JP2020199596A - Grinding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研削方法に関する。 The present invention relates to a grinding method.
被加工物を研削砥石によって研削する研削加工では、特許文献1及び2に開示のように、インフィード研削とクリープフィード研削とをそれぞれ実施する発明がある。
In the grinding process of grinding a work piece with a grinding wheel, there is an invention in which in-feed grinding and creep-feed grinding are performed, respectively, as disclosed in
樹脂などの軟らかいワークを研削する際には、特許文献3に開示のように、研削屑が研削砥石に付着するのを防止できるクリープフィード研削が用いられている。しかし、クリープフィード研削を行った場合、被研削面には縞模様が形成され、その縞模様がデバイスの形成に支障をきたすという問題があり、水平方向にチャックテーブルを移動させる速度を遅くするという対策がとられている。
When grinding a soft work such as resin, as disclosed in
上記のように、クリープフィード研削において水平方向にチャックテーブルを移動させる速度を遅くすると、研削加工時間が大きくなり生産性が低下する。一方、インフィード研削においては、研削砥石が常に被加工物の中心に接触するように研削するため、被加工物の中心に凹みが形成されてしまうという問題がある。
従って、軟らかい材質のウェーハの研削加工においては、生産性を低下させないこと、被研削面に縞模様が発生しないように研削加工をすること、被加工物の中心に凹みが形成されないようにすること、及び、研削砥石への研削屑の付着を抑制することという課題がある。
As described above, if the speed of moving the chuck table in the horizontal direction is slowed down in creep feed grinding, the grinding time becomes long and the productivity decreases. On the other hand, in in-feed grinding, since the grinding wheel is always ground so as to be in contact with the center of the workpiece, there is a problem that a dent is formed in the center of the workpiece.
Therefore, when grinding a wafer made of a soft material, it is necessary not to reduce productivity, grind so that a striped pattern does not occur on the surface to be ground, and prevent a dent from being formed in the center of the work piece. , And there is a problem of suppressing the adhesion of grinding debris to the grinding wheel.
本発明は、被加工物を保持する保持面の中心を軸に該保持面に保持された被加工物を回転させる回転機構を有する保持手段と、研削砥石を環状に配置した研削ホイールを先端に装着したスピンドルを回転させ該研削砥石で該保持手段が保持した被加工物を研削する研削手段と、該保持手段と該研削手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に移動させる垂直移動手段と、該保持手段と該研削手段とを相対的に該保持面に平行な水平方向に移動させる水平移動手段と、を備える研削装置を用いて、研削砥石によって被加工物を研削する研削方法であって、該保持面は、中心を頂点とし外周が中心より低い円錐面に形成され、該保持面の斜面と、該研削砥石の下面とが平行になるよう該保持手段と該研削手段との傾き関係が調整されていて、該研削砥石を該保持面に保持された被加工物から該保持面に平行な水平方向に離間した位置に該研削砥石を位置付け、さらに、該研削砥石の該下面を該被加工物の上面より低い位置に位置付ける準備工程と、該回転機構によって該被加工物を回転させ、該水平移動手段によって該保持手段と該研削手段とを接近する方向に移動させ、該研削砥石が回転する被加工物の外周から研削していき、少なくとも該研削砥石が被加工物の中心に到達したら研削を終了させる研削工程と、からなる研削方法である。 The present invention has a holding means having a rotating mechanism for rotating the work piece held on the holding surface around the center of the holding surface holding the work piece, and a grinding wheel in which a grinding wheel is arranged in an annular shape at the tip. A grinding means that rotates the mounted spindle to grind the workpiece held by the holding means with the grinding wheel, and a vertical movement that moves the holding means and the grinding means in a direction relatively perpendicular to the holding surface. A grinding method for grinding a workpiece with a grinding wheel using a grinding device including means, a horizontal moving means for moving the holding means and the grinding means in a horizontal direction relatively parallel to the holding surface. The holding surface is formed as a conical surface having the center as the apex and the outer periphery lower than the center, and the holding means and the grinding means are provided so that the slope of the holding surface and the lower surface of the grinding wheel are parallel to each other. The grinding wheel is positioned at a position parallel to the holding surface in the horizontal direction and further separated from the workpiece held on the holding surface, and the grinding wheel is further adjusted. In the preparatory step of positioning the lower surface at a position lower than the upper surface of the work piece, the work piece is rotated by the rotation mechanism, and the holding means and the grinding means are moved in the approaching direction by the horizontal moving means. It is a grinding method including a grinding step in which the grinding wheel grinds from the outer periphery of a rotating workpiece, and at least the grinding is terminated when the grinding wheel reaches the center of the workpiece.
