JP2015139859A - 研削液供給具および研削ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる研削液供給具および該研削液供給具を具備する研削ホイールを提供する。
【解決手段】環状ホイール２の内部に研削液供給具７を配設することにより、研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる研削ホイール１を得る。該研削液供給具７は、拡散板１１によって拡散される研削液を受け止める内周面８ａを有する円環状の本体部８と、この本体部８の内周面８ａに周方向に沿って所定間隔で設けられ、砥石３に向かって下向きに延びる複数の研削液ガイド溝９とを備えてなり、拡散板１１で拡散された研削液を、研削液ガイド溝９を介して砥石３へと供給するものとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば半導体ウェハーや、ファインセラミック、超硬、ガラス、ステンレス等の材質の被研削物の表面を研削する研削ホイールに用いられる研削液供給具および該研削液供給具を具備する研削ホイールに関するものである。

従来、例えば半導体ウェハー等の被研削物の表面を研削する際には、研削ホイールが用いられている。この研削ホイールは、上下に開口された環状ホイールの下部に砥石を装着して構成されている。この研削ホイールにおいては、環状ホイールの開口を通してその内部に研削液を供給しつつ該環状ホイールをその軸線回りに回転させながら砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにしている。

ところが、ただ単に、環状ホイールの内部に研削液を供給しただけでは、被研削物の表面と砥石との接触位置（以下、「研削位置」という。）に研削液が均一に行き渡らずに研削ムラが生じていた。

このような不具合を未然に防ぎ得る技術が例えば特許文献１にて提案されている。

特許第４８８５３７６号公報

特許文献１には、環状基台（環状ホイール）と、該基台の下面に装着された砥石とから構成される研削ホイールの改良に関する技術が開示されており、かかる研削ホイールにおいては、基台の内周部に、周方向に連続して延在し、かつ半径方向内方に開放された冷却液溜を形成して、基台の内部に供給された冷却液（研削液）の半径方向外方への流動を冷却液溜によって一旦阻止した後に、冷却液を砥石および被研削物に向けて溢れ出させるようにしている。

上記特許文献１の技術を従来の研削ホイールに適用することにより、研削液が環状ホイールの外方に過剰に流動して無駄に消費されることなく、研削位置に研削液を均一に行き渡らせることができるので、研削ムラの発生を防ぐことができる。

しかしながら、上記特許文献１の技術を適用した研削ホイールでは、研削液を研削位置に勢いよく供給するような構成ではないため、研削抵抗を効果的に低減することができないという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる研削液供給具および該研削液供給具を具備する研削ホイールを提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明による研削液供給具は、
上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石と、前記環状ホイールの内部に配設される拡散板とを備え、前記環状ホイールの内部に流下される研削液を前記拡散板によってその環状ホイールの内周面に向けて拡散させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールに用いられる研削液供給具であって、
前記拡散板によって拡散される研削液を受け止める内周面を有する円環状の本体部と、この本体部の内周面に周方向に沿って所定間隔で設けられ、前記砥石に向かって下向きに延びる複数の研削液ガイド溝とを備え、前記拡散板で拡散された研削液を、前記研削液ガイド溝を介して前記砥石へと供給するようにしたことを特徴とするものである。

また、第２発明による研削液供給具は、
上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石とを備え、前記環状ホイールの内部に研削液を流下させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールに用いられる研削液供給具であって、
前記環状ホイールの内部に流下される研削液をその環状ホイールの内周面に向けて拡散させる円盤状の本体部と、この本体部の外周面に周方向に沿って所定間隔で設けられ、前記砥石に向かって下向きに延びる複数の研削液ガイド溝とを備え、前記本体部で拡散された研削液を、前記研削液ガイド溝を介して前記砥石へと供給するようにしたことを特徴とするものである。

第１発明または第２発明において、前記複数の研削液ガイド溝は、前記環状ホイールの回転方向に沿って傾斜が付されるのが好ましい（第３発明）。

次に、第４発明による研削ホイールは、
上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石と、前記環状ホイールの内部に配設される拡散板とを備え、前記環状ホイールの内部に流下される研削液を前記拡散板によってその環状ホイールの内周面に向けて拡散させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールであって、
前記環状ホイールの内部に、第１発明に係る研削液供給具を配設したことを特徴とするものである。

また、第５発明による研削ホイールは、
上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石とを備え、前記環状ホイールの内部に研削液を流下させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールであって、
前記環状ホイールの内部に、第２発明に係る研削液供給具を配設したことを特徴とするものである。

