JP2019130655A - 砥石工具の製造方法及び面取り加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の方法に比べて面取り加工用の砥石工具を簡単に製造できる新たな砥石工具の製造方法を提供する。【解決手段】砥石工具の製造方法であって、回転軸に固定された円筒状の砥石と、円筒状の砥石の外周面に面取り加工用の加工溝を形成するための加工溝形成用砥石と、を準備する準備工程と、円筒状の砥石と該加工溝形成用砥石とを回転軸の軸心に対して垂直な方向に相対的に移動させて円筒状の砥石の外周面を加工溝形成用砥石に接触させることで、円筒状の砥石の外周面に加工溝を形成する加工工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、板状の被加工物の面取り加工に用いられる砥石工具の製造方法、及びこの砥石工具を備える面取り加工装置に関する。

各種の電子機器に組み込まれるデバイスチップの生産には、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハが使用される。このウェーハは、円柱状のインゴットをワイヤーソー等でスライスして円盤状のアズスライスウェーハを形成し、その表裏面の平坦度をラッピング処理によって高めた後に、外周部に残る角を面取り加工によって落とすことで得られる。

上述したウェーハに代表される被加工物の面取り加工は、通常、この被加工物を保持する保持テーブルと、外周面に面取り加工用の加工溝が形成された円筒状の砥石を含む砥石工具と、を備える面取り加工装置を用いて行われる（例えば、特許文献１，２参照）。保持テーブルによって被加工物を保持した上で、砥石工具を回転させ、この砥石工具の加工溝を被加工物の外周部に接触させることで、被加工物を面取り加工できる。

特開２０００−５９９１号公報 特開２００１−１９１２３８号公報

ところで、上述のような面取り加工用の加工溝は、例えば、プロファイル加工やワイヤ放電加工等の方法で形成される。しかしながら、これらの方法では、加工溝の形成に長い時間が掛かる上、加工のコストも高くなり易いという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の方法に比べて面取り加工用の砥石工具を簡単に製造できる新たな砥石工具の製造方法、及びこの砥石工具を備える面取り加工装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、回転軸と、該回転軸に固定された円筒状の砥石と、を備え、板状の被加工物の面取り加工に用いられる面取り加工用の砥石工具を製造する砥石工具の製造方法であって、該回転軸に固定された該円筒状の砥石と、該円筒状の砥石の外周面に面取り加工用の加工溝を形成するための加工溝形成用砥石と、を準備する準備工程と、該円筒状の砥石と該加工溝形成用砥石とを該回転軸の軸心に対して垂直な方向に相対的に移動させて該円筒状の砥石の外周面を該加工溝形成用砥石に接触させることで、該円筒状の砥石の外周面に該加工溝を形成する加工工程と、を備え、該加工溝形成用砥石は、該加工溝の形状に対応した外周面を有する円盤状に構成されており、該加工工程では、該円筒状の砥石の外周面を該加工溝形成用砥石の外周面に接触させる砥石工具の製造方法が提供される。

本発明の一態様において、該円筒状の砥石には、砥粒を固定する結合材として樹脂が使用されており、該加工溝形成用砥石には、砥粒を固定する結合材として金属が使用されていることが好ましい。

本発明の別の一態様によれば、板状の被加工物の面取り加工に用いられる面取り加工装置であって、該被加工物を保持する保持テーブルと、該被加工物の外周部を面取り加工する円筒状の砥石を含む砥石工具と、該円筒状の砥石の外周面に加工溝を形成し、又は該円筒状の砥石の外周面に形成されている該加工溝を修正する加工溝形成用砥石と、を備え、該加工溝形成用砥石は、該保持テーブルによって保持される該被加工物と干渉しない位置に配置されている面取り加工装置が提供される。

本発明の別の一態様において、該保持テーブルによって保持される該被加工物の外周部と該円筒状の砥石とが接触する面取り加工位置、及び該加工溝形成用砥石と該円筒状の砥石とが接触する加工溝形成位置の間で、該保持テーブルと該加工溝形成用砥石とに対して該砥石工具を相対的に移動させる移動機構を更に備えることが好ましい。

