JP2019126868A

JP2019126868A - 研削ホイール

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Publication number: JP2019126868A
Application number: JP2018009145A
Authority: JP
Inventors: 将昭鈴木; Masaaki Suzuki; 恵助中野; Keisuke Nakano
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-23
Also published as: JP7137931B2

Abstract

【課題】用いられることが稀な形状の研削砥石を取り付けた研削ホイールのコストの高騰と製造にかかる期間を抑制することができる研削ホイールを提供すること。
【解決手段】研削ホイール１は、スピンドルの下端に固定されたホイールマウントに着脱自在に装着され、研削砥石で被加工物を研削するものである。研削ホイール１は、複数の研削砥石１０と、研削砥石１０が固定される複数の砥石アダプタ２０と、ホイールマウントに装着されるマウント装着部である一方の端面３３と、砥石アダプタ２０が嵌合してリング状に配置されるリング状のアダプタ固定部３５が形成された自由端部である他方の端面３４と、を備えるホイール基台３０と、を有している。砥石アダプタ２０は、研削砥石１０の形状に応じた嵌合凹部２１を有し、異なる形状の研削砥石１０が砥石アダプタ２０によってアダプタ固定部３５に固定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、研削ホイールに関する。

半導体デバイスが形成される半導体ウェーハやガラス基板、セラミックス基板、樹脂パッケージ基板などの各種板状の被加工物を所望の厚さに薄化するために研削砥石が固定された研削ホイールが用いられる（例えば、特許文献１参照）。研削ホイールは、金属製の環状のホイール基台の自由端部に研削砥石が環状に配置されている。

研削砥石は、砥粒がボンド材で固定されて形成されており、被加工物の材質や研削量などによって選択される。また、砥粒やボンド以外にも、研削砥石の形状は、研削面が矩形や円形であったり、自由端部から垂直に立設するタイプから斜め外側に延在するタイプなど複数種類の物を使い分けられている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４５８２６７１号公報特開２０００−２６９１７４号公報

しかしながら、研削面が矩形状の研削砥石に比べ、例えば、特許文献２に示された円筒状の研削砥石等の研削面が矩形状以外の形状の研削砥石は、用いられることが稀、所謂イレギュラーな形状の研削砥石である。このために、特許文献２に示された円筒状の研削砥石等の研削面が矩形状以外の形状の用いられることが稀な研削砥石を取り付けた研削ホイールの製造コストが高くなり、この種の研削ホイールの製造にかかる期間が長期間化するという課題がある。

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、用いられることが稀な研削砥石を取り付けた研削ホイールのコストの高騰と製造にかかる期間を抑制することができる研削ホイールを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の研削ホイールは、スピンドル先端に固定されたホイールマウントに着脱自在に装着され、研削砥石で被加工物を研削する研削ホイールであって、複数の研削砥石と、該研削砥石が固定される複数の砥石アダプタと、該ホイールマウントに装着されるマウント装着部と、該砥石アダプタが嵌合してリング状に配置されるリング状のアダプタ固定部が形成された自由端部と、を備えるホイール基台と、を有し、該砥石アダプタは、該研削砥石の形状に応じた嵌合凹部を有し、異なる形状の該研削砥石が該砥石アダプタによって該アダプタ固定部に固定されることを特徴とする。

また、前記研削ホイールにおいて、該アダプタ固定部は、該研削ホイールの回転方向と交差する方向に延在し、該砥石アダプタが突き当たって該砥石アダプタの移動が規制される突き当て面を備えても良い。

本願発明の研削ホイールは、用いられることが稀な研削砥石を取り付けた研削ホイールのコストの高騰と製造にかかる期間を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る研削ホイールを備える研削装置の構成例の要部を示す側面図である。図２は、実施形態１に係る研削ホイールを備える研削装置の構成例の要部を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係る研削ホイールの所定の種類の研削砥石を装着した状態を下方からみた平面図である。図４は、図３に示された研削ホイールの要部を分解して示す斜視図である。図５は、実施形態１に係る研削ホイールの他の種類の研削砥石を装着した状態を下方からみた平面図である。図６は、図５に示された研削砥石を砥石アダプタに装着した状態を示す斜視図である。図７は、図６に示された研削砥石と砥石アダプタとを分解して示す斜視図である。図８は、実施形態２に係る研削ホイールの要部を分解して示す斜視図である。図９は、実施形態２に係る研削ホイールに装着される他の種類の研削砥石を装着した砥石アダプタを示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る研削ホイールを図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る研削ホイールを備える研削装置の構成例の要部を示す側面図である。図２は、実施形態１に係る研削ホイールを備える研削装置の構成例の要部を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係る研削ホイールの所定の種類の研削砥石を装着した状態を下方からみた平面図である。図４は、図３に示された研削ホイールの要部を分解して示す斜視図である。図５は、実施形態１に係る研削ホイールの他の種類の研削砥石を装着した状態を下方からみた平面図である。図６は、図５に示された研削砥石を砥石アダプタに装着した状態を示す斜視図である。図７は、図６に示された研削砥石と砥石アダプタとを分解して示す斜視図である。

