JP2023003964A - 研削ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】研削加工の効率及び質を向上させることが可能な研削ホイールを提供する。
【解決手段】被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールであって、円盤状のホイール基台と、第１砥粒を含み、ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第１研削砥石と、第２砥粒を含み、ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第２研削砥石と、を備え、ホイール基台は、ホイール基台の一端面を二分する直線によって第１領域と第２領域とに区画され、第１研削砥石は、第１領域に弧状に配列され、第２研削砥石は、第２領域に弧状に配列され、ホイール基台の中心から第２研削砥石までの距離は、ホイール基台の中心から第１研削砥石までの距離よりも短く、第１研削砥石の硬度は、第２研削砥石の硬度よりも低く、第１砥粒の粒度と第２砥粒の粒度とは同一である。
【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールに関する。

デバイスチップの製造プロセスでは、互いに交差する複数のストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップに薄型化が求められている。そこで、分割前のウェーハを研削装置で研削して薄化する工程が実施されることがある。研削装置は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、被加工物を研削する研削ユニットとを備えており、研削ユニットには研削砥石を含む研削ホイールが装着される。研削装置は、研削ホイールを回転させて研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物を研削する。

研削装置を用いてウェーハ等の被加工物を研削する際には、チャックテーブルによって保持された被加工物の中心が研削砥石の軌跡と重なるように、チャックテーブルと研削ユニットとの位置関係が調節される。そして、チャックテーブルと研削ホイールとをそれぞれ回転させながら研削ホイールを保持面と垂直な加工送り方向（鉛直方向）に沿って下降させると、研削砥石の下面が被加工物の上面側に接触して被加工物が研削される。このような研削方式は、インフィード研削と呼ばれる。

一方、被加工物の研削には、クリープフィード研削と称される研削方式が用いられることもある。クリープフィード研削では、研削砥石が被加工物の外側に位置付けられ、且つ、研削砥石の下面が被加工物の上面よりも下方に位置付けられるように、チャックテーブルと研削ユニットとの位置関係が調節される。そして、研削ホイールを回転させつつチャックテーブルを保持面と平行な加工送り方向（水平方向）に沿って移動させる。これにより、被加工物の上面側が研削砥石によって被加工物の側面から円弧状に削り取られ、被加工物が研削される（特許文献１、２参照）。

特開２０１７－５６５２２号公報 特開２０２０－９３３１８号公報

研削装置で被加工物を研削する際の研削条件は、被加工物が研削能力の高い研削ホイールによって効率よく研削され、且つ、研削された被加工物の面（被研削面）の平坦性が高くなるように選択される。例えば、被加工物の材質等に応じて、研削砥石に含まれる砥粒の粒径が決定される。

ここで、粒径の大きい砥粒を含む研削砥石には、研削能力が高く被加工物を短時間で効率的に研削できるという利点があるが、被加工物の被研削面に粗さを残しやすいという欠点がある。一方、粒径の小さい砥粒を含む研削砥石には、被加工物の被研削面の表面粗さを低減できるという利点があるが、被加工物の研削によって生じた屑（研削屑）が研削砥石に付着して砥粒の突出が不十分になる現象（目詰まり）が生じやすく、研削能力が低下しやすいという欠点がある。そのため、研削加工の効率と研削後の被加工物の品質とを両立させることは難しい。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、研削加工の効率及び質を向上させることが可能な研削ホイールの提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールであって、円盤状のホイール基台と、第１砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第１研削砥石と、第２砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第２研削砥石と、を備え、該ホイール基台は、該ホイール基台の一端面を二分する直線によって第１領域と第２領域とに区画され、該第１研削砥石は、該第１領域に弧状に配列され、該第２研削砥石は、該第２領域に弧状に配列され、該ホイール基台の中心から該第２研削砥石までの距離は、該ホイール基台の中心から該第１研削砥石までの距離よりも短く、該第１研削砥石の硬度は、該第２研削砥石の硬度よりも低く、該第１砥粒の粒度と該第２砥粒の粒度とは同一である研削ホイールが提供される。

