TW201600240A - 磨削裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之課題是做成能夠持續進行磨削，防止因磨削所造成之消耗品大量產生之情形。解決手段為使本發明之磨削裝置具備有超音波洗淨噴嘴，該超音波洗淨噴嘴是由可對磨削輪噴射洗淨液之噴射噴嘴本體、對噴射噴嘴本體供給洗淨液之洗淨液供給部、對由洗淨液供給部所供給之洗淨液賦予超音波之超音波振動器，及對超音波振動器施加交流電力之電力供給手段所構成。超音波洗淨噴嘴是被配置成可朝向磨削著被加工物之磨削磨石之磨削面噴射已被賦予超音波之洗淨液。且是將超音波振動器之振動頻率設定在450kHz~1.0MHz。

Description

磨削裝置 發明領域

本發明是有關於一種能相對於被加工物抵接磨削磨石以進行磨削之磨削裝置。

發明背景

半導體晶圓、藍寶石、SiC等各種被加工物是於受到磨削裝置磨削而形成預定之厚度後再被分割而形成元件。在磨削装置中，可藉由使旋轉之磨削磨石之磨削面相對於被加工物形成抵接以進行被加工物之磨削。當進行所述的磨削時，在磨削面上容易產生堵塞，且會因為此堵塞而使磨削能力下降，所以必須要頻繁地修整該磨削面。又，藍寶石或SiC等難切削材料之磨削等，在磨削磨石容易產生因磨粒脫落所造成之異常磨耗之情形下，會在被加工物之磨削中將修整板(dressing board)推抵於磨削輪之磨削區域，在磨削的同時進行修整(參照專利文獻1)。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2011-189456號公報

發明概要

然而，在推抵修整板以進行修整的情形中，需要定期地更換修整板。在這個更換作業時要停止以磨削磨石進行之磨削，而有持續加工性降低之問題。又，也會有變得需要大量修整板、導致成本增加之問題。

本發明是有鑑於所述問題點而作成的發明，其目的在於提供一種磨削裝置，其可讓以磨削手段進行的磨削持續進行，防止消耗品大量產生之情形。

本發明之磨削裝置是具備保持台與磨削手段的磨削裝置，該保持台是用以保持並旋轉被加工物，該磨削手段包括了用以磨削被保持在保持台上之被加工物之磨削輪。特徵在於其還包括超音波洗淨噴嘴，該超音波洗淨噴嘴是由可對磨削輪噴射洗淨液之噴射噴嘴本體、對噴射噴嘴本體供給洗淨液之洗淨液供給部、對由洗淨液供給部所供給之洗淨液賦予超音波之超音波振動器，及對超音波振動器施加交流電力之電力供給手段所構成。超音波洗淨噴嘴是被配置成可朝向磨削著被加工物之磨削輪之磨削磨石之磨削面噴射已被賦予超音波的洗淨液，且是將超音波振動器之振動頻率設定在450kHz~1.0MHz。

根據這個構成，由於可在上述振動頻率的範圍內對洗淨液賦予超音波，而對磨削中之磨削磨石之磨削面噴射已被賦予超音波之洗淨液，因此能夠有效率地去除磨削 面之附著物。藉此，使透過修整板進行的修整變得不必要，能夠減輕需準備大量的修整板等消耗品之成本負擔。而且，變得不用為了修整板之更換而停止磨削，能夠提升持續加工性。

依據本發明，由於可對磨削中之磨削磨石中的磨削面噴射已被賦予上述振動頻率範圍之超音波的洗淨液，因此能使藉由磨削手段進行的磨削持續進行，並可防止消耗品大量產生之情形。

