(57)【要約】【課題】研削砥石の突出量に起因したびびり（振動）などに伴う研削品質の悪化や研削砥石の損傷を防止できる研削ホイールを提供する。【解決手段】研削装置のスピンドルの先端に固定されたマウントに装着される研削ホイールであって、該マウントに装着される装着面を有した基台部と、該基台部の該装着面の反対側に突出して配設された研削砥石と、該基台部の該装着面の反対側で該研削砥石の先端を含む一部を露出した状態に該研削砥石を埋設する研削砥石埋設部と、を備え、該研削砥石埋設部は、該研削砥石が磨耗した際に一部が除去されることで該研削砥石の埋設されていた部位を露出させる構成とする、研削ホイールとする。【選択図】図１
2014161949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削装置のスピンドルの先端に固定されたマウントに装着される研削ホイールであって、
該マウントに装着される装着面を有した基台部と、
該基台部の該装着面の反対側に突出して配設された研削砥石と、
該基台部の該装着面の反対側で該研削砥石の先端を含む一部を露出した状態に該研削砥石を埋設する研削砥石埋設部と、を備え、
該研削砥石埋設部は、該研削砥石が磨耗した際に一部が除去されることで該研削砥石の埋設されていた部位を露出させる構成とする、
研削ホイール。
【請求項２】
前記研削砥石埋設部は、アルミからなり、前記研削砥石が磨耗した際に一部がエッチングされ該研削砥石を露出させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の研削ホイール。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の研削ホイールを用いた研削方法であって、
保持手段で被加工物を回転可能に保持する保持ステップと、
該被加工物を保持した該保持手段を回転させつつ、回転させた該研削ホイールの該研削砥石を該被加工物に当接させるとともに該被加工物に相対的に近接移動させることで被加工物を研削する研削ステップと、
該研削ホイールの該研削砥石の先端を含む露出部の長さを検出する露出部長検出ステップと、
該露出部長検出ステップで検出された該露出部の長さが所定値を下回った際に、前記研削砥石埋設部の一部を除去して該研削砥石を露出させる研削砥石埋設部除去ステップと、
を備えた研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削装置に装着される研削ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に開示されるように、半導体ウェーハなどの被加工物を研削するための研削装置において、研削ホイールは、通常、基台と基台に配設された複数または環状の研削砥石とから構成されることが知られている。
【０００３】
この研削砥石は、ダイヤモンド等の砥粒をガラスや金属、レジン等のボンド材で固めたものであり、被加工物を研削するのに伴って磨耗することになるため、研削ホイールの研削砥石が磨耗して使用限界に達すると、新たな研削ホイールに交換する必要が生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９６６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
研削ホイールを交換すると、実際に被加工物を加工する前に各種の調整作業を実施する必要がある。具体的には、研削砥石の研削送り量を管理するために研削送り方向における原点出し（セットアップ作業）や、被加工物を保持する保持テーブルの保持面と研削砥石の研削面との平行出しのために研削砥石で保持テーブルを研削するセルフグラインド作業等といった、各種調整作業を実施する必要がある。
【０００６】
よって、研削ホイールの磨耗量が多い場合には、研削ホイールの交換が頻繁に生じ、交換に伴う各種調整作業が必要となり、非常に生産効率が悪いという問題があった。
【０００７】
以上の問題の対策として、研削送り方向により長い（厚い）研削砥石を有した研削ホイールを使用することで、研削ホイールのライフ（寿命）の長期化を図る（延命させる）ことが考えられる。
【０００８】
しかし、過度に長い研削砥石、即ち突出量の多い研削砥石では、研削中の研削負荷によって研削砥石がびびる（振動する）ことによって研削品質が悪化したり、研削砥石が研削中に欠けてしまう等のおそれがある。
【０００９】
本発明は、以上の問題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、研削砥石の突出量に起因したびびり（振動）による研削品質の悪化や研削砥石の損傷を防止できる研削ホイールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明によると、研削装置のスピンドルの先端に固定されたマウントに装着される研削ホイールであって、マウントに装着される装着面を有した基台部と、基台部の装着面の反対側に突出して配設された研削砥石と、基台部の装着面の反対側で研削砥石の先端を含む一部を露出した状態に研削砥石を埋設する研削砥石埋設部と、を備え、研削砥石埋設部は、研削砥石が磨耗した際に一部が除去されることで研削砥石の埋設されていた部位を露出させる構成とする、研削ホイールが提供される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、研削砥石埋設部は、アルミからなり、研削砥石が磨耗した際に一部がエッチングされ研削砥石を露出させる、ことを特徴とする請求項１に記載の研削ホイールが提供される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によると、請求項１または請求項２に記載の研削ホイールを用いた研削方法であって、