本発明の一態様に係る砥石工具の製造方法では、円筒状の砥石の外周面に加工溝形成用砥石の外周面を接触させるだけで、円筒状の砥石に面取り加工用の加工溝を形成できる。そのため、本発明の一態様に係る砥石工具の製造方法によれば、従来の方法に比べて面取り加工用の砥石工具を簡単に製造できるようになる。

準備工程について示す側面図である。 加工工程について示す側面図である。 完成した面取り加工用の砥石工具を示す側面図である。 砥石工具を含む面取り加工装置を示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係る砥石工具の製造方法は、半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を面取り加工する際に用いられる砥石工具の製造方法であって、準備工程（図１参照）、及び加工工程（図２参照）を含む。

準備工程では、回転軸に固定された円筒状の砥石と、円筒状の砥石の外周面に面取り加工用の加工溝を形成するための加工溝形成用砥石と、を準備する。加工工程では、円筒状の砥石の外周面に加工溝形成用砥石を接触させることで、円筒状の砥石の外周面に面取り加工用の加工溝を形成する。以下、本実施形態に係る砥石工具の製造方法について詳述する。

まず、円筒状の砥石と、加工溝形成用砥石と、を準備する準備工程を行う。ここでは、外周面に溝が形成されていない円筒状の砥石を含む砥石工具と、この円筒状の砥石に加工溝を形成するための加工溝形成用砥石を含む加工溝形成用砥石工具と、を準備する。図１は、準備工程について示す側面図である。

図１に示すように、本実施形態の準備工程で準備される砥石工具２は、所定の長さを持つ回転軸４と、回転軸４の一端側に固定された円筒状の砥石６と、を含む。回転軸４は、例えば、ステンレス等の金属材料で円柱状に構成されており、その他端側には、モータ等の回転駆動源が連結される。

円筒状の砥石６は、例えば、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を樹脂等の結合材に分散させることで得られ、円筒の側面に相当する外周面６ａを備えている。この外周面６ａは、回転軸４の軸心を延長した延長線からの距離が概ね一定となる形状に形成されており、溝等の巨視的な凹凸を有していない。

また、円筒状の砥石６の径方向の厚さは、後述する加工工程で外周面６ａに形成される面取り加工用の加工溝の深さより厚い。ただし、この円筒状の砥石６の材質、厚さ等の仕様は、面取り加工の対象となる被加工物の材質、外周面６ａに形成される加工溝の形状等の条件に応じて適切に設定、変更される。

一方で、加工溝形成用砥石工具１２は、所定の長さを持つ回転軸１４と、回転軸１４の一端側に固定された円筒状のマウント１６と、マウント１６に装着された加工溝形成用砥石１８と、を含む。回転軸１４は、例えば、ステンレス等の金属材料で円柱状に構成されており、その他端側には、モータ等の回転駆動源が連結される。

マウント１６は、例えば、加工溝形成用砥石１８の装着に適した円筒状に構成されている。ただし、このマウント１６の材質、形状、構造等に特段の制限はない。回転軸１４に対して加工溝形成用砥石１８を適切に装着できるようであれば、マウント１６が省略されても良い。

マウント１６には、その外周面１６ａから径方向外向きに突出する態様で加工溝形成用砥石１８が装着されている。この加工溝形成用砥石１８は、例えば、ダイヤモンド、ホワイトアランダム（ＷＡ）、グリーンカーボランダム（ＧＣ）等の砥粒を、金属等の結合材で固定して円盤状に形成される。

加工溝形成用砥石１８の厚さは、例えば、面取り加工の対象となる被加工物の厚さと同程度、又はそれ以上である。また、この加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａは、加工溝形成用砥石１８を径方向に切断した断面でＶ字状に形成されている。このような断面視でＶ字状の外周面１８ａは、例えば、角度成形機等を用いて形成できる。