実施形態１に係る研削ホイール１は、図１及び図２に示す研削装置１００を構成する。研削装置１００は、被加工物２０１を研削して、薄化するものである。研削装置１００の加工対象である被加工物２０１は、実施形態１ではシリコン、サファイア、ガリウムヒ素、ＬＴ（ＬｉＴａＯ_３：タンタル酸リチウム）、又はＬＮ（ＬｉＮｂＯ_３：ニオブ酸リチウム）などを基板２０２とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物２０１は、表面２０３の交差する複数の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ている。被加工物２０１は、表面２０３に保護テープ２１０が貼着された状態で、表面２０３の裏側の裏面２０４が研削されて、薄化される。また、本発明では、被加工物２０１は、石英ガラスなどで構成されたガラス基板、樹脂でデバイスチップが封止されたパッケージ基板やセラミックス基板や矩形の基板でも良い。

研削装置１００は、図１及び図２に示すように、チャックテーブル１１０と、研削ユニット１２０と、図示しない切り込み送りユニットとを少なくとも備える。

チャックテーブル１１０は、被加工物２０１が保護テープ２１０を介して保持面１１１上に載置されて、被加工物２０１を保持するものである。チャックテーブル１１０は、保持面１１１を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１１１に載置された被加工物２０１を吸引することで保持する。また。チャックテーブル１１０は、鉛直方向と平行な軸心回りに回転自在に研削装置１００の図示しない装置本体に支持されている。

切り込み送りユニットは、研削ユニット１２０を保持面１１１と直交する切り込み送り方向である鉛直方向に移動させるものである。切り込み送りユニットは、研削ユニット１２０を下降させて研削ユニット１２０の研削ホイール１をチャックテーブル１１０に保持された被加工物２０１に近付け、研削ユニット１２０を上昇させて研削ホイール１をチャックテーブル１１０に保持された被加工物２０１から遠ざける。

研削ユニット１２０は、切り込み送りユニットによりチャックテーブル１１０に保持された被加工物２０１に研削ホイール１が押しつけられて、純水などの研削液を供給しながらチャックテーブル１１０に保持された被加工物２０１を研削するものである。研削ユニット１２０は、図１及び図２に示すように、切り込み送りユニットにより鉛直方向に移動自在に設けられた図示しないスピンドルハウジングと、スピンドルハウジング内に鉛直方向と平行な軸心回りに回転自在に設けられたスピンドル１２１と、スピンドル先端であるスピンドル１２１の下端１２２にホイールマウント１２３を介して装着される研削ホイール１と、を備える。スピンドル１２１は、鉛直方向と平行に配置され、図示しないスピンドルモータにより軸心回りに回転される。ホイールマウント１２３は、スピンドル先端である下端１２２に固定され、かつ厚手の円盤状に形成されている。

研削ホイール１は、ホイールマウント１２３に着脱自在に装着されて、図１及び図２に示すように、研削砥石１０で被加工物２０１を研削する。なお、図１及び図２は、研削砥石１０で被加工物２０１の裏面２０４を研削する例を示しているが、本発明は、研削ホイール１は、研削砥石１０で被加工物２０１の表面２０３を研削しても良い。

研削ホイール１は、図３に示すように、複数の研削砥石１０と、複数の砥石アダプタ２０と、ホイール基台３０とを備える。

複数の研削砥石１０は、ホイール基台３０のチャックテーブル１１０に対向する下面に装着されている。複数の研削砥石１０は、ホイール基台３０の下面に周方向に等間隔に配置されている。実施形態１において、各研削砥石１０は、金属、セラミックス又は樹脂等により構成される結合材（ボンド材ともいう）に、ダイヤモンド、又はＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を混合して一つの塊に形成された一つの所謂セグメント砥石である。実施形態１において、研削砥石１０は、ボンド材としてビトリファイドボンドに、ダイヤモンドとＣＢＮを砥粒として混合したもので構成されているが、本発明では、ボンド材としてレジンボンドを用いても良い。

