JP6166974B2

JP6166974B2 - 研削装置

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Publication number: JP6166974B2
Application number: JP2013151433A
Authority: JP
Inventors: 暢行高田; 洋平五木田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP2015020250A; CN104332397A; CN104332397B

Description

本発明は、被加工物を研削する研削装置に関する。

被加工物に研削砥石を押圧して研削する研削装置においては、研削により研削砥石に目詰まりや目潰れが生じるため、研削中に、研削砥石の研削面にドレッサーボードを押圧するドレッシングが行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８９４５６号公報

しかし、ドレッサーボードの上面のうち、研削砥石の軌道上にあたる部分は研削砥石によって研削されるが、それ以外の部分は研削されないので、ドレッサーボードの上面には段差が形成される。この状態でドレッシングを続けると、研削砥石の研削面だけでなく、研削砥石の側面もドレッシングされてしまう。また、研削砥石の軌道上にあたる部分だけがドレッシングに使用され、それ以外の部分はドレッシングに使用されないので、ドレッサーボードの消耗が速いという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ドレッサーボードの上面に段差が形成されるのを防ぐとともに、ドレッサーボードの消耗を抑制することを目的とする。

本発明に係る研削装置は、被加工物を回転可能に保持する保持面を有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砥石が環状に配置された研削ホイールが回転可能に装着される研削手段と、該研削手段を、該チャックテーブルに接近及び離反させる研削送り方向に移動させる研削送り手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物に接する該研削砥石の研削面をドレッシングするドレッシング手段と、を少なくとも備えた研削装置において、該ドレッシング手段は、該研削面をドレッシングする円板状のドレッサーボードを保持する保持部と、該ドレッサーボードを保持した保持部を、該研削面に接近及び離反させる方向に移動させ、該ドレッサーボードの上面を該研削面に押し当てる押し当て手段と、該押し当て手段が該ドレッサーボードを該研削面に押し当てる押圧力を調整する調整手段と、該研削ホイールが回転することによる該研削砥石の軌道上に配置された回転軸を中心として、該保持部を回転させる回転手段と、を備え、該回転手段が該保持部を回転させる回転軸は、該保持部に保持されるドレッサーボードの上面の中心から所定の距離離れており、該保持部を回転させながら、該研削砥石の該研削面に該ドレッサーボードの上面を所定の押圧力で押し当てることにより、該研削面をドレッシングする。

前記ドレッシング手段の前記押し当て手段を前記研削面に接近及び離反させる方向に移動させる昇降手段を備え、該ドレッシング手段は、被加工物を前記研削砥石が研削していない状態、及び、前記チャックテーブルに保持された被加工物を該研削砥石が研削している状態のいずれの状態でも、該研削面をドレッシング可能であることが好ましい。さらに、前記ドレッサーボードは、上面外周縁に面取りを有し、該面取りがなくなったことにより、該ドレッサーボードの交換時期が判断されることが好ましい。

本発明に係る研削装置によれば、ドレッサーボードを回転させながら、研削砥石をドレッシングするので、ドレッサーボードの上面全体をドレッシングに使用することができる。これにより、ドレッサーボードの上面に段差が形成されるのを防ぎ、研削砥石の側面がドレッシングされるのを防ぐことができる。また、ドレッサーボードの消耗を抑え、ドレッサーボードの交換間隔を長くすることができる。

研削装置を示す正面視断面図。研削装置の各部の配置を示す平面図及び正面視断面図。ドレッシング手段の一部を示す斜視図。待機中ドレッシングを示す正面視断面図。別のドレッシング手段の一部を示す斜視図。研削装置の各部の配置を示す平面図。

図１に示す研削装置１０は、被加工物２０を保持するチャックテーブル１１と、チャックテーブル１１に保持された被加工物２０を研削する研削手段１２と、研削手段１２を±Ｚ方向（研削送り方向）に移動させる研削送り手段（不図示）とを備えている。研削送り手段は、研削手段１２を−Ｚ方向に移動させることによりチャックテーブル１１に接近させ、あるいは、研削手段１２を＋Ｚ方向に移動させることによりチャックテーブル１１から離反させる。

チャックテーブル１１は、多孔質材料などで形成された保持面１１１を有し、±Ｚ方向と平行な回転軸１１９を中心として回転する。被加工物２０を±Ｚ方向に対して垂直な保持面１１１に載置し、吸引源（不図示）で吸引することにより、被加工物２０を吸着して保持する。保持面１１１に保持された被加工物２０は、チャックテーブル１１の回転に伴って、回転軸１１９を中心として回転する。