ただし、加工溝形成用砥石１８の材質、厚さ、外周面１８ａの形状等の仕様は、上述した円筒状の砥石６の材質、面取り加工後の被加工物の外周部に求められる形状等に応じて適切に設定、変更される。例えば、本実施形態では、断面視でＶ字状に形成された外周面１８ａを持つ加工溝形成用砥石１８を用いるが、外周面１８ａの形状は、例えば、断面視でＵ字状等でも良い。

上述した準備工程の後には、円筒状の砥石６の外周面６ａに加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａを接触させて、円筒状の砥石６の外周面６ａに面取り加工用の加工溝を形成する加工工程を行う。図２は、加工工程について示す側面図である。この加工工程では、例えば、回転軸４の軸心と回転軸１４の軸心とが概ね平行になるように、砥石工具２と加工溝形成用砥石工具１２との位置関係を調整する。

また、外周面６ａの加工溝を形成したい領域から、回転軸４の軸心に対して概ね垂直な方向に離れた所定の位置に外周面１８ａを位置付ける。そして、円筒状の砥石６を回転軸４の周りに回転させると共に、加工溝形成用砥石１８を回転軸１４の周りに回転させる。本実施形態では、円筒状の砥石６の回転の速度を、例えば、４０００ｒｐｍ、加工溝形成用砥石１８の回転の速度を、例えば、５００ｒｐｍとする。ただし、円筒状の砥石６及び加工溝形成用砥石１８を回転させる速度等に特段の制限はない。

その後、図２に示すように、砥石工具２と加工溝形成用砥石工具１２とを相対的に移動させる。より具体的には、砥石工具２と加工溝形成用砥石工具１２とを、回転軸４の軸心及び回転軸１４の軸心に対して概ね垂直な方向に相対的に移動させ、図２に示すように、円筒状の砥石６の外周面６ａに加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａを接触させる。

これにより、円筒状の砥石６の外周面６ａには、加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａに対応する形状の加工溝６ｂが形成される。すなわち、加工溝６ｂは、円筒状の砥石６を径方向に切断した断面でＶ字状に形成されることになる。外周面６ａの所定の領域に加工溝６ｂを形成した後には、上述のような手順を繰り返し、外周面６ａの他の領域にも加工溝６ｂを形成する。

以上により、外周面６ａに面取り加工用の複数の加工溝６ｂを有する円筒状の砥石６を含む砥石工具２が完成する。図３は、完成した面取り加工用の砥石工具２を示す側面図である。なお、本実施形態では、図３に示すように、互いに概ね平行な５本の加工溝６ｂを円筒状の砥石６の外周面６ａに有する面取り加工用の砥石工具２を製造しているが、外周面６ａに設けられる加工溝６ｂの数等に特段の制限はない。

被加工物の外周部を面取り加工する際には、例えば、加工溝６ｂが形成された面取り加工用の砥石工具２を回転軸４の周りに回転させた上で、被加工物の外周部に加工溝６ｂを接触させる。これにより、被加工物の外周部を面取り加工できる。なお、この面取り加工用の砥石工具２を用いて面取り加工された被加工物の外周部は、被加工物を径方向に切断した断面でＶ字状になる。

このように、本実施形態に係る砥石工具の製造方法では、円筒状の砥石６の外周面６ａに加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａを接触させるだけで、円筒状の砥石６に面取り加工用の加工溝６ｂを形成できる。そのため、本実施形態に係る砥石工具の製造方法によれば、従来の方法に比べて面取り加工用の砥石工具２を簡単に製造できるようになる。

次に、上述した面取り加工用の砥石工具２を備える面取り加工装置について説明する。図４は、砥石工具２を含む面取り加工装置２２を示す斜視図である。図４に示すように、面取り加工装置２２は、面取り加工用の砥石工具２を移動させるための移動機構２４を備えている。この移動機構２４は、概ね平行に配置された一対のガイドレール２６を含む。ガイドレール２４には、移動プレート２８がスライド可能に取り付けられている。