被加工物を回転させながらクリープフィード研削を行うことによって、水平方向にチャックテーブルを移動させる速度を遅くすることによる生産性の低下を防ぐともに、被加工物の被研削面に縞模様が形成されるのを防ぐことができる。
チャックテーブルを回転させながらクリープフィード研削すると、砥石に研削屑を付着させることなく研削することができる。また、通常のインフィード研削では被加工物の中央に研削砥石が接触し続け、被加工物の中央が蓄熱され加工痕が荒れるという問題があったが、本クリープフィード研削では、被加工物の中央を研削する時間が短くて済み、被加工物の中央が蓄熱されないので、加工痕が荒れるのを防止することができる。さらに、通常のインフィード研削を行わないため、研削砥石への研削屑の付着を抑制することができる。
By performing creep feed grinding while rotating the work piece, it is possible to prevent a decrease in productivity due to slowing the speed of moving the chuck table in the horizontal direction, and a striped pattern is formed on the work surface of the work piece. Can be prevented.
When creep feed grinding is performed while rotating the chuck table, grinding can be performed without adhering grinding chips to the grindstone. Further, in normal in-feed grinding, there is a problem that the grinding wheel keeps in contact with the center of the workpiece, heat is stored in the center of the workpiece, and the machining marks are roughened. However, in this creep feed grinding, the workpiece is processed. Since the time for grinding the center is short and the center of the workpiece is not stored in heat, it is possible to prevent the machining marks from becoming rough. Further, since the usual in-feed grinding is not performed, it is possible to suppress the adhesion of grinding chips to the grinding wheel.
1 研削装置
図1に示す研削装置1は、例えば樹脂や金属等の軟性を有する円板形状の半導体ウェーハ等である被加工物Wを、研削手段3に備える研削砥石340を用いて研削する研削装置である。以下、研削装置1について説明する。
1 Grinding device The
図1に示すように、研削装置1は、Y軸方向に延設されたベース10と、ベース10の上における+Y方向側に立設されたコラム11とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、研削装置1のベース10の上には、保持手段2が備えられている。保持手段2は、例えば、円板形状のテーブルであり、吸引部20と、吸引部20を支持する枠体21とを備えている。吸引部20の上面は、被加工物Wが保持される保持面20aとなっており、図2(a)に示すように、保持面20aの中心Oを頂点として外周が中心Oより低い円錐面に形成されている。また、研削装置1においては、図示しない傾き調整手段等を用いて保持手段2の保持面20aの傾きを調整することができる。
図1に示すように、保持手段2には、吸引路28を介して吸引手段27が接続されている。例えば、保持面20aに被加工物Wが載置されている状態で、吸引手段27を制御して吸引力を発揮させることにより、生み出された吸引力が吸引路28を通じて保持面20aに伝達されて、保持面20aに被加工物Wを吸引保持することができる。
保持手段2は、有底筒状のケーシング24に支持されており、ケーシング24の内部には、回転軸25を軸にして保持手段2を回転させる回転機構23が配設されている。
保持手段2の周囲にはカバー12が配設されており、カバー12には蛇腹13がY軸方向に伸縮自在に連結されている。
As shown in FIG. 1, a
As shown in FIG. 1, the suction means 27 is connected to the holding means 2 via a
The
A
研削装置1のベース10の内部には、内部ベース100が配設されており、内部ベース100の上には、保持手段2をY軸方向に移動させる水平移動手段5が配設されている。
図1に示すように、水平移動手段5は、Y軸方向の回転軸55を有するボールネジ50と、ボールネジ50に対して平行に配設された一対のガイドレール51と、ボールネジ50に連結され回転軸55を軸にしてボールネジ50を回動させるモータ52と、内部のナットがボールネジ50に螺合し底部がガイドレール51に摺接する可動板53とを備えている。可動板53の上面53aにはケーシング24が配設されており、可動板53は、ケーシング24を介して保持手段2を支持している。
モータ52にボールネジ50が駆動されてボールネジ50が回転軸55を軸として回転すると、これに伴い、可動板53がガイドレール51に案内されて水平方向(Y軸方向)に移動し、可動板53に配設されているケーシング24とケーシング24を介して可動板53に支持されている保持手段2とがともにY軸方向に移動することとなる。水平移動手段5を用いて、保持手段2と研削手段3とを相対的に保持面20aに平行な水平方向(Y軸方向)に移動させることができる。
