(57)【要約】【課題】  簡単な構成で研削砥石に圧電振動子が生成する超音波振動を充分伝達可能な研削ホイールを提供することである。【解決手段】  研削装置のスピンドル先端に固定されたホイールマウントに装着される研削ホイールであって、該ホイールマウントに装着される中央部に開口を有するマウント基台と、第１面及び該第１面と反対側の第２面を有し、複数の研削砥石が該第２面の外周部に固着された円板状基台と、該マウント基台の外周部及び該円板状基台の外周部を連結する環状側壁と、該円板状基台の該第１面の中央部に配設された圧電振動子と、を具備したことを特徴とする。【選択図】図４
2012125850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削装置のスピンドル先端に固定されたホイールマウントに装着される研削ホイールであって、
該ホイールマウントに装着される中央部に開口を有するマウント基台と、
第１面及び該第１面と反対側の第２面を有し、複数の研削砥石が該第２面の外周部に固着された円板状基台と、
該マウント基台の外周部及び該円板状基台の外周部を連結する環状側壁と、
該円板状基台の該第１面の中央部に配設された圧電振動子と、
を具備したことを特徴とする研削ホイール。
【請求項２】
前記環状側壁は該円板状基台を支持する薄肉部を有し、該薄肉部から該マウント基台に至るにつれて肉厚が厚く形成されている請求項１記載の研削ホイール。
【請求項３】
該薄肉部の肉厚は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内である請求項２記載の研削ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削するための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】
ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持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ウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備えていて、ウエーハを高精度に所望の厚みに研削できる。
【０００４】
ところで、サファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチック等の脆性硬質材料を研削装置で研削すると長時間を要し、生産性が悪いという問題があることから、本出願人は、圧電振動子を研削ホイールに配設して被加工物を研削する技術を開発し、特許出願した（特開２００８−２３６９３号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された研削ホイールはその構造が比較的複雑であり、高額になるという問題がある。
【０００７】
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、簡単な構成で圧電振動子が生成する超音波振動を研削砥石に充分伝達可能な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】
【０００８】
本発明によると、研削装置のスピンドル先端に固定されたホイールマウントに装着される研削ホイールであって、該ホイールマウントに装着される中央部に開口を有するマウント基台と、第１面及び該第１面と反対側の第２面を有し、複数の研削砥石が該第２面の外周部に固着された円板状基台と、該マウント基台の外周部及び該円板状基台の外周部を連結する環状側壁と、該円板状基台の該第１面の中央部に配設された圧電振動子と、を具備したことを特徴とする研削ホイールが提供される。
【０００９】
好ましくは、環状側壁は円板状基台を支持する薄肉部を有し、該薄肉部からマウント基台に至るにつれて肉厚が厚く形成されている。薄肉部の肉厚は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、構造が簡単であるとともに圧電振動子が発生する超音波振動を研削砥石に効果的に伝達可能な安価な研削ホイールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の研削ホイールが装着された研削装置の外観斜視図である。
【図２】本発明実施形態の研削ユニットの一部断面正面図である。
【図３】スピンドルの先端部分に装着されたホイールマウントの斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は本発明第１実施形態の研削ホイールの斜視図、図４（Ｂ）はその縦断面図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明第２実施形態の研削ホイールの縦断面図、図５（Ｂ）は本発明第３実施形態の研削ホイールの縦断面図である。
【図６】本発明の研削ホイールによる研削作業の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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ホイールを具備した研削装置２の外観斜視図を示している。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。
【００１３】
この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４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１６に取り付けられている。
【００１４】
研削ユニット１０はスピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動する電動モーター２０と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール２４とを含んでいる。