移動プレート２８の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、ガイドレール２６に概ね平行なボールねじ３０が螺合されている。ボールねじ３０の一端部には、パルスモータ３２が連結されている。パルスモータ３２でボールねじ３０を回転させれば、移動プレート２８は、ガイドレール２６に沿って移動する。

移動プレート２８の前面には、モーター等の回転駆動源を含む駆動機構３４が固定されている。駆動機構３４の回転駆動源には、移動プレート２８の移動方向に対して、軸心が概ね垂直になる態様で回転軸６が連結されている。つまり、砥石工具２は、移動機構２２と駆動機構３４とによって支持されている。

移動プレート２８の移動方向において砥石工具２の一方側には、板状の被加工物１１を保持するための保持テーブル３６が配置されている。保持テーブル３６は、移動プレート２８の移動方向に対して概ね垂直（回転軸６の軸心に対して概ね平行）な軸心を持つ回転軸３８に連結されており、この回転軸３８の周りに回転する。

保持テーブル３６の上面は、被加工物１１を吸引、保持する保持面（不図示）になっている。保持面は、移動プレート２８の移動方向に対して概ね平行に形成されており、保持テーブル３６の内部に設けられた吸引路（不図示）等を介してエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハである。ただし、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる板を被加工物１１とすることもできる。なお、この被加工物１１の材質等に応じて、砥石工具２の材質等が選択される。

砥石工具２に対して保持テーブル３６と反対側の位置には、加工溝形成用砥石工具１２が配置されている。すなわち、加工溝形成用砥石工具１２は、移動プレート２８の移動方向において砥石工具２の他方側に配置されており、加工溝形成用砥石１８と、保持テーブル３６によって保持される被加工物１１と、が干渉することはない。

この加工溝形成用砥石工具１２は、回転軸１４の軸心が移動プレート２８の移動方向に対して概ね垂直（回転軸６の軸心に対して概ね平行）になるように配置される。すなわち、回転軸６の軸心と、回転軸１４の軸心と、回転軸３８の軸心とは、互いに概ね平行になる。また、回転軸１４の他端側には、モータ等の回転駆動源が連結されている。

本実施形態に係る面取り加工装置２２で被加工物１１を面取り加工する際には、保持テーブル３６で被加工物１１を保持し、この保持テーブル３６と砥石工具２とをそれぞれ回転させる。次に、移動機構２４で移動プレート２８を移動させ、保持テーブル３６に保持されている被加工物１１の外周部に対して円筒状の砥石６の加工溝６ｂを接触させる。

すなわち、保持テーブル３６に保持されている被加工物１１の外周部と円筒状の砥石６の加工溝６ｂとが接触する面取り加工位置まで、砥石工具２と保持テーブル３６とを相対的に移動させる。これにより、被加工物１１の外周部に円筒状の砥石６の加工溝６ｂを接触させて、被加工物１１の外周部を面取り加工できる。

一方で、円筒状の砥石６の外周面６ａに新たな加工溝６ｂを形成したい場合や、円筒状の砥石６の外周面６ａに形成されている加工溝６ｂを修正したい場合等には、砥石工具２と加工溝形成用砥石工具１２とをそれぞれ回転させる。そして、移動機構２４で移動プレート２８を移動させ、加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａに対して円筒状の砥石６の外周面６ａ又は加工溝６ｂを接触させる。

すなわち、加工溝形成用砥石１８の外周面１８ａと円筒状の砥石６の外周面６ａ又は加工溝６ｂとが接触する加工溝形成位置まで、砥石工具２と加工溝形成用砥石工具１２とを相対的に移動させる。これにより、円筒状の砥石６の外周面６ａに新たな加工溝６ｂを形成し、又は、円筒状の砥石６の外周面６ａに形成されている加工溝６ｂを修正できる。