研削手段１２は、先端に研削ホイール１３が装着され、±Ｚ方向と平行な回転軸１２９を中心として研削ホイール１３が回転可能となっている。研削ホイール１３は、円形の基台１３１と、研削手段１２の回転軸１２９を中心として環状に配置された複数の研削砥石１３２とを有する。研削手段１２に装着された研削ホイール１３の研削砥石１３２は、研削ホイール１３の回転に伴って、回転軸１２９を中心として回転する。

研削装置１０は、研削砥石１３２をドレッシングするドレッシング手段１４と、ドレッシング手段１４の押し当て手段１４２を±Ｚ方向に移動させる昇降手段１６とを備えている。

ドレッシング手段１４は、チャックテーブル１１に隣接した位置に配置され、ドレッサーボード１５を保持する保持部１４１と、ドレッサーボード１５を保持した保持部１４１を研削砥石１３２の研削面に対して接近及び離反させる方向に移動させてドレッサーボード１５を研削砥石１３２の研削面に押し当てる押し当て手段１４２と、押し当て手段１４２にエアーを供給する供給源１４３と、押し当て手段１４２が保持部１４１を研削砥石１３２に押し当てる押圧力を調整する調整手段１４４と、保持部１４１を回転させる回転手段１４５とを備えている。

ドレッサーボード１５は、円板状であり、上面が研削砥石１３２に接触することにより、研削砥石１３２をドレッシングする。ドレッサーボード１５は、例えば、白色アルミナ系（ＷＡ）砥粒や緑色炭化珪素系（ＧＣ）砥粒などの砥粒により形成されている。
保持部１４１は、バキュームラインによってドレッサーボード１５を吸引して保持する。なお、保持部１４１は、側面あるいは底面からドレッサーボード１５をねじで固定して保持する構成であってもよいし、接着剤などによりドレッサーボード１５が接着された構成であってもよい。

押し当て手段１４２は、保持部１４１に接続されたピストン４２２と、ピストン４２２を±Ｚ方向に移動させるシリンダ４２１とを有している。シリンダ４２１は、供給源１４３に接続され、供給源１４３から供給されるエアーの圧力によって、ピストン４２２を移動させる。

調整手段１４４は、供給源１４３からシリンダ４２１に供給されるエアーの圧力を所定の圧力に調整することにより、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当てる押圧力を所定の押圧力に調整することができる。調整手段１４４としては、圧力レギュレータを使用することができる。

回転手段１４５は、保持部１４１を例えば１分間に３０〜３００回転の回転数で回転させる。保持部１４１に保持されたドレッサーボード１５も、保持部１４１の回転に伴って回転する。

昇降手段１６は、±Ｚ方向に平行なねじ軸１６１をモータ１６２が回転させることにより、ねじ軸１６１と係合した係合部１６３を±Ｚ方向に移動させる。押し当て手段１４２は、係合部１６３に固定され、係合部１６３の移動に伴って、±Ｚ方向に移動する。

チャックテーブル１１に保持される被加工物２０は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、サファイア、アルチック、窒化ガリウム（ＧａＮ）などで形成されたウェーハである。被加工物２０が、ＳｉＣ、サファイア、アルチックなどの硬質な材料で形成されている場合、研削砥石１３２に目潰れが発生しやすいため、ドレッシング手段１４を用いて研削砥石１３２のドレッシングを行う必要がある。

被加工物２０の研削開始時は、昇降手段１６が、押し当て手段１４２を−Ｚ方向に移動させて、ドレッサーボード１５が研削砥石１３２に接触しない位置まで退避させる。そして、チャックテーブル１１を例えば１分間に１０〜３００回転の回転数で回転させ、研削ホイール１３を例えば１分間に１０００〜２０００回転の回転数で回転させながら、研削送り手段が研削手段１２をチャックテーブル１１に接近させて、研削砥石１３２の下面（研削面）を、チャックテーブル１１に保持された被加工物２０に接触させる。研削送り手段は、被加工物２０の上面（被加工面）が研削されるにしたがって、研削手段１２を例えば１秒間に０．３〜１．０μｍの速さで−Ｚ方向に移動させて研削送りを行う。なお、研削砥石１３２が被加工物２０に接触するときに目潰れが起きるのを防ぐため、研削砥石１３２が被加工物２０に接触するときの研削送り速度を遅くし、研削砥石１３２が被加工物２０に接触したあとで、研削送り速度を速くする構成であってもよい。

研削中に研削砥石１３２のドレッシングを実行する場合は、図１に示したように、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当てることができる位置まで、昇降手段１６が押し当て手段１４２を移動させる。研削ホイール１３を回転させて被加工物２０を研削砥石１３２によって研削しながら、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当てることにより、研削手段１２が研削位置にある研削中にもドレッシングを実行することができる。ドレッシングを実行しながら研削することにより、研削中に発生した目潰れを即座に除去することができ、研削品質を保つことができる。

