JP5389563B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は一般的に研削装置に関し、特に、サファイア基板、炭化珪素基板等の比較的厚い被加工物を研削するのに適した研削装置に関する。

研削装置の主要用途はシリコンウエーハの研削であるが、近年になり光学素子の製造に使用されるガラス、サファイア、炭化珪素、窒化ガリウム等の硬質材料を研削するという用途も増大している。

これらの材料からなる基板又はウエーハはシリコンウエーハに比較してその厚さが厚い場合が多く、例えばシリコンウエーハが０．８ｍｍ程度の厚さであるのに対し、硬質材料基板は０．５〜５ｍｍ程度とその厚さに多様性がある。

また、ウエーハ形状になったときに反りが大きい場合も多く、その反りを矯正するためにガラス等の保持基板上に熱軟化性樹脂（ワックス等）で強固に固定してから研削する場合もあるため、保持基板の厚さも合わせると総厚で１０ｍｍ程度になる場合もある。

ところで、従来の研削装置においては、研削中に研削砥石と被加工物が接触する加工点付近を冷却し、研削屑を排出するために研削水を供給しながら研削を行っている（例えば、特開２００４−２００５２６号公報参照）。

従来の研削装置では、研削装置のベースに研削水供給配管が設置され、研削砥石と被加工物とが接触する位置に向かって研削水を吐出している。研削水供給配管は、研削ホイールの下方から延び、研削中に研削ホイールとチャックテーブルの僅かな隙間に延在し、研削水供給配管の端部に設けられた端部ノズルはチャックテーブルからの高さが例えば５ｍｍ以下になるように設定されている。

特開２００４−２００５２６号公報

しかし、従来の研削水供給配管は研削装置のベースに設置されているため、被加工物の厚さが厚くなると、チャックテーブルが研削位置に移動されるとノズルが被加工物に接触してしまうという問題が発生する。

或いは、ノズルからの研削水が被加工物の側面や加工点から離れた位置に供給されてしまい、加工点付近への研削水の供給が不足することになる。その結果、研削不良が発生し、ウエーハ等の被加工物の割れや面焼けが発生する。よって、従来の研削装置では、被加工物の厚さが変わる度に、ノズルの高さや向きの再調整が必要であった。

本発明はこのような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、被加工物の厚さが変動しても、加工点付近への研削水の供給が可能な研削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置であって、該研削手段は、上下方向に移動可能な移動基台と、該移動基台を上下方向に移動する研削送り手段と、該移動基台に固定されたスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、該スピンドルを回転駆動するモータと、該スピンドルの先端部に装着され、自由端部に研削砥石が固定された研削ホイールと、先端部にノズルを有し、該移動基台又は該スピンドルハウジングの何れか一方に取り付けられた研削水供給配管と、前記研削水供給配管の前記ノズルを該研削ホイール内に延在する研削位置と、該ノズルが該研削ホイールから所定距離下方に離間した待機位置との間で上下方向に移動する移動手段と、を具備し、被加工物の研削時に、該研削水供給配管は該研削ホイールの内側に延在して該ノズルから被加工物と該研削砥石とが接触する位置に向かって研削水を吐出するように配設されており、該研削水供給配管は該移動手段を介して該移動基台又は該スピンドルハウジングの何れか一方に取り付けられていることを特徴とする研削装置が提供される。

本発明によると、先端のノズルから研削水を供給する研削水供給配管が上下動可能な移動基台又はスピンドルハウジングに取り付けられているので、常に研削砥石と被加工物の接触する位置に研削水が供給されるため、被加工物の厚さが変動しても、加工点付近への研削水の供給が常に可能となる。よって、従来装置のように被加工物の厚さに対応してノズルの高さや向きを調整する必要が無い。

請求項２記載の発明によると、研削水供給配管が研削位置と待機位置との間で上下動するため、研削ホイール交換等の際に研削水供給配管が邪魔になることはない。

本発明の第１実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。 第１実施形態の研削装置の研削ユニット及びチャックテーブル部分の一部断面側面図である。 第２実施形態の研削装置の研削ユニット及びチャックテーブル部分の一部断面側面図である。 第２実施形態の研削装置の要部を示す分解斜視図である。 第２実施形態の研削装置で研削水供給配管を待機位置に移動した状態の研削ユニット及びチャックテーブル部分の一部断面側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明第１実施形態の研削装置２の外観斜視図を示している。４は研削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に延びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を支持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０にねじ締結され自由端部に環状に配設された複数の研削砥石２４を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動する電動モータ２６を含んでいる。

研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット移動機構（研削送り機構）３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有し、図示しない移動機構により被加工物着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。３８，４０は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。

図２も合わせて参照すると、研削水供給配管５０が取付部５２でスピンドルハウジング１２の支持部１４の側面に取り付けられている。図２に最もよく示されるように、研削水供給配管５０の先端にはノズル５４が形成されており、ノズル５４は研削時に研削砥石２４と被加工物４６が接触する位置に向かって研削水を吐出するように規制されている。

好ましくは、ノズル５４の取付部には間節が設けられており、ノズル５４の向き及び高さを変更可能となっている。研削水供給配管５０はホース５６に接続されており、ホース５６の他端は図示しない研削水供給源に接続されている。コラム６には上下方向に伸長する長穴５８がコラム６を貫通して形成されている。この長穴５８中にホース５６が挿入されている。

