホイール基台の前記一方の面と前記他方の面とをつなぐ外周側面に、該外周側面から該他方の面にわたる開口部を有する複数の凹状部が該外周側面に沿って円環状に配列されて形成され、
該凹状部には、前記研削砥石が着脱可能に装着され、固定手段によって該ホイール基台に固定されていること
を特徴とする請求項１に記載の研削ホイール。
前記固定手段は、前記ホイール基台の前記凹状部に形成された雌ねじと、
前記研削砥石の側面に形成され該研削砥石が該凹状部に装着された状態で該雌ねじと連通する貫通孔と、
該研削砥石の側面に形成された該貫通孔を介して該雌ねじと係合する雄ねじと、
から少なくとも構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の研削ホイール。
前記ホイール基台の前記他方の面に、該他方の面の周縁に沿って開口した複数の円弧状の砥石挿入溝が形成され、
該砥石挿入溝は、該研削ホイールの回転軸側の内壁に雌ねじが形成され、該ホイール基台の外周側面の内壁の該雌ねじに対応した位置に該外周側面に貫通した雄ねじ挿入孔が形成され、
前記研削砥石は、該研削砥石を該砥石挿入溝に挿入した状態で該雌ねじと該雄ねじ挿入孔とに連通する貫通孔が形成されており、該雄ねじ挿入孔から挿入された雄ねじによって該ホイール基台に固定されていること
を特徴とする請求項１に記載の研削ホイール。
前記研削砥石は、砥粒をボンド剤で結合した砥石部と、該砥石部の一端に粘着剤で固定された台座とから構成され、前記貫通孔は該台座の側面に形成されていること
を特徴とする請求項３または４に記載の研削ホイール。