なお、好ましくは、複数の該第１研削砥石及び複数の該第２研削砥石は、中心位置が該ホイール基台の中心位置と異なる円の円周に沿って配列されている。また、好ましくは、該第１研削砥石の抗折強度は、該第２研削砥石の抗折強度の３０％以上６０％以下である。また、好ましくは、該第１研削砥石における該第１砥粒の集中度は、該第２研削砥石における該第２砥粒の集中度の６０％未満である。また、好ましくは、該第１研削砥石の数は、該第２研削砥石の数よりも少ない。また、好ましくは、該ホイール基台の径方向における該第１研削砥石の幅は、該ホイール基台の径方向における該第２研削砥石の幅よりも小さい。

本発明の一態様に係る研削ホイールを用いると、第１研削砥石によって被加工物が効率よく研削された後、第２研削砥石によって被加工物がフラットに研削される。これにより、被加工物の研削の効率及び質が向上する。

研削装置を示す斜視図である。 図２（Ａ）はチャックテーブル及び研削ユニットを示す斜視図であり、図２（Ｂ）は研削砥石の一部を示す拡大断面図である。 研削ホイールを示す底面図である。 図４（Ａ）は準備ステップにおけるチャックテーブル及び研削ユニットを示す側面図であり、図４（Ｂ）は研削ステップにおけるチャックテーブル及び研削ユニットを示す側面図である。 図５（Ａ）は第１研削砥石に接触する被加工物を示す断面図であり、図５（Ｂ）は第２研削砥石に接触する被加工物を示す断面図であり、図５（Ｃ）は第２研削砥石によって研削される被加工物を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る研削ホイールを用いて被加工物を研削することが可能な研削装置の構成例について説明する。図１は、研削装置２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（加工送り方向、前後方向、第１水平方向）とＹ軸方向（左右方向、第２水平方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向、高さ方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

研削装置２は、研削装置２を構成する各構成要素を支持及び収容する基台４を備える。基台４の上面側には、長手方向がＸ軸方向に沿う矩形状の開口４ａが形成されている。また、基台４の後端部には、基台４の上面から上方に突出する直方体状の支持構造６が、Ｚ軸方向に沿って設けられている。

開口４ａの内部には、第１移動機構（第１移動ユニット）８が設けられている。例えば第１移動機構８は、ボールねじ式の移動機構であり、Ｘ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール（不図示）と、一対のガイドレールにスライド可能に装着された平板状の移動テーブル（不図示）とを備える。移動テーブルの裏面（下面）側にはナット部が設けられており、このナット部には、一対のガイドレールの間にＸ軸方向に沿って配置されたボールねじ（不図示）が螺合されている。また、ボールねじの端部にはパルスモータ（不図示）が連結されている。パルスモータによってボールねじを回転させると、移動テーブルが一対のガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

第１移動機構８の移動テーブルの表面（上面）側には、被加工物１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）１０が設けられている。また、第１移動機構８は、チャックテーブル１０を囲むように設けられたテーブルカバー８ａを備える。さらに、テーブルカバー８ａの前方及び後方には、Ｘ軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー１２が設けられている。テーブルカバー８ａ及び防塵防滴カバー１２は、開口４ａの内部に配置されている第１移動機構８の構成要素（ガイドレール、移動テーブル、ボールねじ、パルスモータ等）を覆っている。

チャックテーブル１０の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面１０ａを構成している。保持面１０ａは、例えばポーラスセラミックス等の多孔質部材によって構成されており、チャックテーブル１０の内部に形成された流路（不図示）、バルブ（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。なお、図１では円盤状の被加工物１１の保持を想定して保持面１０ａが円形に形成されている例を示すが、保持面１０ａの形状は被加工物１１の形状に応じて適宜変更できる。

チャックテーブル１０は、第１移動機構８によってテーブルカバー８ａとともにＸ軸方向に沿って移動する。また、チャックテーブル１０にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、この回転駆動源はチャックテーブル１０をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させる。すなわち、チャックテーブル１０の回転軸は保持面１０ａと垂直な方向に沿って設定されている。

支持構造６の前面側には、第２移動機構（第２移動ユニット）１４が設けられている。第２移動機構１４は、Ｚ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール１６を備える。一対のガイドレール１６には、平板状の移動テーブル１８が一対のガイドレール１６に沿ってスライド可能に装着されている。

移動テーブル１８の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のガイドレール１６の間にＺ軸方向に沿って配置されたボールねじ２０が螺合されている。また、ボールねじ２０の端部にはパルスモータ２２が連結されている。パルスモータ２２によってボールねじ２０を回転させると、移動テーブル１８が一対のガイドレール１６に沿ってＺ軸方向に移動する。