保持手段で被加工物を回転可能に保持する保持ステップと、被加工物を保持した保持手段を回転させつつ、回転させた研削ホイールの研削砥石を被加工物に当接させるとともに被加工物に相対的に近接移動させることで被加工物を研削する研削ステップと、研削ホイールの研削砥石の先端を含む露出部の長さを検出する露出部長検出ステップと、露出部長検出ステップで検出された露出部の長さが所定値を下回った際に、研削砥石埋設部の一部を除去して研削砥石を露出させる研削砥石埋設部除去ステップと、を備えた研削方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、研削砥石の突出量に起因したびびり（振動）などに伴う研削品質の悪化や研削砥石の損傷を防止できる研削ホイールが提供される。
【００１４】
具体的には、本発明の研削ホイールによれば、研削砥石は、その先端を含む一部が露出された状態で研削砥石埋設部中に埋設される。そして、研削砥石が磨耗した際には、研削砥石埋設部の一部が除去されることで埋設されていた一部の研削砥石を露出させ、所望の突出量を確保できる構成となっている。これにより、研削中において過度に研削砥石の突出量が多くなることがなく、研削中の研削負荷によって砥石がびびることや、砥石が研削中に欠けてしまう等のおそれを低減できる。
【００１５】
そして、研削送り方向により長い（厚い）研削砥石を有した研削ホイールを使用することが可能となることにより、研削ホイールのライフ（寿命）の長期化を図る（延命させる）ことが可能となり、研削ホイールの交換頻度の低下によって生産効率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施に適した研削装置の斜視図である。
【図２】スピンドル先端に固定されたマウントに装着される研削ホイールについて示す斜視図である。
【図３】マウントと研削ホイールの構造について示す断面図である。
【図４】研削ホイールの他の実施形態について示す斜視図である。
【図５】保持ステップについて説明する断面図である。
【図６】研削ステップについて説明する断面図である。
【図７】露出部長検出ステップについて説明する断面図である。
【図８】研削砥石埋設部除去ステップについて説明する断面図である。
【図９】磨耗前のデフォルト突出量だけ研削砥石を突出させた例について説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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は本発明実施形態の研削装置２の斜視図を示している。この研削装置２では、図示せぬ被加工物としてのウェーハ（半導体ウェーハ）の研削加工が実施されるものとしている。
【００１８】
図１において、４は研削装置２のベースであり、ベースの後方にはコラム６が垂直に立設されている。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。
【００１９】
この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０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１２に取り付けられている。
【００２０】
粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０から下方に突出されるスピンドル２１と、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドル２１の先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石を有する研削ホイール７０を含んでいる。
【００２１】
粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット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１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。
【００２２】
さらに、コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。
【００２３】
仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する移動基台１７に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６から下方に突出されるスピンドル３７と、スピンドル３７を回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石を有する研削ホイール４０を含んでいる。
【００２４】
仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。
【００２５】
研削装置２は、コラム６の前側においてベース４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。
【００２６】
ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着部を有しており、吸着部の保持面上に載置された被加工物としてのウェーハ（半導体ウェーハ）を真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
