JP2021053790A - 板状ワークの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削後の角板状ワークに生じる厚み差を小さくする。【解決手段】研削工程の後に実施されるエスケープ工程において、研削砥石３７と矩形ワークＷとを相対的に水平方向に移動させることによって、矩形ワークＷから研削砥石３７を離間させている。すなわち、研削工程において互いに接触しながら回転している研削砥石３７と矩形ワークＷとを、互いに接触させたまま、相対的に水平方向に移動させている。したがって、研削工程の直後に、研削後の矩形ワークＷに厚みのばらつき（厚み差）が存在している場合でも、エスケープ工程における研削砥石３７と矩形ワークＷとの水平移動により、矩形ワークＷの厚い部分を研削砥石３７によって削り取ることができる。これにより、矩形ワークＷの厚み差を小さくすることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、板状ワークの研削方法に関する。

特許文献１および２に開示の技術では、四角形の角板状ワークを、研削砥石で研削している。

特開２０１６−１５０４２１号公報 特開２０１５−２０５３５８号公報

研削砥石は、基台に環状に配置されており、回転するチャックテーブルに保持された角板状ワークの上面を研削する。この際、研削砥石は、回転する角板状ワークの中心から外周に至るエリアに接触している。そのため、研削中では、研削砥石における角板状ワークに接触する部分の長さ（研削距離）が、長くなったり短くなったりする。すなわち、たとえば、角板状ワークの対角線の周辺部分が研削される際には、研削距離は長くなる。一方、角板状ワークにおける対向する辺の中心を結ぶ線の周辺部分が研削される際には、研削距離は短くなる。

研削距離が短くなるときには、研削砥石にかかる負荷が小さくなるため、研削力が高くなり、研削しやすくなる。このため、角板状ワークおける被研削部分を、予め設定された所定の厚みとすることが容易となる。これに対し、研削距離が長くなるときには、研削砥石にかかる負荷が大きくなるため、研削力が低くなり、研削しにくくなる。このため、角板状ワークにおける被研削部分が、所定の厚みよりも厚くなりやすくなる。

このように、研削中において研削距離の長短に応じて研削力に変化が生じるため、かかる変化に応じて、研削された角板状ワークの厚みに差が生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、角板状ワーク（たとえば、四角形の板状ワーク）を研削する際、研削後の角板状ワークに生じる厚み差を小さくすることにある。

本発明の板状ワークの研削方法（本研削方法）は、保持面によって多角形の板状ワークを保持し、該保持面の中心を軸に回転するチャックテーブルと、環状の研削砥石で該チャックテーブルに保持された板状ワークを研削する研削手段と、該研削手段を該保持面に垂直な方向に移動させる研削送り手段と、該研削手段と該チャックテーブル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た板状ワークの研削方法であって、該水平移動手段を用いて、該チャックテーブルの該軸を該研削砥石の下面が通過する水平方向の位置に位置づけ、該研削送り手段を用いて、該研削手段を、該チャックテーブルに接近する方向に研削送りし、回転する該チャックテーブルの該保持面に保持された板状ワークを、予め設定した厚みになるまで該研削砥石によって研削する研削工程と、該研削工程の後、該研削送り手段による研削送りを停止し、該水平移動手段を用いて、該研削砥石が、該チャックテーブルの該軸から該チャックテーブルの外周に向かうように、該研削手段と該チャックテーブルとを相対的に水平方向に移動させることにより、該板状ワークから該研削砥石を離間させるエスケープ工程と、を含む。

本研削方法では、研削工程の後に実施されるエスケープ工程において、研削砥石と板状ワークとを相対的に水平方向に移動させることによって、板状ワークから研削砥石を離間させている。すなわち、研削工程において互いに接触しながら回転している研削砥石と板状ワークとを、互いに接触させたまま、相対的に水平方向に移動させている。

したがって、本研削方法では、研削工程の直後に、研削後の板状ワークに厚みのばらつき（厚み差）が存在している場合でも、エスケープ工程における研削砥石と板状ワークとの水平移動により、板状ワークの厚い部分を研削砥石によって削り取ることができる。これにより、板状ワークの厚み差を小さくすることができる。

研削装置の構成を示す説明図である。 研削装置の構成を側面から示す説明図である。 研削装置における切削工程を示す説明図である。 研削装置におけるエスケープ工程を示す説明図である。 研削工程の直後に矩形ワークに形成されている厚み差を示す説明図である。 エスケープ工程後の矩形ワークを示す説明図である。 研削工程の直後に矩形ワークに形成されている厚み差を示す説明図である。 エスケープ工程後の矩形ワークを示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる研削装置１１は、多角形の板状ワークとしての矩形ワークＷを研削するための装置であり、直方体状の基台１２、上方に延びるコラム１３、研削装置１１の各部材を制御する制御手段７０を備えている。