移動テーブル１８の前面側（表面側）には、移動テーブル１８の前面から前方に突出する支持部材２４が固定されている。支持部材２４は、被加工物１１を研削する研削ユニット２６を支持している。第２移動機構１４によって研削ユニット２６のＺ軸方向における移動（昇降）が制御される。

研削ユニット２６は、支持部材２４によって支持された中空の円柱状のハウジング２８を備える。ハウジング２８には、Ｚ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル３０が収容されている。スピンドル３０の先端部（下端部）は、ハウジング２８の下面から下方に突出している。また、スピンドルの基端部（上端部）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

スピンドル３０の先端部には、金属等でなる円盤状のホイールマウント３２が固定されている。そして、ホイールマウント３２の下面側に、被加工物１１を研削する研削ホイール３４が装着される。例えば研削ホイール３４は、ボルト等の固定具によってホイールマウント３２に固定される。

研削ホイール３４は、回転駆動源からスピンドル３０及びホイールマウント３２を介して伝達される動力により、Ｚ軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。すなわち、研削ホイール３４の回転軸はチャックテーブル１０の保持面１０ａと垂直な方向に沿って設定されている。また、研削ユニット２６の内部又は近傍には、チャックテーブル１０によって保持された被加工物１１と研削ホイール３４とに純水等の液体（研削液）を供給する、ノズル等の研削液供給路（不図示）が設けられている。

研削装置２の内部又は外部には、研削装置２を制御する制御部（制御ユニット、制御装置）３６が設けられている。制御部３６は、研削装置２の各構成要素（第１移動機構８、チャックテーブル１０、第２移動機構１４、研削ユニット２６等）に接続されており、各構成要素の動作を制御するための制御信号を生成する。

例えば制御部３６は、コンピュータによって構成され、研削装置２の制御に必要な演算を行う演算部と、研削装置２の制御に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを備える。演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。

上記の研削装置２によって、被加工物１１が研削される。例えば被加工物１１は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリートによって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のデバイス（不図示）が形成されている。

被加工物１１を切削加工、レーザー加工等によってストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、被加工物１１の分割前に、研削装置２を用いて被加工物１１の裏面１１ｂ側を研削して被加工物１１を薄化しておくと、薄型化されたデバイスチップが得られる。

なお、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板であってもよい。また、被加工物１１に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイスが形成されていなくてもよい。

図２（Ａ）は、チャックテーブル１０及び研削ユニット２６を示す斜視図である。被加工物１１をチャックテーブル１０上に配置した状態で、保持面１０ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１がチャックテーブル１０によって吸引保持される。なお、被加工物１１の表面１１ａ側には、樹脂等でなり被加工物１１の表面１１ａ側（デバイス側）を保護する保護テープが貼付されてもよい。この場合には、被加工物１１が保護テープを介してチャックテーブル１０の保持面１０ａで保持される。

研削ユニット２６には、研削ホイール３４が装着される。研削ホイール３４は、金属等でなりホイールマウント３２と概ね同径に形成された円盤状（環状）のホイール基台４０を備える。ホイール基台４０は、互いに概ね平行な第１面（上面）４０ａ及び第２面（下面）４０ｂと、第１面４０ａ及び第２面４０ｂに接続された外周縁（側面）４０ｃとを含む。

また、研削ホイール３４は、複数の研削砥石４２を備える。複数の研削砥石４２は、接着剤等を介してホイール基台４０の一端面側（第２面４０ｂ側）に固定されている。例えば研削砥石４２は、直方体状に形成され、ホイール基台４０の外周に沿って配列される。

図２（Ｂ）は、研削砥石４２の一部を示す拡大断面図である。研削砥石４２は、砥粒４４と、砥粒４４を固定する結合材（ボンド材）４６とを含む。砥粒４４としては、ダイヤモンド、ｃＢＮ（Cubic Boron Nitride）等が用いられる。また、結合材４６としては、メタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等が用いられる。

図３は、研削ホイール３４を示す底面図である。研削ホイール３４が備えるホイール基台４０の中心部には、ホイール基台４０を厚さ方向に貫通する円形の開口４０ｄが設けられている。なお、開口４０ｄの中心位置は、ホイール基台４０の中心Ｏの位置と概ね一致している。すなわち、ホイール基台４０と開口４０ｄとは同心円状に配置されている。