なお、保持手段2がY軸方向に移動すると、カバー12が保持手段2と一体的にY軸方向に移動して、蛇腹13が伸縮することとなる。
An
As shown in FIG. 1, the horizontal moving means 5 is connected to a
When the
When the holding means 2 moves in the Y-axis direction, the
図1に示すように、コラム11の−Y方向側の側面には、研削手段3をZ軸方向に昇降可能に支持する垂直移動手段4が配設されている。図1に示すように、研削手段3は、Z軸方向の回転軸35を有するスピンドル30と、スピンドル30を回転可能に支持するハウジング31と、回転軸35を軸にしてスピンドル30を回転駆動するモータ32と、スピンドル30の下端に接続された円環状のマウント33と、マウント33の下面に着脱可能に装着された研削ホイール34とを備える。研削ホイール34は、ホイール基台341と、ホイール基台341の下面に環状に配列された略直方体形状の複数の研削砥石340とを備えており、研削砥石340の下面は被加工物Wを研削する研削面340aとなっている。
As shown in FIG. 1, a vertical moving means 4 for supporting the grinding means 3 so as to be able to move up and down in the Z-axis direction is provided on the side surface of the
図1に示すように、垂直移動手段4は、Z軸方向の回転軸45を有するボールネジ40と、ボールネジ40に対して平行に配設された一対のガイドレール41と、ボールネジ40の上端に連結され回転軸45を軸にしてボールネジ40を回動させるモータ42と、内部のナットがボールネジ40に螺合し側部がガイドレール41に摺接する昇降板43と、昇降板43に連結され研削手段3を保持するホルダ44とを備えている。
モータ42によってボールネジ40が駆動されて、ボールネジ40が回転軸45を軸にして回転すると、これに伴って、昇降板43がガイドレール41に案内されてZ軸方向に昇降移動するとともにホルダ44に保持されている研削手段3が保持面20aに垂直な方向(Z軸方向)に移動することとなる。垂直移動手段4を用いて、保持手段2と研削手段3とを相対的に保持面20aに垂直な方向(Z軸方向)に移動させることができる。
As shown in FIG. 1, the vertical moving means 4 is connected to a
When the
図1に示すように、ベース10の上には、被加工物Wの研削加工中に、保持面20aに保持されている被加工物Wの上面Waに向けて研削水を供給する研削水ノズル6が備えられている。研削水ノズル6は噴射口6aを有しており、図示しない水源から研削水ノズル6に供給される研削水を噴射口6aから噴射することによって、保持面20aに保持されている被加工物Wに研削水を供給することができる。
As shown in FIG. 1, a grinding water nozzle that supplies grinding water onto the base 10 toward the upper surface Wa of the workpiece W held on the holding
2 研削方法
(準備工程)
上記の研削装置1を用いた被加工物Wの研削方法について説明する。研削方法は、準備工程と研削工程とを備えている。
予め、図示しない傾き変更手段等を用いて、図2(a)に示すように、保持面20aの斜面と研削砥石340の下面である研削面340aとが平行になるように保持手段2と研削手段3との傾き関係を調整しておく。
保持手段2と研削手段3との傾き関係の調整がされている状態で、図1に示す保持手段2の保持面20aに被加工物Wを載置する。保持面20aに被加工物Wが載置されている状態で、吸引手段27が吸引力を発揮することにより、生み出された吸引力が吸引路28を通じて保持面20aに伝達されて、被加工物Wが保持面20aに吸引保持される。
2 Grinding method (preparation process)
A method of grinding the workpiece W using the above-mentioned
As shown in FIG. 2A, the holding means 2 and the grinding
The workpiece W is placed on the holding
保持面20aに被加工物Wが吸引保持されている状態で、図1に示す水平移動手段5を用いて保持手段2をY軸方向に適宜移動させて、図2(a)に示すように、保持面20aに保持されている被加工物Wから保持面20aに平行な水平方向(Y軸方向)に離間する位置に研削砥石340を位置付ける。具体的には、モータ52を用いてボールネジ50を駆動して、回転軸55を軸にしてボールネジ50を回動させる。これにより、可動板53がガイドレール51に案内されながら、例えば−Y方向に移動する。可動板53が−Y方向に移動すると、可動板53の上面53aに配設されているケーシング24及びケーシング24に支持されている保持手段2が−Y方向に一体的に移動して、保持手段2と研削砥石340とが離間していく。こうして、図2(a)に示すように、研削砥石340が保持面20aに保持されている被加工物WからY軸方向に離間された状態になる。
With the workpiece W being sucked and held on the holding
さらに、図1に示す垂直移動手段4を用いて研削手段3をZ軸方向に移動させて、図2(a)に示すように、研削砥石340の下面である研削面340aを、被加工物Wの上面Waよりも保持面20aに対して垂直な方向に低い位置に位置付ける。具体的には、モータ42を用いてボールネジ40を駆動して、回転軸45を軸にしてボールネジ40を回転させることにより、昇降板43がガイドレール41に案内されながら、例えば、−Z方向に移動する。昇降板43が−Z方向に移動するのに伴って、昇降板43にホルダ44を介して支持されている研削手段3が−Z方向に移動する。これにより、図2に示すように、保持面20aに対して垂直な方向において、研削砥石340の下面である研削面340aの高さ位置が被加工物Wの上面Waの高さ位置よりも低い位置に位置付けられる。