基台１２の上面側には、開口部１２ａが設けられている。そして、開口部１２ａ内には、保持手段１５が配置されている。保持手段１５は、矩形ワークＷを吸着する保持面１９を備えたチャックテーブル１８、および、チャックテーブル１８を支持する支持部材１６を含んでいる。

チャックテーブル１８の保持面１９は、吸引源（図示せず）に連通されており、保護テープＴを介して矩形ワークＷを吸引保持する。すなわち、保持手段１５は、保持面１９によって矩形ワークＷを保持する
なお、保持面１９は、中心を頂点とする緩傾斜の円錐形を有しており、矩形ワークＷも保持面１９に沿って円錐状に保持される（図２参照）。

また、図１に示すように、チャックテーブル１８は、支持部材１６内に配置された回転手段Ｍにより、保持面１９によって矩形ワークＷを保持した状態で、保持面１９の中心を通るＺ軸方向に延在する中心軸１８ｂ（図３参照）を軸として回転可能である。したがって、矩形ワークＷは、保持面１９に保持されて中心を軸に回転される。

チャックテーブル１８の周囲には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバーＪが連結されている。そして、保持手段１５の下方には、Ｙ軸方向移動手段４０が配設されている。

Ｙ軸方向移動手段４０は、水平移動手段の一例である。Ｙ軸方向移動手段４０は、保持手段１５と研削手段３０とを、相対的に、保持面１９に平行な水平方向に移動させる。Ｙ軸方向移動手段４０は、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール４２、このＹ軸ガイドレール４２上をスライドするＹ軸移動テーブル４５、Ｙ軸ガイドレール４２と平行なＹ軸ボールネジ４３、および、Ｙ軸ボールネジ４３に接続されているＹ軸サーボモータ４４、Ｙ軸サーボモータ４４の回転速度および位置を検知するためのＹ軸エンコーダ４６、および、これらを保持する保持台４１を備えている。

Ｙ軸移動テーブル４５は、Ｙ軸ガイドレール４２にスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル４５の下面には、ナット部４５ａ（図２参照）が固定されている。このナット部４５ａには、Ｙ軸ボールネジ４３が螺合されている。Ｙ軸サーボモータ４４は、Ｙ軸ボールネジ４３の一端部に連結されている。

図１に示すように、Ｙ軸方向移動手段４０では、Ｙ軸サーボモータ４４がＹ軸ボールネジ４３を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル４５が、Ｙ軸ガイドレール４２に沿って、Ｙ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル４５には、保持手段１５の支持部材１６が載置されている。したがって、Ｙ軸移動テーブル４５のＹ軸方向への移動に伴って、チャックテーブル１８を含む保持手段１５が、Ｙ軸方向に移動する。

なお、図２に示すように、支持部材１６は、Ｙ軸移動テーブル４５上に、傾き変更部材１７を介して載置されている。傾き変更部材１７は、保持手段１５におけるチャックテーブル１８の保持面１９の傾きを変更するために用いられる。

本実施形態では、保持手段１５は、大まかにいえば、保持面１９に矩形ワークＷを載置するための前方（−Ｙ方向側）のウェーハ載置位置と、矩形ワークＷが研削される後方（＋Ｙ方向側）の研削領域との間を、Ｙ軸方向に沿って移動する。

また、図１に示すように、基台１２上の後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１３が立設されている。コラム１３の前面には、矩形ワークＷを研削する研削手段３０、および、研削手段３０を保持面１９に垂直なＺ軸方向（研削送り方向）に移動させる研削送り手段１４が設けられている。

研削送り手段１４は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２１、このＺ軸ガイドレール２１上をスライドするＺ軸移動テーブル２３、Ｚ軸ガイドレール２１と平行なＺ軸ボールネジ２０、Ｚ軸サーボモータ２２、Ｚ軸サーボモータ２２の回転速度および位置を検知するためのＺ軸エンコーダ２５、および、Ｚ軸移動テーブル２３の前面（表面）に取り付けられたホルダ２４を備えている。ホルダ２４は、研削手段３０を保持している。

Ｚ軸移動テーブル２３は、Ｚ軸ガイドレール２１にスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル２３の後面側（裏面側）には、ナット部２０ａ（図２参照）が固定されている。このナット部２０ａには、Ｚ軸ボールネジ２０が螺合されている。Ｚ軸サーボモータ２２は、Ｚ軸ボールネジ２０の一端部に連結されている。