ホイール基台４０の一端面側（第２面４０ｂ側）には、２種類の研削砥石４２（第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂ）が固定されている。具体的には、ホイール基台４０は、ホイール基台４０の一端面（第２面４０ｂ）を二分する直線４８によって、第１領域５０Ａと第２領域５０Ｂとに区画されている。そして、第１研削砥石４２Ａは、第１領域５０Ａに弧状に配列されている。また、第２研削砥石４２Ｂは、第２領域５０Ｂに弧状に配列されている。

図３には、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂが円５２の円周に沿って配列されている例を示している。円５２はホイール基台４０と重なるように配置されており、円５２の円周はホイール基台４０と重なる位置に設定された環状の仮想線に相当する。

円５２の直径は、ホイール基台４０の外径（外周縁４０ｃの直径）よりも小さく、且つ、ホイール基台４０の内径（開口４０ｄの直径）よりも大きい。また、ホイール基台４０の中心Ｏの位置と円５２の中心Ｏ´の位置とは異なる。すなわち、ホイール基台４０と円５２とは非同心円状に配置されており、円５２はホイール基台４０に対して偏心している。

そして、例えば直線４８は、円５２の中心Ｏ´を通り円５２を二等分するように設定される。この場合、ホイール基台４０の第２面４０ｂは、直線４８によって、互いに面積が異なる第１領域５０Ａと第２領域５０Ｂとに区画される。図３には、第１領域５０Ａの面積が第２領域５０Ｂの面積よりも小さい例を示している。

そして、第１研削砥石４２Ａは、円５２の円周のうち第１領域５０Ａに属する部分と重なるように配列される。また、第２研削砥石４２Ｂは、円５２の円周のうち第２領域５０Ｂに属する部分と重なるように配列される。例えば、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂは、長さ方向（長手方向）が円５２の円周に沿うように配置される。その結果、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂは、ホイール基台４０の中心Ｏからの距離が徐々に変化するように配列される。

第１研削砥石４２Ａは、直線４８に近いほどホイール基台４０の中心Ｏからの距離が近くなるように配置される。例えば、直線４８から最も遠い位置に配置された第１研削砥石４２Ａの端部（ホイール基台４０の外周縁４０ｃ側の端部）からホイール基台４０の中心Ｏまでの距離ｄ_Ａ１は、直線４８から最も近い位置に配置された第１研削砥石４２Ａの端部（ホイール基台４０の外周縁４０ｃ側の端部）からホイール基台４０の中心Ｏまでの距離ｄ_Ａ２よりも長い。

第２研削砥石４２Ｂは、直線４８から遠いほどホイール基台４０の中心Ｏからの距離が近くなるように配置される。例えば、直線４８から最も近い位置に配置された第２研削砥石４２Ｂの端部（ホイール基台４０の外周縁４０ｃ側の端部）からホイール基台４０の中心Ｏまでの距離ｄ_Ｂ１は、直線４８から最も遠い位置に配置された第２研削砥石４２Ｂの端部（ホイール基台４０の外周縁４０ｃ側の端部）からホイール基台４０の中心Ｏまでの距離ｄ_Ｂ２よりも長い。

そして、第２研削砥石４２Ｂはそれぞれ、全ての第１研削砥石４２Ａよりもホイール基台４０の中心Ｏ側に設けられている。すなわち、ホイール基台４０の中心Ｏから第２研削砥石４２Ｂまでの距離は、ホイール基台４０の中心Ｏから第１研削砥石４２Ａまでの距離よりも短い。そのため、距離ｄ_Ａ２は距離ｄ_Ｂ１よりも長い。

ただし、直線４８の設定位置に制限はない。例えば直線４８は、ホイール基台４０の中心Ｏを通り、ホイール基台４０の第２面４０ｂを二等分するように設定されてもよい。この場合には、第１領域５０Ａの面積と第２領域５０Ｂの面積とが等しくなる。

また、第２研削砥石４２Ｂが第１研削砥石４２Ａよりもホイール基台４０の中心Ｏ側に配置される限り、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂの配列、寸法（長さ、幅、高さ）、個数等に制限はない。例えば、第１研削砥石４２Ａと第２研削砥石４２Ｂとはそれぞれ、楕円弧に沿って配列されてもよい。また、第１研削砥石４２Ａと第２研削砥石４２Ｂの一方が円弧に沿って配列され、第１研削砥石４２Ａと第２研削砥石４２Ｂの他方が楕円弧に沿って配列されてもよい。さらに、第１研削砥石４２Ａの寸法及び個数は、第２研削砥石４２Ｂの寸法及び個数と同じであっても異なっていてもよい。