研削中は、研削送りにより研削手段１２が徐々に−Ｚ方向に移動するが、調整手段１４４による押圧力の調整によって、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当てる押圧力を一定とすることができる。これにより、研削砥石１３２を均等な押圧力でドレッシングすることができる。

研削が終了すると、昇降手段１６が、押し当て手段１４２を−Ｚ方向に移動させて、退避させる。

図２に示すように、研削砥石１３２は、研削手段１２の回転軸１２９を中心として環状に配置されているので、各研削砥石１３２の軌道はリング状となる。一方、ドレッシング手段１４を構成する保持部１４１の回転軸１４９は、±Ｚ方向と平行であり、研削ホイール１３が回転することによる研削砥石１３２の軌道上に配置されている。したがって、ドレッシング中に回転軸１４９を中心として保持部１４１を回転させることにより、保持部１４１に保持されたドレッサーボード１５の特定の箇所だけに研削砥石１３２が接触するのを回避することができ、ドレッサーボード１５が速く消耗するのを防止することができる。

特に、図２に示すように、保持部１４１の回転軸１４９と研削手段１２の回転軸１２９との間の距離Ｄを、研削砥石１３２の軌道の内径ｒ１以上、かつ、研削砥石１３２の軌道の外径ｒ２以下とすると、ドレッサーボード１５の上面全面に満遍なく研削砥石１３２を接触させることができる。すなわち、距離Ｄが内径ｒ１より小さい場合は、ドレッサーボード１５を回転させても、回転軸１４９に近い中心付近にドレッシングに使用されない部分ができてしまい、距離Ｄが外径ｒ２より大きい場合も同様であるが、距離Ｄを内径ｒ１以上かつ外径ｒ２以下とすれば、ドレッサーボード１５の上面全体をドレッシングに使用することができ、ドレッサーボード１５の消耗をより効果的に防止することができる。

研削砥石１３２のドレッシングを行うと、研削砥石１３２によりドレッサーボード１５の上面１５１が削られていくが、ドレッサーボード１５は円板状であり、回転手段１４５が保持部１４１を回転させ、ドレッサーボード１５を回転させながらドレッシングを行うことにより、上面１５１全体がドレッシングに使用されるため、上面１５１全体が均等に削られる。したがって、上面１５１に段差が形成されないので、ドレッシングが不要な研削砥石１３２の側面がドレッシングされるのを防ぎ、ドレッシングが必要な研削砥石１３２の研削面だけをドレッシングすることができる。また、ドレッサーボード１５の上面１５１全体が均等に削られるので、上面１５１の一部だけが削られる場合と比べて、上面１５１が削られる速さが遅くなる。これにより、ドレッサーボード１５の交換頻度を低くすることができる。

また、図３に示すように、ドレッサーボード１５には、研削砥石１３２と接触する上面１５１の外周縁に面取り１５２が形成されている。ドレッサーボード１５の上面１５１全体が均等に削られることにより、徐々に面取り１５２も小さくなっていく。そこで、面取り１５２は、ドレッサーボード１５の交換が必要になるまで上面１５１が削られた場合に面取り１５２がなくなるような高さに形成しておく。これにより、面取り１５２がなくなったことを検出することで、ドレッサーボード１５の交換時期を判定することができる。面取り１５２がなくなったことは、例えば、作業員が目視確認して検出する構成であってもよいし、ドレッサーボード１５を撮影する撮影手段を設け、撮影手段が撮影した画像を解析することにより検出するなど、自動で検出する構成であってもよい。ドレッサーボード１５の厚さを計測して交換時期を判定する構成の場合、ドレッサーボード１５の厚さを正確に計測する必要がある。これに対し、面取り１５２の有無に基づいて判定することにより、交換時期を容易に判定することができる。

なお、面取り１５２は、上面１５１の外周縁の全周にわたって形成されている必要はなく、上面１５１の外周縁の一部だけに形成されている構成であってもよい。また、面取り１５２に代えて、ドレッサーボード１５の上面１５１に溝や有底穴など、上面１５１が所定量削られると消滅する目印を設け、目印の有無によって交換時期を判定する構成であってもよい。逆に、ドレッサーボード１５の下面側に溝や有底穴などの目印を設け、上面１５１が所定量削られると目印が上面１５１側に露出し、目印の露出によって交換時期を判定する構成であってもよい。

研削砥石１３２のドレッシングは、研削手段１２が被加工物２０の研削を開始する前の待機中のように被加工物２０を研削砥石１３２が研削していない状態で実行する場合と、研削手段１２がチャックテーブル１１に保持された被加工物２０を研削している状態で実行する場合とがある。

