(57)【要約】【課題】研削ヘッド構造が簡略化され、半導体基板のプリント配線表面とこれを保護する粘着フィルム間にダストが溜まることのない研削ヘッド構造の提供。【解決手段】上面に中央凹部６０を有し、この中央凹部より外側へ向かって放射状に流路用溝６１を設け、外側へ向かって傾斜が次第にゆるくなる複数の傾斜部６２，６３を有する給水ガイド５９を、前記中空軸５７の下方周囲に固定した環状フランジ５６を介して中空軸５７の下部に固定し、かつ、前記カップホイ−ル型砥石の台金５３を環状突起５５を介して前記環状フランジに固定し、前記底壁、環状突起および環状フランジでお椀状蓋体を形成して研削液が中空軸回転時に上方より外部に漏れるのを防ぐ構造とした研削ヘッド５０。中空軸内部に供給された研削液は前記給水ガイド表面を経由して周壁の内側へと導入され、かつ、給水ガイド５９の回転による遠心力によりワ−クと砥石片５４とが摺接する加工面に圧送される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に砥石片を所定間隔で環状に植設した環状の周壁とその一端に設けられた底壁とでカップ状台金となし、該周壁の内側へ研削液が供給されつつ軸心回りに回転されて前記周壁の下部に植設された砥石片がワ−ク表面と摺接させられることによりワ−ク表面を研削するのに用いるカップホイ−ル型砥石を中空軸に軸承した研削ヘッド構造であって、
上面に中央凹部を有し、この中央凹部より外側へ向かって放射状に流路用溝を設け、外側へ向かって傾斜が次第にゆるくなる複数の傾斜部を有する給水ガイドを前記中空軸の下方周囲に固定した環状フランジを介して中空軸の下部に固定し、かつ、前記カップホイ−ル型砥石の台金を環状突起を介して前記環状フランジに固定し、前記底壁、環状突起および環状フランジでお椀状蓋体を形成して研削液が中空軸回転時に上方より外部に漏れるのを防ぐ構造とし、中空軸内部に供給された研削液は前記給水ガイドの中央凹部、流路用溝、複数の傾斜部を経由して周壁の内側へと導入され、更に前記中空軸心回りの給水ガイドの回転による遠心力によりワ−クと砥石片とが摺接する加工面に供給される構造であることを特徴とする、研削ヘッド構造。
【請求項２】
前記給水ガイドの複数の傾斜部は２段であり、中心側の傾斜部ａは水平面に対し角度が３０〜６０度の傾斜を、外側の傾斜部ｂは水平面に対し角度が５〜２０度の傾斜を有し、該外側の傾斜部ｂに対向する環状フランジの下部面はこれら傾斜部ｂと環状フランジの下部面が形成する空間部が漸次狭くなるように外側に向かって傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の研削ヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハ、ゲルマニウムウエハ、アルミニウムウエハ、ガラス基板等の半導体基板や、金属板を平面研削（研磨も含む）するに用いられるカップホイ−ル型砥石を具備する研削ヘッド構造に関する。
【従来の技術】
【０００２】
カップホイ−ル型砥石５としては、図５に示す環状の周壁５ａと、その下面に扇状の砥石片５ｄを環状に接着剤で隣接する砥石片間に研削液の流通するスリット５ｆを形成させるようにして固定した砥石片高さが３〜５ｍｍのカップホイ−ル型砥石（実開昭６１−１４４９５９号、同６１−１４４９６１号、同６１−１４４９６２号、特開昭６２−１８１８７５号公報）が使用されていた。
このカップホイ−ル型砥石は、研削液が砥石の外側から研削加工面に供給されるため研削液の利用効率が悪い。
【０００３】
研削液の利用効率を高めるには、カップホイ−ル型砥石の内側から研削液を研削加工面に供給するセンタ−方式が好ましい。
センタ−方式のカップホイ−ル型砥石としては、次のものが知られている。
▲１▼砥石本体の基盤部中心部に研削液供給中空軸の装着孔を開口し、かつ、この中心部より外側に向かって放射状に延びる流体路を設け、周壁に垂下する流体路を前記流体路に繋げ、ワ−クとの接触面の前記周壁の各受液路開口端部間にダイヤモンド砥石片を固着したカップホイ−ル型砥石（特開昭６０−２３２８７７号公報）。