研削ホイール３４を回転させると、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂはそれぞれ、水平面に概ね平行な環状の移動経路（回転経路）に沿って移動する。このとき、第１研削砥石４２Ａの軌跡（移動経路）の外径は、第２研削砥石４２Ｂの軌跡（移動経路）の外径よりも大きくなる。

ここで、第１研削砥石４２Ａの硬度は、第２研削砥石４２Ｂの硬度よりも低い。すなわち、第２研削砥石４２Ｂは第１研削砥石４２Ａよりも硬い。そのため、研削ホイール３４で被加工物１１を研削する際（図２（Ａ）参照）、第１研削砥石４２Ａは第２研削砥石４２Ｂよりも摩耗しやすい。

なお、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂの硬度を調節する方法に制限はない。例えば、第１研削砥石４２Ａと第２研削砥石４２Ｂとで材質や密度（気孔率）が異なる結合材４６（図２（Ｂ）参照）を用いることにより、第１研削砥石４２Ａの硬度と第２研削砥石４２Ｂの硬度との大小関係を調節することができる。

また、第１研削砥石４２Ａに含まれる砥粒４４（第１砥粒）の粒度と、第２研削砥石４２Ｂに含まれる砥粒４４（第２砥粒）の粒度とは同一である。そのため、第１研削砥石４２Ａと第２研削砥石４２Ｂとには、概ね同じサイズの砥粒４４が含まれる。例えば、第１砥粒及び第２砥粒として、粒度♯５０００のダイヤモンドを用いることができる。

上記の研削ホイール３４が研削ユニット２６（図１及び図２（Ａ）参照）に装着され、被加工物１１が研削ホイール３４によって研削される。本実施形態においては、チャックテーブル１０と研削ホイール３４とを保持面１０ａと平行な方向に沿って相対的に移動させて被加工物１１を加工するクリープフィード研削を実施することにより、被加工物１１を薄化する。以下、研削装置２を用いた被加工物１１の研削方法の具体例を説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、被加工物１１をチャックテーブル１０によって保持する（保持ステップ）。例えば被加工物１１は、表面１１ａ側が保持面１０ａに対向し、裏面１１ｂ側が上方に露出するように、チャックテーブル１０上に配置される。この状態で保持面１０ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１がチャックテーブル１０によって吸引保持される。なお、前述の通り、被加工物１１の表面１１ａ側には保護テープが貼付されていてもよい。

次に、チャックテーブル１０と研削ユニット２６との位置関係を調節する（準備ステップ）。図４（Ａ）は、準備ステップにおけるチャックテーブル１０及び研削ユニット２６を示す側面図である。準備ステップでは、保持面１０ａと平行な加工送り方向（Ｘ軸方向）において被加工物１１と研削砥石４２とが互いに離隔し、且つ、研削砥石４２の下面が被加工物１１の上面（裏面１１ｂ）から所定の距離下方に位置付けられるように、チャックテーブル１０と研削ユニット２６との位置関係が調節される。

具体的には、まず、被加工物１１が研削ホイール３４と重ならず研削ホイール３４の前方（図４（Ａ）における紙面左側）に配置されるように、チャックテーブル１０のＸ軸方向における位置が第１移動機構８（図１参照）によって調節される。また、研削砥石４２の下面が被加工物１１の上面よりも下方に位置付けられるように、研削ユニット２６のＺ軸方向における位置が第２移動機構１４（図１参照）によって調節される。このときの被加工物１１の上面と研削砥石４２の下面との高さ位置（Ｚ軸方向における位置）の差ΔＨが、後述の研削ステップにおける被加工物１１の研削量（研削前後の被加工物１１の厚さの差）の目標値に相当する。

次に、研削ホイール３４を回転させつつチャックテーブル１０と研削ユニット２６とを加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って相対的に移動させ、研削砥石４２によって被加工物１１を一端側から他端側まで研削する（研削ステップ）。図４（Ｂ）は、研削ステップにおけるチャックテーブル１０及び研削ユニット２６を示す側面図である。

研削ステップでは、被加工物１１をクリープフィード研削によって研削する。具体的には、まず、スピンドル３０を回転させることにより、研削ホイール３４をチャックテーブル１０の保持面１０ａと概ね垂直な回転軸の周りで回転させる。研削ホイール３４の回転数は、例えば１０００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下に設定される。