第１発明の研削液供給具においては、環状ホイールの内部に流下されて拡散板で拡散された研削液が、複数の研削液ガイド溝を介して砥石へと供給される。この際、研削液の流路が研削液ガイド溝によって絞られるので、研削液の流速が増加することになる。
第１発明の研削液供給具によれば、複数の研削液ガイド溝において流速が増加された研削液が砥石に向けて供給されるので、被研削物と砥石との接触位置（研削位置）に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる。

第２発明の研削液供給具においては、環状ホイールの内部に流下されて円盤状の本体部で拡散された研削液が、複数の研削液ガイド溝を介して砥石へと供給される。この際、研削液の流路が研削液ガイド溝によって絞られるので、研削液の流速が増加することになる。
第２発明の研削液供給具によれば、複数の研削液ガイド溝において流速が増加された研削液が砥石に向けて供給されるので、研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる。

第３発明の研削液供給具によれば、複数の研削液ガイド溝は環状ホイールの回転方向に沿って傾斜が付されているので、環状ホイールの回転力を利用して研削位置に研削液をより勢いよく供給することができる。

第４発明の研削ホイールによれば、環状ホイールの内部に、第１発明に係る研削液供給具が配設されるので、研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができ、これによって研削抵抗を効果的に低減して安定した研削を行うことができる。

第５発明の研削ホイールによれば、環状ホイールの内部に、第２発明に係る研削液供給具が配設されるので、研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができ、これによって研削抵抗を効果的に低減して安定した研削を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る研削液供給具を具備する研削ホイールを示す縦断面図である。 第１の実施形態の研削液供給具の平面図である。 第１の実施形態の研削ホイールを用いた研削動作の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る研削液供給具を具備する研削ホイールを示す縦断面図である。 第２の実施形態の研削液供給具の平面図である。 第２の実施形態の研削ホイールを用いた研削動作の説明図である。 第１の実施形態の研削ホイールの変形例の説明図である。

次に、本発明による研削ホイールの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の第１の実施形態に係る研削液供給具を具備する研削ホイールを示す縦断面図が示されている。また、図２には、第１の実施形態の研削液供給具の平面図が示されている。

＜研削ホイールの概略説明＞
図１に示される研削ホイール１は、例えば半導体ウェハー等の被研削物Ｗ（図３参照）の表面を研削するのに用いられるもので、上下に開口された環状ホイール２の下部に砥石３を装着して構成され、環状ホイール２の開口を通してその内部に研削液を供給しつつ該環状ホイール２をその軸線Ｓ回りに回転させながら砥石３を被研削物Ｗの表面に接触させることにより、被研削物Ｗの表面を研削することができるようになっている。

＜環状ホイールの説明＞
環状ホイール２は、上側開口部４、下側開口部５およびそれら開口部４，５の間に設けられる中空部６を有している。

上側開口部４は、比較的小径で上下に開口されている。
下側開口部５は、比較的大径で上下に開口されており、下方に進む従って内径が次第に大きくなる下向きに末広がりのテーパ状内周面５ａを有する形状に形成されている。
中空部６は、下側開口部５の最小内径と同径で上下に開口されている。

＜研削液供給具の説明＞
環状ホイール２の中空部６には、研削液供給具７が装着されている。
図２に示されるように、研削液供給具７は、後述する拡散板１１によって拡散される研削液を受け止める内周面８ａを有する円環状の本体部８と、この本体部８の内周面８ａに周方向に沿って所定間隔で設けられる複数の研削液ガイド溝９とを備えて構成されている。
図１に示されるように、研削液供給具７は、中空部６に嵌め込まれた状態で、所要のボルト１０の締結によって環状ホイール２に固定されている。なお、ボルト１０の締結を解除すれば、環状ホイール２に対し研削液供給具７を取り外すことができる。

＜研削液ガイド溝の説明＞
研削液ガイド溝９は、後述する拡散板１１で拡散された研削液を砥石３へと案内する役目を担うもので、環状ホイール２の上側開口部４から下側開口部５へと下向きで砥石３に向かって延び、その下部に対し上部が環状ホイール２の回転方向Ｒ側に位置するように傾斜が付されている。これにより、環状ホイール２の回転力を利用して研削位置に研削液をより勢いよく供給することができる。
なお、研削液ガイド溝９は、上記したように、環状ホイール２の回転方向に沿って傾斜を付すのみならず、研削位置に研削液をより正確に供給するために、その上部に対し下部が環状ホイール２の径方向外側に位置するように傾斜を付して設けるのが好ましい。