図１に示すように、研削送り手段１４では、Ｚ軸サーボモータ２２がＺ軸ボールネジ２０を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル２３が、Ｚ軸ガイドレール２１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、Ｚ軸移動テーブル２３に取り付けられたホルダ２４、および、ホルダ２４に保持された研削手段３０が、Ｚ軸移動テーブル２３とともにＺ軸方向に移動する。

研削手段３０は、ホルダ２４に固定されたスピンドルハウジング３１、スピンドルハウジング３１に回転可能に保持されたスピンドル３２、スピンドル３２を回転駆動するモータ３３、スピンドル３２の下端に取り付けられたホイールマウント３４、および、ホイールマウント３４に支持された研削ホイール３５を備えている。

スピンドルハウジング３１は、Ｚ軸方向に延びるようにホルダ２４に保持されている。スピンドル３２は、チャックテーブル１８の保持面１９と直交するようにＺ軸方向に延び、スピンドルハウジング３１に回転可能に支持されている。

モータ３３は、スピンドル３２の上端側に連結されている。このモータ３３により、スピンドル３２は、Ｚ軸方向に延びる回転軸を中心として回転する。

ホイールマウント３４は、円板状に形成されており、スピンドル３２の下端（先端）に固定されている。ホイールマウント３４は、研削ホイール３５を支持する。

研削ホイール３５は、ホイールマウント３４と略同径を有するように形成されている。研削ホイール３５は、ステンレス等の金属材料から形成された円環状のホイール基台（環状基台）３６を含む。ホイール基台３６の下面には、全周にわたって、環状に配置された複数の研削砥石３７が固定されている。研削砥石３７は、研削領域に配置されている保持手段１５におけるチャックテーブル１８の保持面１９に保持された矩形ワークＷの上面を研削する。
なお、矩形ワークＷの被研削面は、デバイスを形成するパターン面の場合と、パターン面の反対側の裏面の場合とがある。

このように、研削手段３０は、保持手段１５におけるチャックテーブル１８の保持面１９に保持されて、保持面１９の中心を軸に回転される矩形ワークＷを、回転する研削ホイール３５に設けられた環状の研削砥石３７によって研削する。
なお、研削時には、図２に示すように、研削砥石３７に対して円錐状の矩形ワークＷの上面が平行になるように、傾き変更部材１７によってチャックテーブル１８の傾きが調整される。

制御手段７０は、研削装置１１の各部材を制御して、矩形ワークＷの研削処理を実行する。以下に、研削装置１１における研削処理について説明する。

まず、制御手段７０あるいは作業者は、図１に示す保持手段１５におけるチャックテーブル１８の保持面１９に、矩形ワークＷを保持させる。その後、制御手段７０は、モータ３３を制御して、スピンドル３２とともに研削ホイール３５（研削砥石３７）を、図３に矢印Ａによって示すように、回転させる。
さらに、制御手段７０は、支持部材１６内に配置された回転手段Ｍにより、チャックテーブル１８を回転させる。これにより、チャックテーブル１８、および、その保持面１９に保持された矩形ワークＷが、矢印Ｂによって示すように回転される。

次に、制御手段７０は、研削工程を実施する。この工程では、まず、制御手段７０は、Ｙ軸方向移動手段４０を用いて、図３に示すように、保持手段１５のチャックテーブル１８における保持面１９に保持された矩形ワークＷの中心（回転中心）を、研削手段３０における研削砥石３７の下面が通過する水平方向の位置に位置づける。すなわち、研削砥石３７（研削砥石３７の下面）が、保持面１９に保持された矩形ワークＷの中心に配置される。

さらに、制御手段７０は、研削送り手段１４を用いて、研削砥石３７を含む研削手段３０を、図３に矢印Ｃによって示すように、チャックテーブル１８に接近する方向（−Ｚ方向）に研削送りする。このようにして、制御手段７０は、回転するチャックテーブル１８の保持面１９に保持された矩形ワークＷを、予め設定した厚みになるまで、研削砥石３７によって研削する。

なお、研削工程では、研削されている矩形ワークＷの厚みは、図示しない厚み測定手段によって、適宜、測定されている。また、図３および図４では、研削送り手段１４および研削手段３０を、簡略化して示している。