1‧‧‧磨削裝置

3‧‧‧保持台

3a‧‧‧保持面

31‧‧‧旋轉手段

4‧‧‧磨削手段

41‧‧‧磨削輪

42‧‧‧磨削磨石

42a‧‧‧磨削面

43‧‧‧轉軸

5‧‧‧超音波洗淨噴嘴

51‧‧‧洗淨液

52‧‧‧噴射噴嘴本體

53‧‧‧洗淨液供給部

55‧‧‧超音波振動器

56‧‧‧電力供給手段

W‧‧‧被加工物

圖1是本實施形態之磨削裝置之正面模式圖。

圖2是表示磨削磨石之消耗量之檢測結果的圖表。

用以實施發明之形態

以下，就本發明之實施形態，參照所附圖面進行詳細說明。圖1是實施形態之磨削裝置之正面模式圖。

如圖1所示，磨削裝置1具備有保持台3與磨削手段4，並構成為可藉由磨削手段4磨削保持台3所保持之被加工物W。在保持台3之圖1中右側區域中設置有超音波洗淨噴嘴5。

作為磨削装置1中的被加工物W，可採用以硬質之難切削材料所構成之板狀工件。被加工物W是由例如，硼矽酸玻璃、半導體晶圓、藍寶石、碳化矽(SiC)等材料所構成。

保持台3具有圓板形狀，在其上表面設置有吸附保持被加工物W之保持面3a。保持面3a是由例如，多孔陶瓷材所構成，並將多孔陶瓷材連接到吸引源(圖未示)。又，保持台3可透過由圖未示之馬達與齒輪構造等所構成之旋轉手段31而設置成能夠繞垂直於保持面3a之軸進行旋轉。

磨削手段4，一般是在具圓板形狀之磨削輪41的下表面設置磨削磨石42而構成。磨削輪41是構成為，連接於轉軸43，並可透過此轉軸43而以磨削輪41之圓板中心為軸進行旋轉。磨削磨石42是由例如，將鑽石之磨粒以陶瓷結合劑(vitrified bond)或樹脂結合劑等之結合劑固定之鑽石磨石所構成。並將磨削手段4構成為可透過圖未示之移動機構而在包含垂直方向之垂直相交的2軸或3軸方向上移動。

磨削磨石42，在高速旋轉時，會讓下表面成為磨削面42a而接觸於被加工物W進行磨削。在此磨削中，是將磨削輪41之旋轉中心相對於保持台3之旋轉中心，朝圖1中右側方向偏移而配置。並且，以磨削磨石42所進行之磨削是形成為，相對於磨削輪41之旋轉中心在左側進行，使磨削磨石42之靠右半部區域朝向下方而顯露。

超音波洗淨噴嘴5具備有從前端噴射洗淨液51之噴射噴嘴本體52，及對噴射噴嘴本體52供給洗淨液51之洗淨液供給部53。洗淨液供給部53可以例示出幫浦等。再者，所謂洗淨液51，意指純水或含洗淨劑之洗淨水。

超音波洗淨噴嘴5還具備有設置於噴射噴嘴本體 52之內部的超音波振動器55，及對超音波振動器55施加交流電力之電力供給手段56。超音波振動器55是被設置成可透過所施加之交流電力，對由洗淨液供給部53所供給之洗淨液51賦予超音波振動。

超音波洗淨噴嘴5之配置處是設定在鄰接於保持台3之位置，且位於顯露出的磨削磨石42之下方位置。並且，在噴射噴嘴本體52處，是由前端(上端)朝上方將已被賦予超音波振動之洗淨液51噴出。亦即，是將超音波洗淨噴嘴5設置成能夠朝向用來磨削被加工物W之旋轉中的磨削磨石42之磨削面42a噴射洗淨液51。

在此，是將本實施形態中之超音波洗淨噴嘴5之規格形成如下。

超音波振動器55之振動頻率：450kHz~1.0MHz

電力供給手段56之輸出功率：40~100W

來自噴射噴嘴本體52之洗淨液51的噴嘴流量：1000~1500cc/min

在由超音波洗淨噴嘴5所噴射之洗淨液51中，藉由超音波振動器55所賦予之超音波的振動，是在洗淨液51之噴射方向之預定範圍(例如，垂直方向之幅度為10mm左右)內發生。超音波洗淨噴嘴5之垂直方向上的位置是被設定成，使磨削磨石42之磨削面42a位於這個預定範圍之中間區域內，藉此，即使在磨削中使磨削面42a下降，仍然能夠藉由洗淨液51繼續將磨削面42a洗淨。