【００２７】
ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウェーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウェーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。
【００２８】
ベース４の前側部分には、第１のウェーハカセット５０と、第２のウェーハカセット５２と、ウェーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピンを有する位置決めテーブル５６と、ウェーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウェーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。
【００２９】
ベース４の前側部分には、各種操作を入力したり、動作状況を表示するためのタッチパネル３が配設されている。
【００３０】
次に、本発明の特徴的な構成について説明する。図２はスピンドル２１先端に固定されたマウント２３に装着される研削ホイール７０について示す斜視図であり、図３はマウント２３と研削ホイール７０の構造について示す断面図である。
【００３１】
なお、図２、図３に示す構成は、図１に示す粗研削ユニット１０に適用する例について示すものであるが、図１に示す仕上げ研削ユニット２８に装着される研削ホイール４０についても同様に適用することができる。
【００３２】
図２、図３に示される構成において、マウント２３は、スピンドル２１よりも径の大きい軸部２３ａと、軸部２３ａの下部において軸部２３ａよりも径の大きい円環状のフランジ部２３ｂとを有して構成されている。フランジ部２３ｂには、円周方向に離間して四箇所に上下方向の雌ネジ孔２３ｃが形設されており、雌ネジ孔２３ｃには固定手段となる固定ボルト８１が挿通され得るようになっている。
【００３３】
研削ホイール７０は、円筒状に構成される部材であって、その上部が基台部７０ａとして構成され、基台部７０ａよりも下方の部位が研削砥石埋設部７０ｂとして構成されている。本実施形態では、基台部７０ａと研削砥石埋設部７０ｂを一つの部材にて一体的に構成しているが、図４に示すように、基台部７０Ａと研削砥石埋設部７０Ｂが別の部材にて構成されることとしてもよい。
【００３４】
基台部７０ａの上面は、マウント２３のフランジ部２３ｂの下面２３ｄに装着される装着面７０ｄとして構成される。この装着面７０ｄには、下方に向けて雌ネジ孔７０ｃがフランジ部２３ｂの雌ネジ孔２３ｃに対応する箇所に形設されており、これら雌ネジ孔２３ｃ，７０ｃに固定ボルト８１を螺挿することによって、マウント２３に対して研削ホイール７０を固定することができる。
【００３５】
研削砥石埋設部７０ｂには、下方側が開口される縦溝７０ｅが円周方向に複数形成されており、各縦溝７０ｅに対し棒状の研削砥石７１が埋設されている。なお、縦溝７０ｅに代えて円周溝を構成し、筒状の研削砥石が埋設される構成としてもよい。
【００３６】
研削砥石７１の先端は、露出部７１ａとして研削砥石埋設部７０ｂの下面７０ｖから下方に向けて突出量Ｈ１だけ突出される。この突出量Ｈ１は、研削砥石７１が磨耗するに従って減少することになるため、詳しくは後述するように、減少した突出量Ｈ１を再び増加させるために、研削砥石埋設部７０ｂの一部が除去されることになる。
【００３７】
研削砥石埋設部７０ｂの一部の除去を可能とするために、本実施形態では、研削砥石埋設部７０ｂがアルミ（アルミニウム金属）にて構成され、図８に示すように、この研削砥石埋設部７０ｂを水酸化ナトリウム溶液Ｎに浸漬し、浸漬された部位７０ｎを溶解させる、つまりは、エッチングにより研削砥石埋設部７０ｂの一部が除去されることとしている。
【００３８】
なお、このような浸漬による除去の構成とするほか、機械加工によって研削砥石埋設部７０ｂの一部を除去することや、研削砥石埋設部７０ｂを複数の部材を積層して構成し、最下部を取り外すことによって研削砥石埋設部７０ｂの一部を除去することなども考えられる。つまりは、研削砥石埋設部７０ｂの筒方向の寸法Ｈ２を減少させるものであれば、その手法については、特に限定されるものではない。
【００３９】
次に、以上のように構成した研削ホイールを用いた研削方法の例について説明する。
まず、図１及び図５に示すように、保持手段となるチャックテーブル４６で被加工物となるウェーハＷを回転可能に保持する保持ステップを実施する。チャックテーブル４６に設けられた吸着部４６ａは、吸引路４６ｂを通じて真空吸引手段により吸引され、吸着部４６ａに載置されたウェーハＷが吸引保持された状態とされる。
【００４０】
次いで、図６に示すように、ウェーハＷを保持したチャックテーブル４６を矢印Ｒ１方向に回転させつつ、矢印Ｒ２方向に回転させた研削ホイール７０の研削砥石７１をウェーハＷに当接させるとともにウェーハＷに相対的に近接移動させるウェーハＷを研削する研削ステップが実施される。
【００４１】
この研削ステップにおいては、研削ホイール７０が下方に送られることで、ウェーハＷが薄化される。この研削ステップによって研削砥石７１が徐々に磨耗することになる。
【００４２】
そして、この磨耗の度合いを検知するために、研削ホイール７０の研削砥石７１の先端を含む露出部７１ａの長さである突出量Ｈ１を検出する露出部長検出ステップが実施される。
【００４３】