そして、研削ホイール３４が回転し、且つ、チャックテーブル１０が回転していない状態で、チャックテーブル１０を第１移動機構８（図１参照）によって所定の速度でＸ軸方向に沿って移動させる。これにより、チャックテーブル１０と研削ホイール３４とが加工送り方向に沿って所定の加工送り速度で相対的に移動して接近する。チャックテーブル１０の移動速度（加工送り速度）は、例えば１ｍｍ／ｓ以上２０ｍｍ／ｓ以下に設定される。

チャックテーブル１０が移動して被加工物１１の一端（被加工物１１の移動方向における前端、図４（Ｂ）における紙面右端）が研削砥石４２の軌道に到達すると、被加工物１１の一端部が研削砥石４２によって削り取られる。そして、チャックテーブル１０は、被加工物１１の他端（被加工物１１の移動方向における後端、図４（Ｂ）における紙面左端）が研削砥石４２の軌跡と重なる位置に配置されるまで、Ｘ軸方向に沿って移動する。その結果、被加工物１１が研削砥石４２によって一端側から他端側まで研削され、被加工物１１の全体が薄化される。

なお、研削砥石４２で被加工物１１を研削すると、研削砥石４２の結合材４６（図２（Ｂ）参照）が徐々に摩耗し、露出している砥粒４４（図２（Ｂ）参照）が脱落するとともに結合材４６の内部に埋め込まれている砥粒４４が新たに露出する現象（自生発刃）が生じる。これにより、砥粒４４の摩耗による研削砥石４２の切れ味の低下が抑制される。また、研削砥石４２の目詰まりが抑制され、砥粒４４が突出した状態が維持される。

また、被加工物１１が研削砥石４２によって研削される際には、純水等の研削液が被加工物１１及び研削砥石４２に供給される。これにより、被加工物１１及び研削砥石４２が冷却されるとともに、研削加工によって発生した屑（研削屑）が洗い流される。

次に、研削ステップにおける被加工物１１の研削ホイール３４による研削の詳細について、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）を参照しつつ説明する。図５（Ａ）は、第１研削砥石４２Ａに接触する被加工物１１を示す断面図である。なお、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂの下面と、被加工物１１の下面（表面１１ａ）との高さ位置の差は、研削後の被加工物１１の厚さの目標値である仕上げ厚さＴに相当する。

加工送りが開始されると、まず、被加工物１１の一端部が回転する第１研削砥石４２Ａに接触し、第１研削砥石４２Ａによって研削される。ここで、第１研削砥石４２Ａは硬度が低く、被加工物１１との接触によって摩耗しやすい。そのため、被加工物１１の研削中に第１研削砥石４２Ａの自生発刃が生じやすい。これにより、第１研削砥石４２Ａは高い研削能力を維持したまま被加工物１１を研削でき、被加工物１１の裏面１１ｂ側が第１研削砥石４２Ａによって確実に削り取られる。

なお、図３に示すように、ホイール基台４０には、ホイール基台４０に対して偏心した円５２の円周に沿って複数の第１研削砥石４２Ａが配列されている。そのため、加工送りが進行するにつれて、被加工物１１に接触する第１研削砥石４２Ａの数が徐々に増加する。

図５（Ｂ）は、第２研削砥石４２Ｂに接触する被加工物１１を示す断面図である。なお、図５（Ｂ）では、第１研削砥石４２Ａの摩耗を誇張して図示している。

第１研削砥石４２Ａによる被加工物１１の研削中は、硬度の低い第１研削砥石４２Ａが摩耗して第１研削砥石４２Ａの高さが徐々に減少し、第１研削砥石４２Ａの下面の高さ位置が変動する。その結果、被加工物１１の第１研削砥石４２Ａによって研削された領域は、仕上げ厚さＴよりも僅かに厚くなる。そして、第１研削砥石４２Ａによって研削し損なった領域が、第１研削砥石４２Ａの内側で回転する第２研削砥石４２Ｂに接触する。

図５（Ｃ）は、第２研削砥石４２Ｂによって研削される被加工物１１を示す断面図である。被加工物１１が第２研削砥石４２Ｂに接触した後、加工送りがさらに進行すると、第１研削砥石４２Ａによって研削し損なった領域が第２研削砥石４２Ｂによって削り取られる。