また、複数の研削砥石１０は、互いに同形状に形成されているとともに、各研削砥石１０は、ホイール基台３０の径方向の厚みが、周方向の全長に亘って一定に形成されている。また、複数の研削砥石１０は、チャックテーブル１１０に対向して、被加工物２０１の裏面２０４を研削する研削面１１が水平方向に沿って平坦に形成されているとともに互いに同一平面上に位置している。前述した研削砥石１０は、被加工物２０１の種類や加工の目的などに応じて、複数の種類が設定されている。研削砥石１０は、種類が異なると、外形が異なる場合がある。なお、図３及び図４に示す研削砥石１０は、研削面１１が矩形状の多くの種類の被加工物２０１の研削に用いられるものである。

砥石アダプタ２０は、研削砥石１０が固定され、かつホイール基台３０に固定されて、研削砥石１０をホイール基台３０に固定するためのものである。実施形態１において、砥石アダプタ２０は、研削砥石１０を一つ固定するが、砥石アダプタ２０に固定する研削砥石１０の数は一つに限定されない。

砥石アダプタ２０は、アルミニウム合金、又はステンレス鋼などの金属により構成されている。実施形態１において、砥石アダプタ２０は、立体印刷機（３Ｄプリンタ：3D printer）により形成されるが、本発明において、砥石アダプタ２０の製造方法は、立体印刷機によるものに限定されない。

砥石アダプタ２０は、図４に示すように、研削砥石１０の外形形状に応じた嵌合凹部２１を有する。嵌合凹部２１は、砥石アダプタ２０のホイール基台３０に固定された際にチャックテーブル１１０に対向する対向面２２から凹に形成されている。嵌合凹部２１の平面形状は、研削面１１の平面形状と等しい。砥石アダプタ２０は、研削面１１が露出した格好で嵌合凹部２１内に研削砥石１０の一部を収容する。実施形態１では、砥石アダプタ２０は、嵌合凹部２１と研削砥石１０との間に塗布される接着剤により研削砥石１０を固定する。なお、本発明では、嵌合凹部２１と研削砥石１０との固定方法は、接着剤に限定されない。

ホイール基台３０は、内外周面３１，３２以外の二つの端面３３，３４のうち一方の端面３３が、ホイールマウント１２３の下面に装着されるマウント装着部であり、他方の端面３４が、チャックテーブル１１０に対向する自由端部である。即ち、ホイール基台３０は、マウント装着部である一方の端面３３と、自由端部である他方の端面３４とを備える。自由端部である他方の端面３４には、リング状のアダプタ固定部３５が形成されている。

アダプタ固定部３５は、砥石アダプタ２０が嵌合して、砥石アダプタ２０がリング状に配置されるものである。アダプタ固定部３５は、砥石アダプタ２０の外形形状に応じたアダプタ用嵌合凹部３６と、互いに隣り合うアダプタ用嵌合凹部３６間に設けられた突き当て面である突き当て壁３７とを備える。アダプタ用嵌合凹部３６は、ホイール基台３０の他方の端面３４から凹に形成され、かつホイール基台３０の周方向に等間隔に配置されている。アダプタ用嵌合凹部３６の平面形状は、研削面１１と対向する位置からみた砥石アダプタ２０の外形の平面形状と等しい。実施形態１では、突き当て壁３７は、研削ホイール１の回転方向と交差する方向であるホイール基台３０の径方向に延在しているが、突き当て壁３７が延在している方向は、研削ホイール１の回転方向と交差していれば径方向でなくても良い。

アダプタ固定部３５は、アダプタ用嵌合凹部３６内に研削砥石１０の研削面１１が露出した格好で研削砥石１０が装着された砥石アダプタ２０の一部を収容する。実施形態１では、アダプタ固定部３５は、アダプタ用嵌合凹部３６と砥石アダプタ２０との間に塗布される接着剤により砥石アダプタ２０を固定する。なお、本発明では、アダプタ用嵌合凹部３６即ちホイール基台３０と砥石アダプタ２０との固定方法は、接着剤に限定されない。また、アダプタ固定部３５の突き当て壁３７は、アダプタ用嵌合凹部３６に固定された砥石アダプタ２０の外表面と密に接触する。このため、研削ホイール１は、軸心回りに回転しながら被加工物２０１と接触しても、砥石アダプタ２０が突き当て壁３７に突き当たって、突き当て壁３７により砥石アダプタ２０の周方向の移動が規制される。