研削工程の後、制御手段７０は、エスケープ工程を実施する。エスケープ工程では、制御手段７０は、研削送り手段１４による研削手段３０の研削送りを停止する。その後、制御手段７０は、研削砥石３７およびチャックテーブル１８を回転させた状態で、Ｙ軸方向移動手段４０（図１および図２参照）を用いて、研削手段３０の研削砥石３７が、チャックテーブル１８の回転中心（中心軸１８ｂ）からチャックテーブル１８の外周に向かうように、研削砥石３７とチャックテーブル１８とを相対的に水平方向に移動させる。本実施形態では、回転する矩形ワークＷの中心１８ａ（図３参照）から矩形ワークＷの外周に向かうように、研削砥石３７とチャックテーブル１８とを相対的に水平方向に移動させる。また、本実施形態では、Ｙ軸方向移動手段４０は、チャックテーブル１８（保持手段１５）を、図４に矢印Ｄによって示すように、−Ｙ方向に移動させる。このようにして、制御手段７０は、図２に示すように、矩形ワークＷから研削砥石３７を離間させる。

以上のように、本実施形態では、研削工程の後に実施されるエスケープ工程において、研削砥石３７と矩形ワークＷとを相対的に水平方向に移動させることによって、矩形ワークＷから研削砥石３７を離間させている。すなわち、研削工程において互いに接触しながら回転している研削砥石３７と矩形ワークＷとを、互いに接触させたまま、相対的に水平方向に移動させている。

したがって、研削工程の直後に、研削後の矩形ワークＷに厚みのばらつき（厚み差）が存在している場合でも、エスケープ工程における研削砥石３７と矩形ワークＷとの水平移動により、矩形ワークＷの厚い部分を研削砥石３７によって削り取ることができる。これにより、矩形ワークＷの厚み差を小さくすることができる。

すなわち、矩形ワークＷにおける対向する辺の中心を結ぶ線の周辺部分が研削される際には、研削距離は短くなり、研削砥石３７にかかる負荷が小さくなって、被研削部分を所定の厚みとすることが容易となる。一方、矩形ワークＷの対角線の周辺部分が研削される際には、研削距離が長くなり、研削砥石３７にかかる負荷が大きくなって、被研削部分が厚くなりやすくなる。このため、研削工程の直後では、図５に示すように、矩形ワークＷに厚み差が生じる場合がある。

これに関し、本実施形態では、上述したエスケープ工程を実施し、矩形ワークＷに対して相対的に水平移動する研削砥石３７によって、矩形ワークＷにおける厚い部分を削り取っている。これにより、図６に示すように、矩形ワークＷにおける厚み差を小さくすることが可能となる。

なお、本実施形態では、チャックテーブル１８の保持面１９に、１枚の矩形ワークＷが保持されている。これに関し、保持面１９に、複数（たとえば２枚）の矩形ワークＷを載置し、これらを同時に研削してもよい。

この場合でも、研削工程の直後では、図７に示すように、矩形ワークＷ１および矩形ワークＷ２に、厚み差が生じている場合がある。そして、上述したエスケープ工程を実施することにより、図８に示すように、矩形ワークＷ１および矩形ワークＷ２における厚み差を小さくすることができる。

１１：研削装置、１２：基台、１３：コラム、
１５：保持手段、１８：チャックテーブル、１９：保持面、
１４：研削送り手段、
３０：研削手段、３２：スピンドル、３３：モータ、３７：研削砥石、
４０：Ｙ軸方向移動手段、
７０：制御手段、
Ｗ：矩形ワーク、Ｗ１：矩形ワーク、Ｗ２：矩形ワーク

Claims (1)

1. 保持面によって多角形の板状ワークを保持し、該保持面の中心を軸に回転するチャックテーブルと、環状の研削砥石で該チャックテーブルに保持された板状ワークを研削する研削手段と、該研削手段を該保持面に垂直な方向に移動させる研削送り手段と、該研削手段と該チャックテーブル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た板状ワークの研削方法であって、
   該水平移動手段を用いて、該チャックテーブルの該軸を該研削砥石の下面が通過する水平方向の位置に位置づけ、該研削送り手段を用いて、該研削手段を、該チャックテーブルに接近する方向に研削送りし、回転する該チャックテーブルの該保持面に保持された板状ワークを、予め設定した厚みになるまで該研削砥石によって研削する研削工程と、
   該研削工程の後、該研削送り手段による研削送りを停止し、該水平移動手段を用いて、該研削砥石が、該チャックテーブルの該軸から該チャックテーブルの外周に向かうように、該研削手段と該チャックテーブルとを相対的に水平方向に移動させることにより、該板状ワークから該研削砥石を離間させるエスケープ工程と、
   を含む板状ワークの研削方法。

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