なお、図３に示すように、ホイール基台４０には、ホイール基台４０に対して偏心した円５２の円周に沿って複数の第２研削砥石４２Ｂが配列されている。そのため、加工送りが進行するにつれて、被加工物１１に接触する第２研削砥石４２Ｂの数が徐々に増加する。

ここで、第２研削砥石４２Ｂは硬度が高く、被加工物１１と接触しても摩耗しにくい。そのため、第２研削砥石４２Ｂで被加工物１１を研削しても、第２研削砥石４２Ｂの下面の高さ位置は変動しにくい。その結果、被加工物１１のうち第２研削砥石４２Ｂによって研削された領域の厚さが、仕上げ厚さＴと概ね等しくなる。

また、第２研削砥石４２Ｂの硬度は第１研削砥石４２Ａの硬度よりも高く、第２研削砥石４２Ｂにおいては第１研削砥石４２Ａと比較して自生発刃が生じにくい。そのため、第２研削砥石４２Ｂは結合材４６（図２（Ｂ）参照）から砥粒４４（図２（Ｂ）参照）が過度に突出した状態になりにくく、研削後の被加工物１１の裏面１１ｂの表面粗さが低減される。

なお、第２研削砥石４２Ｂは、第１研削砥石４２Ａよりも自生発刃が生じにくいため、目詰まりが生じやすい性質を有する。ただし、被加工物１１が第２研削砥石４２Ｂに到達した段階では、既に被加工物１１の研削すべき領域の大半が第１研削砥石４２Ａによって除去されており、第２研削砥石４２Ｂに割り当てられる研削量は少ない。そのため、第２研削砥石４２Ｂで被加工物１１を研削する際に発生する研削屑の量が抑えられ、現実的には第２研削砥石４２Ｂの研削能力が目詰まりによって大きく低下することはない。

また、第１研削砥石４２Ａによる被加工物１１の研削時に第１研削砥石４２Ａから脱落した砥粒４４が、第２研削砥石４２Ｂによる被加工物１１の研削時に被加工物１１と第２研削砥石４２Ｂとの間に入り込むことがある。しかしながら、前述の通り、第１研削砥石４２Ａに含まれる砥粒４４（第１砥粒）と第２研削砥石４２Ｂに含まれる砥粒４４（第２砥粒）とは粒度が同じであり、第１砥粒は第２砥粒と同視できる。そのため、被加工物１１と第２研削砥石４２Ｂとの間に第１砥粒が入り込んでも、被加工物１１に意図しない研削が施されることはない。

上記の研削装置２による被加工物１１の研削は、制御部３６（図１参照）で研削装置２の各構成要素の動作を制御することによって実現される。具体的には、制御部３６のメモリには、保持ステップ、準備ステップ、研削ステップを順に実施するために必要な研削装置２の各構成要素の一連の動作を記述するプログラムが記憶されている。そして、被加工物１１の研削を実行する際には、制御部３６はプログラムを読み出して実行し、研削装置２の各構成要素に制御信号を順次出力する。これにより、研削装置２の稼働が制御され、本実施形態に係る被加工物の研削方法が自動で実施される。

なお、第１研削砥石４２Ａの摩耗を促進するため、第１研削砥石４２Ａと第２研削砥石４２Ｂとの間で硬度以外の要素を異ならせてもよい。例えば、第１研削砥石４２Ａの抗折強度（曲げ強度）は、第１研削砥石４２Ａによる被加工物１１の研削に支障が出ない範囲内で、第２研削砥石４２Ｂの抗折強度より低くてもよい。具体的には、第１研削砥石４２Ａの抗折強度は、第２研削砥石４２Ｂの抗折強度の３０％以上６０％以下であることが好ましい。これにより、第１研削砥石４２Ａが第２研削砥石４２Ｂよりもさらに摩耗しやすくなり、第１研削砥石４２Ａの自生発刃が促進される。なお、第１研削砥石４２Ａ及び第２研削砥石４２Ｂの抗折強度は、３点曲げ試験によって測定できる。

また、第１研削砥石４２Ａにおける第１砥粒の集中度を、第２研削砥石４２Ｂにおける第２砥粒の集中度よりも小さくしてもよい。具体的には、第１研削砥石４２Ａにおける第１砥粒の集中度は、第２研削砥石４２Ｂにおける第２砥粒の集中度の６０％未満であることが好ましい。これにより、第１研削砥石４２Ａが第２研削砥石４２Ｂよりもさらに摩耗しやすくなり、第１研削砥石４２Ａの自生発刃が促進される。