図４に示すように、待機中においては、研削送り手段が研削手段１２を＋Ｚ方向に移動させ、研削手段１２は、研削砥石１３２がチャックテーブル１１に保持された被加工物２０から離反した待機位置に位置する。この状態でドレッシングを実行する場合は、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当てることができる位置まで、昇降手段１６が押し当て手段１４２を＋Ｚ方向に移動させる。そして、研削ホイール１３が回転した状態で、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当てる。これにより、研削手段１２が待機位置にある待機中に、ドレッシングを実行することができる。待機中にドレッシングを実行することにより、研削砥石１３２が被加工物２０に接触するときの十分な切込みが可能となる。

このように、昇降手段１６が押し当て手段１４２を＋Ｚ方向に移動させることにより、研削手段１２が待機位置にある場合でも、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当ててドレッシングすることができる。また、昇降手段１６が押し当て手段１４２を−Ｚ方向に移動させることにより、研削中でも、押し当て手段１４２がドレッサーボード１５を研削砥石１３２に押し当ててドレッシングすることができる。これにより、研削中に発生した目潰れを素早く除去し、研削品質を維持することができる。

研削砥石１３２のドレッシングをしない場合は、昇降手段１６が押し当て手段１４２を−Ｚ方向に移動させることにより、または、ピストン４２２を−Ｚ方向に移動させることにより、ドレッサーボード１５を研削砥石１３２から離間させることができる。

なお、図５に示すように、回転手段１４５が保持部１４１を回転させる回転軸が、保持部１４１に保持されるドレッサーボード１５の上面の中心から所定の距離離れている構成としてもよい。その場合、図６に示すように、ドレッサーボード１５は、偏心して回転する。このような構成の場合でも、保持部１４１の回転軸１４９が研削砥石１３２の軌道上に配置されていれば、ドレッサーボード１５の上面全体をドレッシングに使用することができる。これにより、ドレッサーボード１５の上面に段差が形成されないので、研削砥石１３２の側面がドレッシングされるのを防ぐことができる。また、ドレッサーボード１５の上面全体をドレッシングに使用することにより、ドレッサーボード１５の交換頻度を少なくすることができる。

１０研削装置、
１１チャックテーブル、１１１保持面、
１２研削手段、１３研削ホイール、１３１基台、１３２研削砥石、
１１９，１２９，１４９回転軸、
１４ドレッシング手段、１４１保持部、１４２押し当て手段、
４２１シリンダ、４２２ピストン、１４３供給源、１４４調整手段、
１４５回転手段、
１５ドレッサーボード、１５１上面、１５２面取り、
１６昇降手段、１６１ねじ軸、１６２モータ、１６３係合部、
２０被加工物

Claims

被加工物を回転可能に保持する保持面を有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砥石が環状に配置された研削ホイールが回転可能に装着される研削手段と、
該研削手段を、該チャックテーブルに接近及び離反させる研削送り方向に移動させる研削送り手段と、
該チャックテーブルに保持された被加工物に接する該研削砥石の研削面をドレッシングするドレッシング手段と、
を少なくとも備えた研削装置において、
該ドレッシング手段は、
該研削面をドレッシングする円板状のドレッサーボードを保持する保持部と、
該ドレッサーボードを保持した保持部を、該研削面に接近及び離反させる方向に移動させ、該ドレッサーボードの上面を該研削面に押し当てる押し当て手段と、
該押し当て手段が該ドレッサーボードを該研削面に押し当てる押圧力を調整する調整手段と、
該研削ホイールが回転することによる該研削砥石の軌道上に配置された回転軸を中心として、該保持部を回転させる回転手段と、
を備え、
該回転手段が該保持部を回転させる回転軸は、該保持部に保持されるドレッサーボードの上面の中心から所定の距離離れており、
該保持部を回転させながら、該研削砥石の該研削面に該ドレッサーボードの上面を所定の押圧力で押し当てることにより、該研削面をドレッシングする、研削装置。
前記ドレッシング手段の前記押し当て手段を前記研削面に接近及び離反させる方向に移動させる昇降手段を備え、
該ドレッシング手段は、被加工物を前記研削砥石が研削していない状態、及び、前記チャックテーブルに保持された被加工物を該研削砥石が研削している状態のいずれの状態でも、該研削面をドレッシング可能である、請求項１記載の研削装置。
前記ドレッサーボードは、上面外周縁に面取りを有し、
該面取りがなくなったことにより、該ドレッサーボードの交換時期が判断される、請求項１または２記載の研削装置。