【０００４】
▲２▼図４に示すように、環状の周壁部１８を有するカップ型台金２と、その下端面４に設けられた砥石片６と、台金１２の上端面に形成された受液凹部１４と、この受液凹部の内底面に一端が開口し他端が台金下面の周壁部２ｂよりも内面側の位置に開口する給液孔１６とを具備し、周壁部の内周面８は上方から下方へ向けて外側へ広がる傾斜面とされた平面研削装置用カップホイ−ル型砥石１（特開平５−６９３３９号、特開平６−２７８０３６号、特開平９−３８８６６号、特開２０００−９４３４２号、特許第２５０３１５８号、特許第２５００２８５号）。これら公報群に示されるカップホイ−ル型砥石においては、台金上面の受液凹部１４に供給ノズルを用いて研削液が供給され、前記傾斜した研削液給液孔１６を経由して砥石片６とワ−ク接触面に研削液は導かれる。
【０００５】
▲３▼図３に示すように、環状の周壁１８とその一端に設けられた底壁２０とを備えてカップ状と成すと共に、該底壁を貫通する研削液導入穴２８を有し、該研削液導入穴を通して該周壁の内側へ研削液が供給されつつ軸心回りに回転されて該周壁下面に設けられた砥石片３０がワ−ク平面１４と摺接させられることによりワ−ク面を研削するカップ型砥石であって、前記研削液導入穴２８の底壁２０の内面開口部を底壁内面から所定距離離隔して覆う本体部３４を備えて該底壁に固着されるとともに、該本体部の底壁側の一面に外周側へ向かうに従って前記回転方向とは反対方向に向かう複数の羽根部４２が周方向に所定間隔で立設されている回転翼車１６を備えるカップ型砥石（特開平９−３８６６６号）。
回転翼車１６がポンプのような作用をして研削液を砥石片とワ−クの摺接面へ圧送する。
【０００６】
上記▲１▼のカップ型砥石は受液路開口端部が砥石片間に設けられているので、遠心力により研削液は砥石外側へ逃げる量が多く、研削液の利用率が低い。
【０００７】
上記▲２▼のカップ型砥石は受液凹部１４に研削液を供給するノズルの取り付け位置が制限されるとともに、ワ−クである基板の径が２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍと拡径し、基板の厚みが２０〜１００μｍと薄くなるにつれ研削屑がワ−クのプリント回路面とこれを保護する粘着フィルム間に侵入する機会が増加し、好ましくない。
【０００８】
上記▲３▼の回転翼車を備えるカップ型砥石は砥石片への研削液の供給量が多く、研削屑や砥粒がワ−クのプリント回路面とこれを保護する粘着フィルム間に侵入する機会が減少する利点を有するが、研削液導入穴２８に研削液を供給する複数のノズル４６の取り付け位置が制限され、また、ノズル取り付け構造が複雑である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、研削液導入部を備えた回転軸に砥石を固定して研削ヘッド構造への研削液供給を簡略化するとともに、この回転軸下方に給水ガイドを設けて研削屑や砥粒がワ−クのプリント回路面とこれを保護する粘着フィルム間に侵入する機会が稀となるカップホイ−ル型砥石を備えた研削ヘッド構造を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、下部に砥石片を所定間隔で環状に植設した環状の周壁とその一端に設けられた底壁とでカップ状台金となし、該周壁の内側へ研削液が供給されつつ軸心回りに回転されて前記周壁の下部に植設された砥石片がワ−ク表面と摺接させられることによりワ−ク表面を研削するのに用いるカップホイ−ル型砥石を中空軸に軸承した研削ヘッド構造であって、