この突出量Ｈ１は、例えば、研削加工開始時において、研削砥石７１がウェーハＷに接触した際の研削ホイール７０の高さ位置を基準として求めることができる。
【００４４】
具体的には、図７の例に示すように、磨耗前の研削砥石７１の突出量がデフォルト突出量Ｈｄとして記憶されるものとする。
また、チャックテーブル４６の吸着部４６ａの高さが、事前の原点検出作業（セットアップ作業）にて検出され、当該高さがＺ軸方向の原点Ｈ０として記憶される。そして、この原点Ｈ０を基準とする研削ホイール７０の実際の高さ位置が実測高さ位置として検出できるようになっている。
また、ウェーハＷの厚みが、図示せぬハイトゲージによって検出されるようになっており、研削後のウェーハＷの厚みが規定の仕上げ厚みＨｗとなるように構成されている。
【００４５】
以上の構成において、研削砥石７１が磨耗前の状態、つまりは、研削砥石７１の突出量がデフォルト突出量Ｈｄである状態において、仕上げ厚みＨｗまで研削が終了したことを想定した時の研削ホイール７０の位置を想定高さ位置Ｋ１とする。そして、研削が実施されることで研削砥石７１が磨耗し、研削終了時の研削ホイール７０の位置が実測高さ位置Ｋ２となったとする。
【００４６】
この場合、想定高さ位置Ｋ１と実測高さ位置Ｋ２の差分を求め、当該差分をデフォルト突出量Ｈｄから差し引くことによって、磨耗後の研削砥石７１の実際の突出量Ｈ１を求めることができる。
【００４７】
なお、このように、計算によって突出量Ｈ１を求めることとするほか、露出部７１ａを撮像して画像解析することなどにより、直接的に突出量Ｈ１を求めることとしてもよい。
【００４８】
そして、露出部長検出ステップで検出された露出部７１ａの長さ（実際の突出量Ｈ１）が所定値を下回った際に、図８に示すように、研削砥石埋設部７０ｂの一部を除去して研削砥石７１を露出させる研削砥石埋設部除去ステップが実施される。
【００４９】
図８に示すように、本実施形態では、アルミ（アルミニウム金属）で構成される研削砥石埋設部７０ｂを水酸化ナトリウム溶液Ｎに浸漬することで、浸漬された部位７０ｎを溶解させる、つまりは、エッチングにより研削砥石埋設部７０ｂの一部が除去されることとしている。
【００５０】
図８の例では、研削砥石埋設部７０ｂの下端部を深さＨｎまで浸漬させることにより、図９に示すように、磨耗前のデフォルト突出量Ｈｄだけ研削砥石７１を突出させることとしている。
【００５１】
なお、研削砥石７１については、例えば、ビトリファイドボンド砥石が用いられ、水酸化ナトリウム溶液Ｎによって研削砥石７１がエッチングされない（溶解しない）こととなっている。
【００５２】
以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、研削装置２のスピンドル２１の先端に固定されたマウント２３に装着される研削ホイール７０であって、マウント２３に装着される装着面７０ｄを有した基台部７０ａと、基台部７０ａの装着面７０ｄの反対側に突出して配設された研削砥石７１と、基台部７０ａの装着面７０ｄの反対側で研削砥石７１の先端を含む一部を露出した状態に研削砥石７１を埋設する研削砥石埋設部７０ｂと、を備え、研削砥石埋設部７０ｂは、研削砥石７１が磨耗した際に一部が除去されることで研削砥石７１の埋設されていた部位を露出させる構成とする、研削ホイール７０とするものである。
【００５３】
これにより、研削砥石７１の突出量に起因したびびり（振動）などに伴う研削品質の悪化や研削砥石の損傷を防止できる研削ホイールが提供される。
【００５４】
具体的には、研削ホイールによれば、研削砥石７１は、その先端を含む一部が露出された状態で研削砥石埋設部７０ｂ中に埋設される。そして、研削砥石７１が磨耗した際には、研削砥石埋設部７０ｂの一部が除去されることで埋設されていた一部の研削砥石７１を露出させ、所望の突出量を確保できる構成となっている。これにより、研削中において過度に研削砥石の突出量が多くなることがなく、研削中の研削負荷によって砥石がびびることや、砥石が研削中に欠けてしまう等のおそれを低減できる。
【００５５】
そして、研削送り方向により長い（厚い）研削砥石を有した研削ホイールを使用することが可能となることにより、研削ホイールのライフ（寿命）の長期化を図る（延命させる）ことが可能となり、研削ホイールの交換頻度の低下によって生産効率の向上が図られる。
【００５６】
また、研削砥石埋設部７０ｂは、アルミからなり、図８に示すように、研削砥石７１が磨耗した際に一部がエッチングされ研削砥石７１を露出させることとする。
【００５７】
これにより、研削ホイール７０を交換することなく、適宜、所望の突出量の研削砥石７１を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
２    研削装置
７０    研削ホイール
７０ａ    基台部
７０ｂ    研削砥石埋設部
７０ｄ    装着面
７１    研削砥石
７１ａ    露出部
Ｈ１    突出量
Ｈｄ    デフォルト突出量
Ｎ    水酸化ナトリウム溶液
Ｗ    ウェーハ
【図１】
2014161949.tif 000003
【図２】
2014161949.tif 000004
【図３】
2014161949.tif 000005
【図４】
2014161949.tif 000006
【図５】
2014161949.tif 000007
【図６】
2014161949.tif 000008
【図７】
2014161949.tif 000009
【図８】
2014161949.tif 000010
【図９】
2014161949.tif 000011