接著，說明採用本實施形態之磨削裝置1之磨削 方法。首先，透過搬送手段(圖未示)將被加工物W搬送至保持台3，藉保持台3之保持面3a吸引保持被加工物W。接著，以旋轉手段31連續旋轉保持台3，並驅動轉軸43以使磨削輪41旋轉。然後，在使其等處於高速旋轉之狀態下，使磨削手段4移動至保持台3之上方，並使磨削磨石42之左端側位於被加工物W之中心上方，使磨削磨石42之靠右半部定位在從保持台3超出到右側之位置。定位後，使保持台3與磨削輪41之旋轉繼續進行，並且以預定的進給速度使磨削手段4下降。透過此下降，於磨削磨石42到達即將要接觸到被加工物W之位置後，即可透過超音波洗淨噴嘴5朝向磨削面42a噴射洗淨液51。此洗淨液51可藉由超音波振動器55而被賦予450kHz~1.0MHz之振動頻率的超音波振動。

藉由在進行保持台3及磨削輪41之旋轉時，透過磨削手段4之下降使磨削磨石42接觸於被加工物W，就可對應磨削手段4之下降量將被加工物W磨削成預定之厚度。在此磨削中，仍會對所顯露出之磨削面42a持續進行來自超音波洗淨噴嘴5之洗淨液51的噴射。透過洗淨液51之噴射，就可用與磨削同時進行的方式將磨削磨石42之磨削面42a洗淨、修整，可有效率地除去磨削面42a之附著物，抑制堵塞的發生而可謀求磨削品質的提升。

如上所述，依據本實施形態，由於會對磨削輪41噴射已被賦予超音波之洗淨液51以修整磨削面42a，因此便可不需進行以修整板所做的修整。藉此，能夠免去準備大量的修整板之成本與管理負擔。而且，也能夠省掉中斷磨 削以更換修整板之作業，能夠提高磨削之持續性，而可以謀求磨削效率之提升。

接著，針對為了確認上述實施形態之磨削裝置之磨削品質改善效果等所進行之實驗進行說明。在本實驗中，作為實施例1~3及比較例1~4，而進行將被加工物W之厚度由250μm薄化至200μm之磨削，且被加工物W是做成圓板狀之硼矽酸玻璃(直徑300mm)。在實施例1~3及比較例1~4中，除了將對洗淨液51賦予之超音波之頻率各自設成不同的條件外，是透過與上述之實施形態相同之磨削裝置1，邊洗淨磨削磨石42邊進行磨削。將實施例1~3及比較例1~4之頻率依序設成450kHz、750kHz、1.0MHz、無超音波(0Hz)、300kHz、1.5MHz、3.0MHz。又，在實施例1~3及比較例1~4中，是將以下的條件設定成相同。

磨削磨石42之種類：陶瓷(vitrified)系# 1000

轉軸43之旋轉數：1500rpm

保持台3之旋轉數：140rpm

磨削輪41之垂直方向進給速度：0.3μm/sec

超音波洗淨噴嘴5之流量：1200cc/min

超音波洗淨噴嘴5之輸出功率：50W

在實施例1~3及比較例1~4中，於被加工物W之磨削後，檢測了磨削磨石42之消耗量。並將此檢測結果表示在圖2中。又，在實施例1~3及比較例1~4之磨削後，確認了各個被加工物W之被磨削面之品質。並將此磨削品質之確認結果表示於下述表1中。在此，表1中，磨削品質之 「◎」是被加工物W之被磨削面之表面粗糙度、刀痕皆為非常良好之狀態，且使用了被加工物W之產品精度是優異的。「○」是雖然磨削品質較「◎」稍微降低，但是被加工物W之被磨削面之表面粗糙度、刀痕皆為良好之狀態，且使用了被加工物W之產品精度是優異的。「△」是磨削品質較「○」降低，被加工物W之被磨削面之表面粗糙度、刀痕皆為不夠良好之狀態，且有時候會有對於使用了被加工物W之產品精度來說不能說是足夠的情況。