【００１５】
研削装置２は、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３０とパルスモータ３２とから構成される研削ユニット送り機構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、移動基台１６が上下方向に移動される。
【００１６】
ハウジング４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル機構３６はチャックテーブル３８を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。４０，４２は蛇腹である。ハウジング４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。
【００１７】
図２及び図３に示すように、スピンドル１８の先端は小径先端部１８ａに形成されており、この小径先端部１８ａにホイールマウント２２が固定されている。ホイールマウント２２は４個の丸穴４７を有しており、これらの丸穴４７にボルト４８を挿入して研削ホイール２４のねじ穴にボルト４８を螺合することにより、研削ホイール２４がホイールマウント２２に取り付けられる、
スピンドル１８には、スピンドル１８を上下方向に貫通する貫通孔２１が形成されており、この貫通孔２１の先端部は図３に示すように径が拡大されたコネクター挿入孔１９が形成されている。コネクター挿入孔１９中に凹型コネクター５０が挿入されており、この凹型コネクター５０に後で説明する圧電振動子に接続された凸型コネクター６８が嵌合される。
【００１８】
図４（Ａ）を参照すると、本発明第１実施形態の研削ホイール２４の斜視図が示されている。図４（Ｂ）はその縦断面図である。研削ホイール２４は、マウントホイール２２に着脱可能に取り付けられるマウント基台５６を有している。マウント基台５６には円形開口部５８と、４個のねじ穴５９が形成されている。
【００１９】
研削ホイール２４は更に、第１面（上面）６０ａと第２面（下面）６０ｂとを有する円板状基台６０を含んでおり、円板状基台６０の下面６０ｂの外周部には複数の研削砥石６２が環状に固着されている。
【００２０】
マウント基台５６と円板状基台６０とは環状側壁６４により互いに連結されている。環状側壁６４は円板状基台６０に隣接して円板状基台６０を支持する薄肉部６４ａと、薄肉部６４ａからマウント基台５６に向かって肉厚が厚くなるテーパ状内周面６４ｂを有している。尚、研削ホイール２４のマウント基台５６、円板状基台６０及び環状側壁６４はアルミニウム、ＳＵＳ、チタン等から一体的に形成される。
【００２１】
円板状基台６０の上面６０ａの中央部には圧電振動子６６が接着されている。圧電振動子６６に接続された一対の導電線６７は図３に示した凸型コネクタ６８に接続されている。
【００２２】
圧電振動子６６としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）を用いることができる。
【００２３】
図５（Ａ）を参照すると、本発明第２実施形態の研削ホイール２４Ａの縦断面図が示されている。本実施形態の研削ホイール２４Ａは、環状側壁６４Ａの構造が上述した第１実施形態の研削ホイール２４と相違するだけであり、他の構成は第１実施形態の研削ホイール２４と同様であるので、重複を避けるためその説明を省略する。
【００２４】
本実施形態の研削ホイール２４Ａの環状側壁６４Ａは、円板状基台６０に隣接して円板状基台６０を支持する薄肉部６４ａと、薄肉部６４ａからマウント基台５８にかけて段階的にその肉厚が厚くなる階段状内周面６４ｃを有している。第１及び第２実施形態の研削ホイール２４，２４Ａでの薄肉部６４ａの肉厚は０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であるのが好ましい。
【００２５】
図５（Ｂ）を参照すると、本発明第３実施形態の研削ホイール２４Ｂの縦断面図が示されている。本実施形態の研削ホイール２４Ｂは、全体的に肉厚が薄い環状側壁６４Ｂでマウント基台５６と円板状基台６０とを連結しており、他の構成は上述した第１実施形態と研削ホイール２６と同様である。環状側壁６４Ｂの肉厚は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であるのが好ましい。
【００２６】
上述したように構成された研削ホイール２４は、ホイールマウント２２の丸穴４７にねじ４８を挿入して研削ホイール２４のマウント基台５６に形成されたねじ穴５９に螺合することにより、ホイールマウント２２に固定される。
【００２７】
図２を再び参照すると、研削ユニット１０はスピンドル１８を回転駆動する電動モーター７４を備えている。電動モーター７４は例えば永久磁石式モーターから構成される。電動モーター７４は、スピンドル１８の中間部に形成されたモーター装着部７６に装着された永久磁石からなるローター７８と、ローター７８の外周側においてスピンドルハウジング１２に配設されたステータコイル８０とから構成される。
【００２８】
このように構成された電動モーター７４は、ステータコイル８０に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりローター７８が回転し、ローター７８が装着されたスピンドル１８が回転される。
【００２９】
研削ユニット１０は更に、圧電振動子６６に交流電力を印加するとともに電動モーター７４に交流電力を印加する電力供給手段８２を具備している。電力供給手段８２は、スピンドル１８の上端に配設されたロータリートランス８４を含んでいる。
【００３０】
ロータリートランス８４は、スピンドル１８の上端に配設された受電手段８６と、受電手段８６と対向して配設された給電手段８８を具備している。受電手段８６は、スピンドル１８に装着されたローターコア９０と、ローターコア９０に巻回された受電コイル９２とから構成される。