Further, the grinding means 3 is moved in the Z-axis direction using the vertical moving means 4 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 2A, the grinding
(研削工程)
次に、図1に示す回転機構23を用いて回転軸25を軸にして保持手段2を回転させることにより、保持面20aに保持されている被加工物Wを同じく回転軸25を軸にして回転させる。さらには、図1に示す研削手段3において、モータ32を用いて回転軸35を軸にしてスピンドル30を回転させることにより、スピンドル30にマウント33を介して連結されている研削砥石340を同じく回転軸35を軸にして回転させる。
このとき、図2〜図5に示すように、被加工物Wの回転方向と研削砥石340の回転方向とは同じ回転方向である。すなわち、被加工物Wの回転方向及び研削砥石340の回転方向は、例えば、ともに+Z方向からみて反時計回り、または、ともに+Z方向からみて時計回りである。
(Grinding process)
Next, by rotating the holding means 2 around the rotating
At this time, as shown in FIGS. 2 to 5, the rotation direction of the workpiece W and the rotation direction of the
そして、被加工物W及び研削砥石340が回転している状態で、水平移動手段5を用いて保持手段2を+Y方向に移動させて、保持手段2と研削手段3とを接近させる。
これにより、図3(a)及び(b)に示すように、回転する研削砥石340の側面340eが回転する被加工物Wの外周Weに当接して、被加工物Wの外周Weを研削していく。なお、図2〜図5に示すように、被加工物Wの研削中には、研削水ノズル6の噴射口6aから被加工物Wの外周Weと研削砥石340の側面340eとが当接する位置に向けて研削水を供給する。
Then, while the workpiece W and the
As a result, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
研削砥石340の側面340eと被加工物Wの外周Weとが当接してから、さらに保持手段2が+Y方向に移動していくことによって、被加工物Wが研削されていく。図4(a)及び(b)においては、研削砥石340の側面340eが被加工物Wの中心Woと外周Weとの略中間の位置に位置付けられている様子が示されており、このとき、被加工物Wの上面Waには、研削加工がなされた円環状の領域Aと、領域Aに囲繞されている研削されていない円形状の領域Bとが形成されている。
After the
さらに、保持手段2が+Y方向に移動し続けて、図5(a)及び(b)に示すように、少なくとも研削砥石340が被加工物Wの中心Woに到達すれば、被加工物Wの上面Waは全領域にわたって研削加工される。研削砥石340が被加工物Wの中心Woに到達した後、例えば、垂直移動手段4を用いて研削砥石340を+Z方向へと上昇させ、研削砥石340を被加工物Wの上面Waから離間させる。これにより、被加工物Wの研削を終了する。
また、研削砥石340が被加工物Wの中心Woに到達した後、所定の時間(例えば10秒)その位置を維持させ、その後、垂直移動手段4を用いて研削砥石340を+Z方向へと上昇させてもよい。
Further, if the holding means 2 continues to move in the + Y direction and at least the
Further, after the
保持手段2を回転させることにより保持手段2に保持されている被加工物Wを回転させながら、水平移動手段5を用いて保持手段2を研削砥石340に向かってY軸方向に移動させて被加工物Wを研削する、本クリープフィード研削を行うことにより、保持手段2のY軸方向への移動速度を下げることなく、生産性を低下させずに被加工物Wを研削することができ、かつ、被加工物Wの上面Waに縞模様が形成されるのを防ぐことができる。
また、被加工物Wを回転させながらクリープフィード研削を行えば、研削砥石340に研削屑が付着するのを抑制することができる。さらには、本クリープフィード研削は、被加工物Wの中心Woを研削する時間が短いため、被加工物Wの中心Woの付近に蓄熱されるのを防止することができ、これにより加工痕が荒れるのを防ぐことが可能になる。
While rotating the workpiece W held by the holding means 2 by rotating the holding means 2, the holding means 2 is moved toward the
Further, if creep feed grinding is performed while rotating the workpiece W, it is possible to suppress the adhesion of grinding chips to the
1:研削装置 10:ベース 11:コラム 100:内部ベース 12:カバー
13:蛇腹
2:保持手段 20:吸引部 20a:保持面 O:保持面の中心 21:枠体
23:回転機構 24:ケーシング 25:回転軸 27:吸引手段 28:吸引路
3:研削手段 30:スピンドル 31:ハウジング 32:モータ 33:マウント
34:研削ホイール 340:研削砥石 340a:研削面
340e:研削砥石の側面 341:ホイール基台 35:回転軸
4:垂直移動手段 40:ボールネジ 41:ガイドレール 42:モータ
43:昇降板 44:ホルダ 45:回転軸
5:水平移動手段 50:ボールネジ 51:ガイドレール 52:モータ
53:可動板 53a:可動板の上面 55:回転軸
6:研削水ノズル 6a:噴射口
W:被加工物 Wa:被加工物の上面 Wo:被加工物の中心 We:被加工物の外周
A:研削されていない領域 B:研削された領域