チャックテーブル３６にはガラス等の保持基板４８に接着されたサファイアウエーハ等の被加工物４６が吸引保持されている。研削時には、図１に示された被加工物着脱位置Ａに移動されているチャックテーブル３６を、図示しない移動機構により研削ユニット１０に対向する研削位置ＢまでＹ軸方向に移動する。

このチャックテーブル３６の移動時に、研削水供給配管５０のノズル５４はＺ軸方向に移動する研削ユニット１０側に取り付けられているため、研削ユニット移動機構３２を駆動して研削ユニット１０を適度に上方に移動することにより、チャックテーブル３６に吸引保持された保持基板４８と被加工物４６の総厚が厚い場合であっても、被加工物４６がノズル５４に衝突する危険性を防止できる。

保持基板４８を下にしてチャックテーブル３６に吸引保持された被加工物４６が図２に示す研削位置に位置づけられると、研削水供給配管５０のノズル５４から研削砥石２４と被加工物４６とが接触する位置に向かって研削水６０を吐出しながら、チャックテーブル３６を矢印Ａ方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール１０をチャックテーブル３６と同一方向、即ち矢印Ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット移動機構３２を作動して研削砥石２４を被加工物４６の表面に接触させる。

そして、研削ホイール１０を所定の研削送り速度（例えば０．１μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、被加工物４６の研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによって保持基板４８と被加工物４６との一体化物の厚みを測定しながら被加工物４６を所望の厚みに仕上げる。

図３を参照すると、本発明第２実施形態に係る被加工物研削時の研削ユニット１０とチャックテーブル３６部分の一部断面側面図が示されている。本実施形態では、図４に示すように、移動手段６２により研削水供給配管５０が図３に示す研削位置と、図５に示すノズル５４が研削砥石２４から所定距離下方に離間した待機位置との間で移動される。

即ち、研削水供給配管５０の取付部５２が移動手段６２の移動ブロック６４にねじ等により固定されており、移動ブロック６４はエアシリンダ６６のピストンロッド６８に連結されている。エアシリンダ６６と移動ブロック６４を案内する一対のガイド７０が支持部１４に固定されている。

エアシリンダ６６を駆動すると、研削水供給配管５０の先端部のノズル５４が研削水を研削砥石２４と被加工物４６の接触点に向かって吐出する図３に示す研削位置と、ノズル５４が研削砥石２４から所定距離下方に離間した図５に示す待機位置との間で移動される。

本実施形態の研削時の作用は上述した第１実施形態と同様である。非研削時には、図５に示すように研削ユニット移動機構３２を駆動して研削ユニット１０を上方に移動させる。更に、移動手段６２のエアシリンダ６６を駆動して、研削水供給配管５０を下方に移動させる。これにより、研削水供給配管５０のノズル５４が研削ホイール２２の内部から外に出るため、研削ホイール２２を容易に交換することができる。

上述した実施形態によると、研削時に研削水を供給する研削水供給配管５０がスピンドルハウジング１２の支持部１４に取り付けられているので、被加工物の厚さが変動しても、常に研削砥石２４と被加工物４６との接触する加工点付近へ研削水の供給が可能となる。よって、被加工物の厚さに応じてノズル５４の高さや向きを調整する必要がない。

また、第２実施形態によれば、研削水供給配管５０が移動手段６２により研削位置と待機位置との間で上下動するため、研削ホイール２２を交換する際に研削水供給配管５０が邪魔になることはない。

上述した第１及び第２実施形態では、研削水供給配管５０がスピンドルハウジング１２の支持部１４に取り付けられているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、研削水供給配管５０を上下方向に移動する移動基台１６に取り付けるようにしてもよい。

２ 研削装置
１０ 研削ユニット
１２ スピンドルハウジング
１６ 移動基台
２２ 研削ホイール
２４ 研削砥石
３６ チャックテーブル
４６ 被加工物
４８ 保持基板
５０ 研削水供給配管
５４ ノズル
６２ 移動手段
６６ エアシリンダ

Claims (1)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置であって、
   該研削手段は、
   上下方向に移動可能な移動基台と、
   該移動基台を上下方向に移動する研削送り手段と、
   該移動基台に固定されたスピンドルハウジングと、
   該スピンドルハウジング中に回転可能に収容されたスピンドルと、
   該スピンドルを回転駆動するモータと、
   該スピンドルの先端部に装着され、自由端部に研削砥石が固定された研削ホイールと、
   先端部にノズルを有し、該移動基台又は該スピンドルハウジングの何れか一方に取り付けられた研削水供給配管と、
   前記研削水供給配管の前記ノズルを該研削ホイール内に延在する研削位置と、該ノズルが該研削ホイールから所定距離下方に離間した待機位置との間で上下方向に移動する移動手段と、を具備し、
   被加工物の研削時に、該研削水供給配管は該研削ホイールの内側に延在して該ノズルから被加工物と該研削砥石とが接触する位置に向かって研削水を吐出するように配設されており、
   該研削水供給配管は該移動手段を介して該移動基台又は該スピンドルハウジングの何れか一方に取り付けられていることを特徴とする研削装置。

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