【００３１】
このように構成された受電手段８６の受電コイル９２には導電線５２が接続されている。この導電線５２は、スピンドル１８の中心に軸方向に形成された貫通穴２１内に配設され、その先端が図３に示す凹型コネクター５０に接続されている。
【００３２】
給電手段８８は、受電手段８６の外周側に配設されたステータコア９４と、ステータコア９４に配設された給電コイル９６とから構成される。このように構成された給電手段８８の給電コイル９６には、電気配線９８を介して交流電力が供給される。
【００３３】
電力供給手段８２は、交流電源１００と、交流電源１００とロータリートランス８４の給電コイル９６との間に挿入された電圧調整手段１０２と、給電手段８８に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段１０４と、電圧調整手段１０２及び周波数調整手段１０４を制御する制御手段１０６と、制御手段１０６に研削砥石に付与する超音波振動の振幅等を入力する入力手段１０８を具備している。
【００３４】
交流電源１００は、制御回路１１２及び電気配線１１０を介して電動モーター７４のステータコイル８０に交流電力を供給する。周波数調整手段１０４としては、株式会社エヌエフ回路設計ブロックが提供するデジタルファンクションジェネレータ、商品名「ＤＦ−１９０５」を使用することができる。ＤＦ−１９０５によると、周波数を１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲内で適宜調整することができる。
【００３５】
このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。図１に示すウエーハ着脱位置Ａに位置付けられたチャックテーブル３８上に、図６に示すように表面に保護テープＴが貼付されたウエーハＷを保護テープＴを下にして吸引保持する。次いで、チャックテーブル３８をＹ軸方向に移動して研削位置Ｂに位置付ける。
【００３６】
このように位置付けられたウエーハＷに対して、図６に示すようにチャックテーブル３８を矢印Ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル３８と同一方向に、即ち矢印Ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転駆動させるとともに、研削ユニット送り機構３４を作動して研削砥石６２をウエーハＷの裏面に接触させる。
【００３７】
この研削加工時には、電力供給手段８２によってロータリートランス８４を構成する給電手段８８の給電コイル９６に所定周波数の交流電力を供給する。その結果、回転する受電手段８６の受電コイル９２、導電線５２、凹型コネクター５０、凸型コネクター６８、導電線６７を介して圧電振動子６６に所定周波数の交流電力が印加され、圧電振動子６６は主にラジアル方向（径方向）に超音波振動する。この超音波振動は、円板状基台６０を介して複数の研削砥石６２に伝達され、研削砥石６２がラジアル方向に超音波振動する。
【００３８】
本実施形態の研削ホイール２４では、環状側壁６４には薄肉部６４ａが形成されているため、圧電振動子６６で発生された超音波振動がこの薄肉部６４ａで吸収され、超音波振動がマウント基台５６に伝達されることを抑制できる。従って、圧電振動子６６から発生された超音波振動が、円板状基台６０を介して複数の研削砥石６２に効果的に伝達される。
【００３９】
このように圧電振動子６６で研削砥石６２を主にラジアル方向に振動させながら研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば３〜５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、ウエーハＷの研削を実施する。
【００４０】
研削砥石６２がラジアル方向に超音波振動すると、研削によって生成され研削砥石６２の砥粒間に滞留して目詰まりの原因となる研削屑が、研削砥石６２に作用する微振動により研削水とともに流動されて除去される。
【００４１】
従って、研削砥石６２の目詰まりを防止することができるため、サファイア、シリコンナイトライド、リチウムタンタレート、アルチック等の脆性硬質材料であっても効率良く研削することができる。
【００４２】
上述した第２実施形態の研削ホイール６４Ａでは、圧電振動子６６が発生した超音波振動が薄肉部６４ａで吸収され、第３実施形態の研削ホイール６４Ｂでは、圧電振動子６６が発生した超音波振動が薄肉の環状側壁６４Ｂで吸収されて、マウント基台５６への超音波振動の伝達が抑制される。
【実施例１】
【００４３】
チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３）から形成された圧電振動子６６を円板形状に整形し、研削ホイール２４の円板状基台６０の上面６０ａに接着して、圧電振動子６６に５０ｋＨｚの周波数で１５０Ｖの電圧を印加した。
【００４４】
その結果、研削砥石６２は５０ｋＨｚの周波数でラジアル方向（径方向）に６μｍ前後の振幅で振動した。研削砥石６２は軸方向にも超音波振動するが、軸方向への振幅は１．０μｍ前後でラジアル方向に比較して小さいものであった。
【符号の説明】
【００４５】
２    研削装置
１０    研削ユニット
２２    研削ホイール
２４，２４Ａ，２４Ｂ    研削ホイール
３８    チャックテーブル
５６    マウント基台
６０    円板状基台
６２    研削砥石
６４    環状側壁
６４ａ    薄肉部
６６    圧電振動子
【図１】
2012125850.tif 000003
【図２】
2012125850.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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