上面に中央凹部を有し、この中央凹部より外側へ向かって放射状に流路用溝を設け、外側へ向かって傾斜が次第にゆるくなる複数の傾斜部を有する給水ガイドを前記中空軸の下方周囲に固定した環状フランジを介して中空軸の下部に固定し、かつ、前記カップホイ−ル型砥石の台金を環状突起を介して前記環状フランジに固定し、前記底壁、環状突起および環状フランジでお椀状蓋体を形成して研削液が中空軸回転時に上方より外部に漏れるのを防ぐ構造とし、中空軸内部に供給された研削液は前記給水ガイドの中央凹部、流路用溝、複数の傾斜部を経由して周壁の内側へと導入され、更に前記中空軸心回りの給水ガイドの回転による遠心力によりワ−クと砥石片とが摺接する加工面に供給される構造であることを特徴とする、研削ヘッド構造を提供するものである。
【００１１】
中空軸に研削液を供給するので、研削ヘッド部分の構造が従来のノズルを備える▲２▼や▲３▼の研削ヘッド構造と較べてスッキリとした構造となり、研削作業がし易い。また、給水ガイドの中央凹部に供給された研削液は、流路用溝に入る際、流れの勢いが増すとともに遠心力も加わって圧送力が高く、研削屑や砥粒をすばやく砥石片間のスリットから砥石外へと逃すのでこれらがワ−クのプリント回路面とこれを保護する粘着フィルム間に侵入する機会が稀となる。また、給水ガイドの外周部の傾斜部を多段とすることにより砥石片とワ−ク表面の摺接面への研削液の供給を容易とした。
【００１２】
本発明の請求項２は、上記研削ヘッド構造において、前記給水ガイドの複数の傾斜部は２段であり、中心側の傾斜部ａは水平面に対し角度が３０〜６０度の傾斜を、外側の傾斜部ｂは水平面に対し角度が５〜２０度の傾斜を有し、該外側の傾斜部ｂに対向する環状フランジの下部面はこれら傾斜部ｂと環状フランジの下部面が形成する空間部が漸次狭くなるように外側に向かって傾斜していることを特徴とする。
【００１３】
給水ガイドの２段の傾斜面と環状フランジの下部傾斜面とが形成する空間部が漸次狭くなるので圧送される研削液の圧力が増大し、研削屑や砥粒を砥石片間のスリットからすばやく砥石外へと逃す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の研削ヘッド構造を示す断面図で、３００ｍｍ径の基板を表面研削する実例で寸法を記載している。図２は本発明の研削ヘッド構造に用いられる給水ガイドの平面図である。図１に示される給水ガイド５９の断面は図２においてＩ−Ｉ切断線から見た図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、本発明の研削ヘッド構造５０は下部に砥石片５４を所定間隔で環状に植設した環状の周壁５１とその一端に設けられた底壁５２とでカップ状台金５３となし、これらでカップホイ−ル型砥石を形成している。
研削液は、図示されていないポンプ、給水管を用いて中空軸５７の中空部５８に導かれ給水ガイド５９上面と環状フランジ５６下面とで形成される流路空間６４を経由して前記周壁５１の内側空間部６６へ導かれ、研削液が砥石片５４とワ−ク表面の摺接する面へと供給される。
【００１６】
カップホイ−ル型砥石の台金５３は、環状突起５５にボルト６７で固定され、この環状突起５５はボルト６８で環状フランジ５６に固定され、環状フランジ５６は中空軸５８の下部に固定されている。７０はオイルシ−リングである。前記底壁、環状突起および環状フランジでお椀状蓋体を形成して研削液が中空軸回転時に上方より外部に漏れるのを防ぐ構造としている。
【００１７】
給水ガイド５９は、その軸心５９ａが中空軸の軸心５７ａに一致するようにボルト６９により前記環状フランジ５６の下面に固定されている。この給水ガイドは、上面に中央凹部６０を有し、この中央凹部より外側へ向かって放射状に流路用溝６１を設け、外側へ向かって傾斜が次第にゆるくなる二段の傾斜部６２，６３を有する。中空軸内部５８に供給された研削液は中央凹部６０に導かれ、流路用溝６１、ニ組みの傾斜部６２，６３を経由して周壁５１の内側空間部６６へと導入され、更に前記中空軸心５９ａ回りの給水ガイドの回転による遠心力によりワ−クと砥石片とが摺接する加工面に研削液が供給される構造を採っている。
【００１８】