從圖1的結果來看，可以理解為，頻率為450kHz~1.0MHz之實施例1~3，與形成其以外之範圍的頻率之比較例1~4相比，可使磨削磨石42之消耗量減少，並使由於磨粒脫落所造成之消耗量過多的狀態得到改善。可將所述的改善效果推測為是藉由以下情形而得到：在將超音波洗淨噴嘴5之輸出功率設定為相同的情況下，可透過改變頻率，使洗淨液51中之超音波的振幅也改變，並將此振幅與頻率 之條件兩方面都形成為適當之值。如實施例1~3所示，藉由減少磨削磨石42之消耗量，能夠延長磨削磨石42之壽命而拉長更換磨削磨石42之期間(span)，藉此，也能夠提高磨削之持續性而謀求磨削效率之提升。

從表1之結果來看，可以理解為，關於磨削品質，在頻率為450k~1.0MHz、尤其在450k~750kHz之範圍內，可形成在表面粗糙度、刀痕上都使磨削品質提升的傾向。這個傾向被推測為，在上述頻率之範圍內，隨著磨削磨石42之磨粒脫落及消耗量變少，可使被加工物W之磨削量變多、增進磨削效率，而使被磨削面之完工精度得到了提升。

又，本發明並非受限於上述實施形態，且能夠進行各種變更而實施。在上述實施形態中，關於在附加圖面上所圖示之大小與形狀等，並非受限於此，且在能夠發揮本發明之效果的範圍內適當地進行變更是可行的。另外，只要不超脫本發明之目的之範圍，均能夠適當地進行變更而實施。

例如，在超音波洗淨噴嘴5中，讓超音波振動器55之設置位置在噴射噴嘴本體52之外部而設置在供給洗淨液51之配管上等，各種的設計變更是可行的。

產業上之利用可能性

如以上所說明地，本發明具有能夠將磨削所造成之消耗品大量產生的情形予以防止之效果，尤其對於持續進行磨削之情形下的磨削方法是有用的。

1‧‧‧磨削裝置

3‧‧‧保持台

3a‧‧‧保持面

31‧‧‧旋轉手段

4‧‧‧磨削手段

41‧‧‧磨削輪

42‧‧‧磨削磨石

42a‧‧‧磨削面

43‧‧‧轉軸

5‧‧‧超音波洗淨噴嘴

51‧‧‧洗淨液

52‧‧‧噴射噴嘴本體

53‧‧‧洗淨液供給部

55‧‧‧超音波振動器

56‧‧‧電力供給手段

W‧‧‧被加工物

Claims (1)

1. 一種磨削裝置，為具備保持台與磨削手段的磨削裝置，該保持台是用以保持並旋轉被加工物、該磨削手段包括了用以磨削被保持於該保持台上之被加工物之磨削輪，該磨削裝置還具備超音波洗淨噴嘴，該超音波洗淨噴嘴是由可對該磨削輪噴射洗淨液之噴射噴嘴本體、對該噴射噴嘴本體供給洗淨液之洗淨液供給部、對由該洗淨液供給部所供給之洗淨液賦予超音波之超音波振動器，及對該超音波振動器施加交流電力之電力供給手段所構成，該超音波洗浄噴嘴是被配置成可朝向磨削著被加工物之該磨削輪之磨削磨石的磨削面噴射已被賦予超音波之洗淨液，且是將該超音波振動器之振動頻率設定在450kHz~1.0MHz。