このように、本実施形態に係る面取り加工装置２は、砥石工具２、加工溝形成用砥石工具１２、移動機構２４、保持テーブル３６等を含むので、被加工物１１の面取り加工と、加工溝６ｂの形成又は修正と、を繰り返すことができる。つまり、砥石工具２の交換頻度が低くなるので、被加工物１１の面取り加工をより効率良く実施できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態の面取り加工装置２には、あらかじめ加工溝６ｂが形成されている面取り加工用の砥石工具２を装着しているが、加工溝６ｂが形成されていない砥石工具２を装着することもできる。

この場合には、被加工物１１の面取り加工を行う前に、上述した方法で円筒状の砥石６の外周面６ａに加工溝６ｂを形成することになる。すなわち、本実施形態に係る面取り加工装置２は、面取り加工用の砥石工具２を製造する砥石工具の製造装置としても使用できる。

また、上記実施形態の面取り加工装置２の移動機構２４は、ガイドレール２６に対して垂直な方向に駆動機構３４等を移動させることができるように構成されていることが望ましい。これにより、保持テーブル３６に保持されている被加工物１１や加工溝形成用砥石工具１２等に対して、砥石工具２の位置（回転軸４の軸心に沿う方向の位置）を簡単に調整できるようになる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 砥石工具
４ 回転軸
６ 円筒状の砥石
６ａ 外周面
６ｂ 加工溝
１２ 加工溝形成用砥石工具
１４ 回転軸
１６ マウント
１８ 加工溝形成用砥石
１８ａ 外周面
２２ 面取り加工装置
２４ 移動機構
２６ ガイドレール
２８ 移動プレート
３０ ボールねじ
３２ パルスモータ
３４ 駆動機構
３６ 保持テーブル
３８ 回転軸
１１ 被加工物

Claims (4)

1. 回転軸と、該回転軸に固定された円筒状の砥石と、を備え、板状の被加工物の面取り加工に用いられる面取り加工用の砥石工具を製造する砥石工具の製造方法であって、
   該回転軸に固定された該円筒状の砥石と、該円筒状の砥石の外周面に面取り加工用の加工溝を形成するための加工溝形成用砥石と、を準備する準備工程と、
   該円筒状の砥石と該加工溝形成用砥石とを該回転軸の軸心に対して垂直な方向に相対的に移動させて該円筒状の砥石の外周面を該加工溝形成用砥石に接触させることで、該円筒状の砥石の外周面に該加工溝を形成する加工工程と、を備え、
   該加工溝形成用砥石は、該加工溝の形状に対応した外周面を有する円盤状に構成されており、
   該加工工程では、該円筒状の砥石の外周面を該加工溝形成用砥石の外周面に接触させることを特徴とする砥石工具の製造方法。
2. 該円筒状の砥石には、砥粒を固定する結合材として樹脂が使用されており、
   該加工溝形成用砥石には、砥粒を固定する結合材として金属が使用されていることを特徴とする請求項１に記載の砥石工具の製造方法。
3. 板状の被加工物の面取り加工に用いられる面取り加工装置であって、
   該被加工物を保持する保持テーブルと、
   該被加工物の外周部を面取り加工する円筒状の砥石を含む砥石工具と、
   該円筒状の砥石の外周面に加工溝を形成し、又は該円筒状の砥石の外周面に形成されている該加工溝を修正する加工溝形成用砥石と、を備え、
   該加工溝形成用砥石は、該保持テーブルによって保持される該被加工物と干渉しない位置に配置されていることを特徴とする面取り加工装置。
4. 該保持テーブルによって保持される該被加工物の外周部と該円筒状の砥石とが接触する面取り加工位置、及び該加工溝形成用砥石と該円筒状の砥石とが接触する加工溝形成位置の間で、該保持テーブルと該加工溝形成用砥石とに対して該砥石工具を相対的に移動させる移動機構を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の面取り加工装置。