前記給水ガイドの複数の傾斜部は二段であり、中心側の傾斜部ａ６２は水平面に対し角度αが３０〜６０度の傾斜を、外側の傾斜部ｂ６３は水平面に対し角度βが５〜２０度の傾斜を有し、該外側の傾斜部ｂに対向する環状フランジの下部面はこれら傾斜部ｂと環状フランジの下部面が形成する空間部が漸次狭くなるように外側に向かって傾斜している。環状フランジの下部面の傾斜角は、内側の角度γが３５〜６０度、外側の角度θが１０〜２０度である。図１に示す３００ｍｍ基盤用研削ヘッド構造の給水ガイド５９においては、角度αが４５度、角度βが１０度、角度γが４５度、角度θが１５度である。
中心側の傾斜部ａの傾斜面長さは、外側の傾斜部ｂの傾斜面より短いのが設計上の面から好ましい。
【００１９】
給水ガイドの傾斜部は、複数段であって漸次傾斜角が小さくなる構造であればよく、前述した二段であっても三〜五段であっても良い。
【００２０】
台金５３の素材としてはアルミニウムが、給水ガイド５９素材としてはガラス繊維補強樹脂が用いられる。砥石片５４は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等の砥粒をフェノ−ル樹脂、エポキシ樹脂等の接着剤で成型したもので、周壁の下面に環状に等間隔に設けられる。カップホイ−ル型砥石は、砥石片間のスリットの高さは３〜１０ｍｍ、砥石片横幅２〜７ｍｍ、スリットで区分けされた砥石片の長さが１０〜５０ｍｍであるのが好ましい。研削液導入中空部５８の内径は２５ｍｍ前後が好ましい。
【００２１】
【実施例】
実施例１
研削装置として、株式会社  岡本工作機械製作所の精密平面研削装置ＳＶＧ５０２ＭＫ−ＩＩ（商品名）を用い、該装置の中空スピンドルに図１で示すカップホイ−ル型ダイヤモンド砥石を備えた研削ヘッド構造を固定した。
基板ホルダ−上には２００ｍｍ径の半導体基板のプリント配線表面部に粘着保護フィルムを貼付したものをシリコン基板面が上向く（粘着フィルムは下向き）ように保持し、基板ホルダ−を１００ｍｉｎ−１で、中空スピンドルを３００ｍｉｎ−１で回転させ、中空スピンドルの中空部に研削液を供給しながら研削ヘッド構造を下降させて半導体基板のシリコン基板面に砥石片を摺接させ、２分間研削を行った。
基板の研削終了後、基板の研削加工面をブラシスクラブ洗浄し、スピン乾燥したのち、粘着フィルムと半導体基板のプリント配線間にダスト（砥粒や研削屑）が存在するか否か観察したところ、ダストは見受けられなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の研削ヘッド構造は、中空軸より研削液を導入し、給水ガイドを経由してカップ型砥石の砥石片とワ−ク表面の摺接面に研削液を供給する構造となっているので、カップ型砥石周りの構造が簡単であり、カップ型砥石の砥石片とワ−ク表面の摺接面に研削液が豊富な量圧送されるので、粘着フィルムと半導体基板のプリント配線間にダストが溜まることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削ヘッド構造を示す断面図である。
【図２】本発明の研削ヘッド構造に用いた給水ガイドの平面図である。
【図３】カップホイ−ル型砥石を備えた研削ヘッドの部分断面図である。（公知）
【図４】カップホイ−ル型砥石の断面図である。（公知）
【図５】カップホイ−ル型砥石の斜視図である。（公知）
【符号の説明】
５０      研削ヘッド構造
５１      周壁
５２      底壁
５３      台金
５４      砥石片
５５      環状突起
５６      環状フランジ
５７      中空軸
５９      給水ガイド
６０      中央凹部
６１      流路用溝
６２      傾斜部ａ
６３      傾斜部ｂ
６４      流路
６５      出口
６６      空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004167617.tif 000006
【図５】
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