1: Grinding device 10: Base 11: Column 100: Internal base 12: Cover 13: Bellows 2: Holding means 20:
Claims (1)
研削砥石を環状に配置した研削ホイールを先端に装着したスピンドルを回転させ該研削砥石で該保持手段が保持した被加工物を研削する研削手段と、
該保持手段と該研削手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に移動させる垂直移動手段と、
該保持手段と該研削手段とを相対的に該保持面に平行な水平方向に移動させる水平移動手段と、を備える研削装置を用いて、
該研削砥石によって被加工物を研削する研削方法であって、
該保持面は、中心を頂点とし外周が中心より低い円錐面に形成され、
該保持面の斜面と、該研削砥石の下面とが平行になるよう該保持手段と該研削手段との傾き関係が調整されていて、
該研削砥石を該保持面に保持された被加工物から該保持面に平行な水平方向に離間した位置に位置付け、さらに、該研削砥石の該下面を該被加工物の上面より該保持面に垂直な方向に低い位置に位置付ける準備工程と、
該回転機構によって該被加工物を回転させ、該水平移動手段によって該保持手段と該研削手段とを接近する方向に移動させ、該研削砥石が回転する被加工物の外周から研削していき、少なくとも該研削砥石が被加工物の中心に到達したら研削を終了させる研削工程と、
からなる研削方法。 A holding means having a rotation mechanism for rotating the work piece held on the holding surface around the center of the holding surface holding the work piece, and
A grinding means that rotates a spindle equipped with a grinding wheel in which a grinding wheel is arranged in an annular shape at the tip to grind a workpiece held by the holding means with the grinding wheel, and a grinding means.
A vertical moving means for moving the holding means and the grinding means in a direction relatively perpendicular to the holding surface, and
Using a grinding device including a horizontal moving means for moving the holding means and the grinding means in a horizontal direction relatively parallel to the holding surface,
A grinding method for grinding a work piece with the grinding wheel.
The holding surface is formed as a conical surface whose apex is the center and whose outer circumference is lower than the center.
The inclination relationship between the holding means and the grinding means is adjusted so that the slope of the holding surface and the lower surface of the grinding wheel are parallel to each other.
The grinding wheel is positioned at a position horizontally separated from the workpiece held on the holding surface in the horizontal direction parallel to the holding surface, and the lower surface of the grinding wheel is placed on the holding surface from the upper surface of the workpiece. The preparatory process to position it in a low position in the vertical direction,
The work piece is rotated by the rotation mechanism, the holding means and the grinding means are moved in a direction approaching by the horizontal moving means, and the grinding wheel grinds from the outer periphery of the rotating work piece. A grinding process that terminates grinding at least when the grinding wheel reaches the center of the workpiece,
Grinding method consisting of.
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CN115213762A (en) * | 2022-08-16 | 2022-10-21 | 苏州昊信精密科技有限公司 | Can realize automatic burr polisher of camshaft of continuous material loading |
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