＜拡散板の説明＞
環状ホイール２の内部には、上側開口部４を通して流下される研削液を受け止める拡散板１１が配設されている。拡散板１１は、流下された研削液を研削液供給具７における本体部８の内周面８ａに向けて拡散させる役目を担うもので、研削液供給具７のやや下方位置に配され、該拡散板１１に向かって垂れ下がるように環状ホイール２に差し込まれた支持ボルト１２を介して環状ホイール２から吊り下げ支持されている。

拡散板１１には、その中心部から外周縁手前に亘って円形に凹んだ円形凹部１３が形成されるとともに、外周縁の全周に亘って上方に突出するリング状突起１４が形成されている。このリング状突起１４には、円形凹部１３との境界位置から径方向外側に向かって上向きに傾斜するテーパ面１４ａが全周に亘って形成されている。

拡散板１１においては、円形凹部１３とリング状突起１４とによって研削液溜部１５が形成されている。これにより、拡散板１１上に流下された研削液は、一旦、研削液溜部１５に溜められ、次々と流下される研削液による押出力や環状ホイール２の回転に伴う遠心力等の作用を受けて径方向外側へと送られ、遂にはリング状突起１４のテーパ面１４ａで跳ね上げられるようにして研削液供給具７における本体部８の内周面８ａ（図２参照）に向けて拡散される。

＜研削動作の説明＞
以上に述べたように構成される研削ホイール１による研削動作について主に図３を用いて以下に説明する。図３に示されるように、かかる研削動作には、研削機２０が使用され、研削機２０は、平坦な保持面を有するチャックテーブル２１と、このチャックテーブル２１に対向して配設される回転軸２２とを備えて構成されている。また、被研削物Ｗは、研削すべき一側の表面を上側に向けた状態で、チャックテーブル２１上に保持される。

研削ホイール１は、回転軸２２の下端側に装着される。すなわち、回転軸２２の下端部には、装着フランジ２３が一体的に形成されている。この装着フランジ２３の内周部分には、環状ホイール２の上側開口部４に嵌合可能なリング状突起２３ａが形成されている。このリング状突起２３ａが環状ホイール２の上側開口部４に嵌合した状態で研削ホイール１が装着フランジ２３にボルト２４の締結によって固定される。
回転軸２２には、上下方向に延びて環状ホイール２の上側開口部４へと繋がる研削液流路２２ａが形成されており、研削液を研削液流路２２ａから環状ホイール２の上側開口部４および研削液供給具７の内周側を通して拡散板１１上に流下させることができるようになっている。

被研削物Ｗの研削は次のようにして行われる。すなわち、チャックテーブル２１を比較的低速で回転させるとともに、回転軸２２を比較的高速で回転させ、研削液を研削液流路２２ａから拡散板１１上に流下させながら砥石３を被研削物Ｗの上側表面に接触させて研削する。
この際、拡散板１１上に流下された研削液は、一旦、研削液溜部１５に溜められ、次々と流下される研削液による押出力や環状ホイール２の回転に伴う遠心力等の作用を受けて径方向外側へと送られ、遂にはリング状突起１４のテーパ面１４ａで跳ね上げられるようにして研削液供給具７における本体部８の内周面８ａ（図２参照）に向けて拡散される。拡散された研削液は、該内周面８ａに周方向に沿って所定間隔で設けられた複数の研削液ガイド溝９を介して砥石３へと供給される。このとき、研削液の流路が研削液ガイド溝９によって絞られるので、研削液の流速が増加することになる。

＜作用効果の説明＞
本実施形態の研削液供給具７によれば、本体部８の内周面８ａ（図２参照）に周方向に沿って所定間隔で設けられた複数の研削液ガイド溝９において流速が増加された研削液が砥石３に向けて供給されるので、被研削物Ｗと砥石３との研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる。したがって、該研削液供給具７を具備する研削ホイール１によれば、研削抵抗を効果的に低減して安定した研削を行うことができる。

〔第２の実施形態〕
図４には、本発明の第２の実施形態に係る研削液供給具を具備する研削ホイールを示す縦断面図が示されている。また、図５には、第２の実施形態の研削液供給具の平面図が示されている。なお、本実施形態において、先の第１の実施形態と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては本実施形態に特有の部分を中心に説明することとする。