また、第１研削砥石４２Ａの数は、第２研削砥石の４２Ｂの数より少なくてもよい。さらに、ホイール基台４０の径方向における第１研削砥石４２Ａの幅Ｗ_Ａ（図３参照）は、ホイール基台４０の径方向における第２研削砥石４２Ｂの幅Ｗ_Ｂ（図３参照）より小さくてもよい。これにより、第１研削砥石４２Ａが第２研削砥石４２Ｂよりもさらに摩耗しやすくなり、第１研削砥石４２Ａの自生発刃が促進される。

以上の通り、本実施形態に係る研削ホイール３４を用いると、第１研削砥石４２Ａによって被加工物１１が効率よく研削された後、第２研削砥石４２Ｂによって被加工物１１がフラットに研削される。これにより、被加工物１１の研削の効率及び質が向上する。

また、第１研削砥石４２Ａに含まれる第１砥粒の粒度と第２研削砥石４２Ｂに含まれる第２砥粒の粒度とが同一であるため、第１研削砥石４２Ａから脱落した第１砥粒が第２研削砥石４２Ｂによる被加工物１１の研削に悪影響を与えにくく、研削後の被加工物１１の品質低下が防止される。

なお、クリープフィード研削の実施回数（準備ステップ及び研削ステップの実施回数）は、被加工物１１の材質、研削量等に応じて適宜設定できる。すなわち、準備ステップ及び研削ステップを２回以上実施することによって被加工物１１を仕上げ厚さまで薄化してもよい。

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。

１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
２ 研削装置
４ 基台
４ａ 開口
６ 支持構造
８ 第１移動機構（第１移動ユニット）
８ａ テーブルカバー
１０ チャックテーブル（保持テーブル）
１０ａ 保持面
１２ 防塵防滴カバー
１４ 第２移動機構（第２移動ユニット）
１６ ガイドレール
１８ 移動テーブル
２０ ボールねじ
２２ パルスモータ
２４ 支持部材
２６ 研削ユニット
２８ ハウジング
３０ スピンドル
３２ ホイールマウント
３４ 研削ホイール
３６ 制御部（制御ユニット、制御装置）
４０ ホイール基台
４０ａ 第１面（上面）
４０ｂ 第２面（下面）
４０ｃ 外周縁（側面）
４０ｄ 開口
４２ 研削砥石
４２Ａ 第１研削砥石
４２Ｂ 第２研削砥石
４４ 砥粒
４６ 結合材（ボンド材）
４８ 直線
５０Ａ 第１領域
５０Ｂ 第２領域
５２ 円

Claims (6)

1. 被加工物をクリープフィード研削で研削するための研削ホイールであって、
   円盤状のホイール基台と、
   第１砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第１研削砥石と、
   第２砥粒を含み、該ホイール基台の一端面側に設けられた複数の第２研削砥石と、を備え、
   該ホイール基台は、該ホイール基台の一端面を二分する直線によって第１領域と第２領域とに区画され、
   該第１研削砥石は、該第１領域に弧状に配列され、
   該第２研削砥石は、該第２領域に弧状に配列され、
   該ホイール基台の中心から該第２研削砥石までの距離は、該ホイール基台の中心から該第１研削砥石までの距離よりも短く、
   該第１研削砥石の硬度は、該第２研削砥石の硬度よりも低く、
   該第１砥粒の粒度と該第２砥粒の粒度とは同一であることを特徴とする研削ホイール。
2. 複数の該第１研削砥石及び複数の該第２研削砥石は、中心位置が該ホイール基台の中心位置と異なる円の円周に沿って配列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。
3. 該第１研削砥石の抗折強度は、該第２研削砥石の抗折強度の３０％以上６０％以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の研削ホイール。
4. 該第１研削砥石における該第１砥粒の集中度は、該第２研削砥石における該第２砥粒の集中度の６０％未満であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の研削ホイール。
5. 該第１研削砥石の数は、該第２研削砥石の数よりも少ないことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の研削ホイール。
6. 該ホイール基台の径方向における該第１研削砥石の幅は、該ホイール基台の径方向における該第２研削砥石の幅よりも小さいことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の研削ホイール。

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