また、前述した研削ホイール１は、ホイール基台３０に図３及び図４に示す研削砥石１０と異なる外形形状の図５等に例示する研削砥石１０−１が装着されることがある。即ち、図５、図６及び図７に示す研削砥石１０−１は、図３等に示す研削砥石１０と種類が異なる。

図５、図６及び図７に示す研削砥石１０−１は、研削砥石１０と同様に、結合材に砥粒を混合して一つの塊に形成された一つの所謂セグメント砥石であり、複数の研削砥石１０−１は、互いに同形状に形成されている。研削砥石１０−１は、用いられることが稀な研削砥石である。実施形態１において、研削砥石１０−１は、円筒状に形成され、円環状の研削面１１−１により被加工物２０１の表面２０３を研削して、表面２０３からデバイスを除去するものであるが、本発明では、用いられることが稀な研削砥石１０−１の形状、用途は、これらに限定されない。研削砥石１０−１は、図５、図６及び図７に示す砥石アダプタ２０−１に固定されて、ホイール基台３０のアダプタ固定部３５に固定される。実施形態１において、砥石アダプタ２０−１は、研削砥石１０−１を三つ固定するが、砥石アダプタ２０−１に固定する研削砥石１０−１の数は三つに限定されない。

実施形態１において、砥石アダプタ２０−１は、砥石アダプタ２０と同様に、アルミニウム合金、又はステンレス鋼などの金属により構成され、立体印刷機（３Ｄプリンタ：3D printer）により形成される。砥石アダプタ２０−１は、図６及び図７に示すように、研削砥石１０−１の外形形状に応じた嵌合凹部２１−１を有する。嵌合凹部２１−１は、砥石アダプタ２０−１のホイール基台３０に固定された際にチャックテーブル１１０に対向する対向面２２−１から凹に形成されている。嵌合凹部２１−１の平面形状は、研削面１１−１の平面形状と等しい。砥石アダプタ２０−１は、研削面１１−１が露出した格好で嵌合凹部２１−１内に研削砥石１０の一部を収容する。砥石アダプタ２０−１は、実施形態１では、嵌合凹部２１−１と研削砥石１０−１との間に塗布される接着剤により研削砥石１０−１を固定する。なお、本発明では、嵌合凹部２１−１と研削砥石１０−１との固定方法は、接着剤に限定されない。

また、砥石アダプタ２０−１は、砥石アダプタ２０と外形が等しい。このために、砥石アダプタ２０−１は、研削砥石１０−１の研削面１１−１が露出した格好でホイール基台３０のアダプタ用嵌合凹部３６内に一部が収容される。実施形態１では、砥石アダプタ２０−１は、アダプタ用嵌合凹部３６と砥石アダプタ２０−１との間に塗布される接着剤によりアダプタ用嵌合凹部３６即ちホイール基台３０に固定される。なお、本発明では、アダプタ用嵌合凹部３６即ちホイール基台３０と砥石アダプタ２０−１との固定方法は、接着剤に限定されない。また、アダプタ固定部３５の突き当て壁３７は、アダプタ用嵌合凹部３６に固定された砥石アダプタ２０−１の外表面と密に接触する。このため、研削ホイール１は、軸心回りの回転により生じる遠心力が作用しても、砥石アダプタ２０−１が突き当て壁３７に突き当たって、突き当て壁３７により砥石アダプタ２０−１の周方向の移動が規制される。

実施形態１に係る研削ホイール１は、ホイール基台３０に装着される研削砥石１０，１０−１の外形形状が変更されても、研削砥石１０，１０−１に応じかつ外形形状が同じ砥石アダプタ２０，２０−１を研削砥石１０，１０−１の種類に応じて設けている。このように、研削ホイール１は、砥石アダプタ２０，２０−１を変更することにより異なる外形形状の研削砥石１０，１０−１を同一のホイール基台３０に装着することができる。こうして、研削ホイール１は、異なる形状の研削砥石１０，１０−１が砥石アダプタ２０，２０−１によってアダプタ固定部３５に固定される。

このように構成された研削ホイール１は、スピンドル１２１の下端に設けられたホイールマウント１２３の下面にホイール基台３０の一方の端面３３を重ね、ホイール基台３０がボルト１２４によりホイールマウント１２３に装着されることによって、ホイールマウント１２３に装着される。