＜研削ホイールの概略説明＞
図４に示される研削ホイール３１は、第１の実施形態の研削ホイール１と同様に、上下に開口された環状ホイール３２の下部に砥石３３を装着して構成され、環状ホイール３２の開口を通してその内部に研削液を供給しつつ該環状ホイール３２をその軸線Ｓ回りに回転させながら砥石３３を被研削物Ｗ（図６参照）の表面に接触させることにより、被研削物Ｗの表面を研削することができるようになっている。

＜環状ホイールの説明＞
環状ホイール３２は、上側開口部３４および下側開口部３５を有している。
上側開口部３４は、比較的小径で上下に開口されている。
下側開口部３５は、比較的大径で上下に開口されており、下方に進む従って内径が次第に大きくなる下向きに末広がりのテーパ状内周面３５ａを有する形状に形成されている。

＜研削液供給具の説明＞
環状ホイール３２の内部には、該環状ホイール３２の上側開口部３４を通して流下される研削液を環状ホイール３２のテーパ状内周面３５ａに向けて拡散させる役目も兼ねる研削液供給具４１が配設されている。
研削液供給具４１は、下方に進む従って外径が次第に大きくなる下向きに末広がりのテーパ状外周面４２ａを有して環状ホイール３２の内部に流下される研削液をその環状ホイール３２のテーパ状内周面３５ａに向けて拡散させる円盤状の本体部４２を備え、図５に示されるように、この本体部４２のテーパ状外周面４２ａに、複数の研削液ガイド溝４３が周方向に沿って所定間隔で設けられて構成されている。
図４に示されるように、研削液供給具４１は、上側開口部３４の下方位置において、該研削液供給具４１に向かって垂れ下がるように環状ホイール３２に差し込まれた支持ボルト４４を介して環状ホイール３２から吊り下げ支持されている。

本体部４２には、その中心部から外周縁手前に亘って円形に凹んだ円形凹部４５が形成されるとともに、外周縁の全周に亘って上方に突出するリング状突起４６が形成されている。なお、リング状突起４６には、円形凹部４５との境界位置から径方向外側に向かって上向きに傾斜するテーパ面４６ａが全周に亘って形成されている。

本体部４２においては、円形凹部４５とリング状突起４６とによって研削液溜部４７が形成されている。これにより、本体部４２上に流下された研削液は、一旦、研削液溜部４７に溜められ、次々と流下される研削液による押出力や環状ホイール３２の回転に伴う遠心力等の作用を受けて径方向外側へと送られ、遂にはリング状突起４６のテーパ面４６ａで跳ね上げられるようにして環状ホイール３２のテーパ状内周面３５ａに向けて拡散される。

＜研削液ガイド溝の説明＞
研削液ガイド溝４３は、本体部４２で拡散された研削液を砥石３３へと案内する役目を担うもので、テーパ状内周面３５ａに沿って下向きで砥石３３に向かって延び、その下部に対し上部が環状ホイール３２の回転方向Ｒ側に位置するように傾斜が付されている。これにより、環状ホイール３２の回転力を利用して研削位置に研削液をより勢いよく供給することができる。
なお、研削液ガイド溝４３は、研削位置に研削液をより正確に供給するために、テーパ状内周面３５ａの傾斜に合わせるように、その上部に対し下部が環状ホイール３２の径方向外側に位置するように傾斜を付して設けているが、鉛直方向に真っ直ぐに設けてもよい。この場合、テーパ状内周面３５ａも鉛直方向に真っ直ぐ延びる内周面とされる。

＜研削動作の説明＞
以上に述べたように構成される研削ホイール３１による研削動作について主に図６を用いて以下に説明する。なお、かかる研削動作には、前述した研削機２０を使用し、使用にあたっては研削ホイール３１を第１の実施形態の研削ホイール１と同じ要領にて回転軸２２の下端側に装着する。