以上のように、実施形態１に係る研削ホイール１は、研削砥石１０，１０−１を砥石アダプタ２０，２０−１を介してホイール基台３０に固定されるので、砥石アダプタ２０，２０−１を交換することで、所謂イレギュラーな形状の研削砥石１０−１も用いられることが多い研削砥石１０と同じホイール基台３０に装着することが出来る。このため、研削ホイール１は、研削砥石１０，１０−１の種類の変更が容易になるという効果を奏する。従って、研削ホイール１は、用いられることが稀な形状の研削砥石１０−１を取り付けた研削ホイール１のコストの高騰と製造にかかる期間を抑制することができる。また、研削ホイール１は、研削砥石１０，１０−１の装着位置を調整する事で、研削砥石１０，１０−１の間隔を自在に変更可能であり、異なる研削結果を容易に実現できるという効果も奏する。また、研削ホイール１は、砥石アダプタ２０，２０−１が立体印刷機により形成されるので、種々の研削砥石１０，１０−１に対応した砥石アダプタ２０，２０−１のコストの高騰と製造にかかる期間を抑制することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る研削ホイールを図面に基づいて説明する。図８は、実施形態２に係る研削ホイールの要部を分解して示す斜視図である。図９は、実施形態２に係る研削ホイールに装着される他の種類の研削砥石を装着した砥石アダプタを示す斜視図である。図８及び図９は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る研削ホイール１−２は、砥石アダプタ２０，２０−１のアダプタ固定部３５への固定方法が実施形態１と異なること以外、実施形態１と構成が同じである。研削ホイール１−２は、図８及び図９に示すように、各砥石アダプタ２０，２０−１に外周面２４，２４−１から凹のねじ孔２３，２３−１を設け、ホイール基台３０の外周面３２にねじ孔２３，２３−１にねじ込まれるねじ４０を通す通し孔３８を設けている。実施形態２に係る研削ホイール１−２は、アダプタ固定部３５のアダプタ用嵌合凹部３６内に研削砥石１０，１０−１の研削面１１，１１−１が露出する恰好で砥石アダプタ２０，２０−１の一部を収容し、ねじ４０を通し孔３８を通してねじ孔２３，２３−１にねじ込むことにより、ホイール基台３０に砥石アダプタ２０，２０−１即ち研削砥石１０を固定する。

実施形態２に係る研削ホイール１−２は、研削砥石１０，１０−１を砥石アダプタ２０，２０−１を介してホイール基台３０に固定されるので、砥石アダプタ２０，２０−１を交換することで、所謂イレギュラーな形状の研削砥石１０−１も研削砥石１０と同じホイール基台３０に装着することが出来、用いられることが稀な形状の研削砥石１０−１を取り付けた研削ホイール１−２のコストの高騰と製造にかかる期間を抑制することができる。

また、研削ホイール１−２は、ねじ４０を用いて砥石アダプタ２０，２０−１即ち研削砥石１０，１０−１をホイール基台３０に固定するので、砥石アダプタ２０，２０−１即ち研削砥石１０，１０−１を容易に交換することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１，１−２研削ホイール
１０，１０−１研削砥石
２０，２０−１砥石アダプタ
２１，２１−１嵌合凹部
３０ホイール基台
３３一方の端面（マウント装着部）
３４他方の端面（自由端部）
３５アダプタ固定部
３７突き当て壁（突き当て面）
１２２下端（スピンドル先端）
１２３ホイールマウント
２０１被加工物

Claims

スピンドル先端に固定されたホイールマウントに着脱自在に装着され、研削砥石で被加工物を研削する研削ホイールであって、
複数の研削砥石と、
該研削砥石が固定される複数の砥石アダプタと、
該ホイールマウントに装着されるマウント装着部と、該砥石アダプタが嵌合してリング状に配置されるリング状のアダプタ固定部が形成された自由端部と、を備えるホイール基台と、を有し、
該砥石アダプタは、該研削砥石の形状に応じた嵌合凹部を有し、異なる形状の該研削砥石が該砥石アダプタによって該アダプタ固定部に固定される研削ホイール。
該アダプタ固定部は、該研削ホイールの回転方向と交差する方向に延在し、該砥石アダプタが突き当たって該砥石アダプタの移動が規制される突き当て面を備える請求項１に記載の研削ホイール。