被研削物Ｗの研削は次のようにして行われる。すなわち、チャックテーブル２１を比較的低速で回転させるとともに、回転軸２２を比較的高速で回転させ、研削液を研削液流路２２ａから環状ホイール３２の上側開口部３４を通して研削液供給具４１の本体部４２上に流下させながら砥石３３を被研削物Ｗの上側表面に接触させて研削する。
この際、本体部４２上に流下された研削液は、一旦、研削液溜部４７に溜められ、次々と流下される研削液による押出力や環状ホイール３２の回転に伴う遠心力等の作用を受けて径方向外側へと送られ、遂にはリング状突起４６のテーパ面４６ａで跳ね上げられるようにして環状ホイール３２のテーパ状内周面３５ａに向けて拡散される。拡散された研削液は、本体部４２のテーパ状外周面４２ａ（図５参照）に周方向に沿って所定間隔で設けられた複数の研削液ガイド溝４３を介して砥石３３へと供給される。この際、研削液の流路が研削液ガイド溝４３によって絞られるので、研削液の流速が増加することになる。

＜作用効果の説明＞
本実施形態の研削液供給具４１によれば、テーパ状内周面３５ａと対向するテーパ状外周面４２ａに周方向に沿って所定間隔で設けられた複数の研削液ガイド溝４３において流速が増加された研削液が砥石３３に向けて供給されるので、被研削物Ｗと砥石３３との研削位置に研削液を均一かつ勢いよく供給することができる。したがって、該研削液供給具４１を具備する研削ホイール３１によれば、研削抵抗を効果的に低減して安定した研削を行うことができる

以上、本発明の研削液供給具および研削ホイールについて、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、第１の実施形態の研削ホイール１においては、環状ホイール２の内部に研削液供給具７を独立に設けるようにしているが、図７に示される研削ホイール１´のように、環状ホイール２に研削液供給具７を一体的に設ける態様もあり得る。
すなわち、環状ホイール２が研削液供給具７の本体部８を兼ねる構成として、環状ホイール２の中空部６の内周面６ａに、複数の研削液ガイド溝９を周方向に沿って所定間隔で設けて、拡散板１１によってその中空部６の内周面６ａに向けて拡散された研削液を、研削液ガイド溝９を介して砥石３へと供給するようにしてもよい。

本発明の研削液供給具および研削ホイールは、研削液を研削位置に均一かつ勢いよく供給することができ、これによって研削抵抗を効果的に低減して安定した研削を行うことができるという特性を有していることから、被研削物の表面研削の用途に好適に用いることができる。

１，１´，３１ 研削ホイール
２，３２ 環状ホイール
３，３３ 砥石
７，４１ 研削液供給具
９，４３ 研削液ガイド溝
１１ 拡散板

Claims (5)

1. 上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石と、前記環状ホイールの内部に配設される拡散板とを備え、前記環状ホイールの内部に流下される研削液を前記拡散板によってその環状ホイールの内周面に向けて拡散させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールに用いられる研削液供給具であって、
   前記拡散板によって拡散される研削液を受け止める内周面を有する円環状の本体部と、この本体部の内周面に周方向に沿って所定間隔で設けられ、前記砥石に向かって下向きに延びる複数の研削液ガイド溝とを備え、前記拡散板で拡散された研削液を、前記研削液ガイド溝を介して前記砥石へと供給するようにしたことを特徴とする研削液供給具。
2. 上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石とを備え、前記環状ホイールの内部に研削液を流下させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールに用いられる研削液供給具であって、
   前記環状ホイールの内部に流下される研削液をその環状ホイールの内周面に向けて拡散させる円盤状の本体部と、この本体部の外周面に周方向に沿って所定間隔で設けられ、前記砥石に向かって下向きに延びる複数の研削液ガイド溝とを備え、前記本体部で拡散された研削液を、前記研削液ガイド溝を介して前記砥石へと供給するようにしたことを特徴とする研削液供給具。
3. 前記複数の研削液ガイド溝は、前記環状ホイールの回転方向に沿って傾斜が付される請求項１または２に記載の研削液供給具。
4. 上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石と、前記環状ホイールの内部に配設される拡散板とを備え、前記環状ホイールの内部に流下される研削液を前記拡散板によってその環状ホイールの内周面に向けて拡散させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールであって、
   前記環状ホイールの内部に、請求項１に記載の研削液供給具を配設したことを特徴とする研削ホイール。
5. 上下に開口された環状ホイールと、この環状ホイールの下部に装着される砥石とを備え、前記環状ホイールの内部に研削液を流下させながら該環状ホイールをその軸線回りに回転して前記砥石を被研削物の表面に接触させることにより、被研削物の表面を研削するようにした研削ホイールであって、
   前記環状ホイールの内部に、請求項２に記載の研削液供給具を配設したことを特徴とする研削ホイール。
   

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