特許 5988787 研削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5988787

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】研削装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 55/04 20060101AFI20160825BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   B24B55/04 Z

   B23Q11/00 Q

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-197723(P2012-197723)

(22)【出願日】2012年9月7日

(65)【公開番号】特開2014-50932(P2014-50932A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100137903

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 亨

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】山端 一郎

【審査官】 長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０１９８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９０１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９０４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１６７７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ５５／０４

Ｂ２３Ｑ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円盤状ワークを保持するチャックテーブルと、
研削砥石を環状に配置させた研削ホイールを該研削ホイールの中心を軸に回転可能に装着させる研削手段と、
該研削砥石に研削水を供給させる研削水供給手段と、
該研削手段の該研削ホイールと該チャックテーブルとを囲い該研削水供給手段が供給する研削水を受け止めるウオータケースとから少なくとも構成される研削装置において、
該ウオータケースは、該研削手段を通過可能とする通過開口部を備えた天板と、該チャックテーブルを配置可能とする開口部を備え該チャックテーブルの周囲を覆う第１の底板と、該第１の底板と該天板に接続する側壁とで箱形を形成していて、
該ウオータケースの内側で該第１の底板の上に配置して該チャックテーブルの周囲を覆う第２の底板を含み該研削手段による研削で発生するワーク破片を取得する取得ボックスを備えた研削装置。

【請求項2】

該ウオータケースにはワーク破片を取得する該取得ボックスを該ウオータケースの外に搬出させる搬出部と、該取得ボックスを該ウオータケースの側壁から搬出可能にする搬出扉とを備えていて、
該搬出扉を開いて該取得ボックスの搬出可能な請求項１に記載の研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円盤状ワークを研削して所定の厚みに薄化する研削装置に関し、特にエッジトリミング済みの円盤状ワークを薄化する研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電気機器の薄型化や小型化に伴い、円盤状ワークの薄化が望まれている。円盤状ワークが薄く研削されると、円盤状ワークの外周がシャープエッジになり、外周部から中央部に向けてクラックが生じて円盤状ワークが破損する場合がある。このため、円盤状ワークの薄化後にシャープエッジになりうる外周部を、研削加工に先だって円盤状ワークの外周部から除去（トリミング）する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このトリミング加工では、円盤状ワークの外周部を完全に除去するのではなく、所定厚みを残すことで加工時間の短縮化が図られている。

【0003】

この場合、チャックテーブル上に円盤状ワークが保持され、切削ブレードで円盤状ワークの外周部が表面側から切り込まれる。そして、チャックテーブルが１回転されることで、円盤状ワークの外周部が切削ブレードにより切削されて、円盤状ワークの外周部が段状に形成される。このとき、円盤状ワークの外周部の表面側は、目標の仕上げ厚みよりも深く除去されている。後段の研削加工では、円盤状ワークが裏面側から研削されて目標の仕上げ厚さまで研削される。このため、研削後の円盤状ワークの外周部にシャープエッジが残ることがなく、円盤状ワークの外周部におけるクラックの発生が防止されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１３５８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の研削工程では、トリミングされた円盤状ワークの表面側がチャックテーブルで吸着された状態で、円盤状ワークの裏面側から研削されている。この場合、円盤状ワークの外周部は表面側のトリミングによって段状に形成されているため、裏面側に残存したトリミング時の残存部分はチャックテーブルに保持されない。この状態で円盤状ワークが薄化されると、円盤状ワークの残存部分が研削負荷によって割れて、ワーク破片となってチャックテーブルの周囲に飛散する。ワーク破片は薄く、研削水で装置各部に付着するため、装置内からワーク破片を取り除くことが困難である。

【0006】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、チャックテーブルの周囲に飛散した円盤状ワークのワーク破片を容易に回収することができる研削装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の研削装置は、円盤状ワークを保持するチャックテーブルと、研削砥石を環状に配置させた研削ホイールを該研削ホイールの中心を軸に回転可能に装着させる研削手段と、該研削砥石に研削水を供給させる研削水供給手段と、該研削手段の該研削ホイールと該チャックテーブルとを囲い該研削水供給手段が供給する研削水を受け止めるウオータケースとから少なくとも構成される研削装置において、該ウオータケースは、該研削手段を通過可能とする通過開口部を備えた天板と、該チャックテーブルを配置可能とする開口部を備え該チャックテーブルの周囲を覆う第１の底板と、該第１の底板と該天板に接続する側壁とで箱形を形成していて、該ウオータケースの内側で該第１の底板の上に配置して該チャックテーブルの周囲を覆う第２の底板を含み該研削手段による研削で発生するワーク破片を取得する取得ボックスを備えている。

【0008】

この構成によれば、ウオータケースの内側において研削加工されるため、円盤状ワークから飛散したワーク破片が研削水によってウオータケース外の装置各部に付着することがない。ウオータケース内においては、ワーク破片が取得ボックスに取得され、取得ボックスに取得されたワーク破片がチャックテーブルの周囲の第２の底板上に堆積される。このため、ウオータケースから取得ボックスを取り出すだけで、研削装置からワーク破片を容易に回収することができる。

【0009】

また、本発明の研削装置において、該ウオータケースにはワーク破片を取得する該取得ボックスを該ウオータケースの外に搬出させる搬出部と、該取得ボックスを該ウオータケースの側壁から搬出可能にする搬出扉とを備えていて、該搬出扉を開いて該取得ボックスが搬出可能である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、取得ボックスを備えたウオータケースの内側で研削加工することで、チャックテーブルの周囲に飛散した円盤状ワークのワーク破片を容易に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。

【図2】本実施の形態に係るウオータケースの上面模式図である。

【図3】本実施の形態に係るウオータケースのＡ−Ａ線に沿う断面模式図である。

【図4】本実施の形態に係るウオータケース内のワーク破片の回収動作の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。なお、研削装置は、図１に示す構成に限定されない。研削装置は、ワーク破片（端材）を取得可能なウオータケースを有する構成であれば、どのような構成でもよい。なお、図１においては、説明の便宜上、ウオータケースを一点鎖線で示している。

【0013】

図１に示すように、研削装置１は、円盤状ワークＷが保持されたチャックテーブル３と研削手段４の研削ホイール４７とを相対回転させることで、円盤状ワークＷを研削するように構成されている。円盤状ワークＷの表面１１には、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成されており、ＩＣ等の回路を保護する保護テープ（不図示）が貼着されている。円盤状ワークＷは、この保護テープが貼着された表面１１を下に向けてチャックテーブル３に保持される。なお、円盤状ワークＷとしては、例えば、半導体ウエーハや無機材料基板、半導体ウエーハが樹脂膜で被覆されたＷＬ−ＣＳＰ（Wafer Level CSP）等が用いられてもよい。

【0014】

また、円盤状ワークＷの外周部は、前段のトリミング工程において円盤状ワークＷの表面１１側から所定深さだけトリミングされている（図３参照）。円盤状ワークＷの外周部は、このトリミングによって、鍔状の残存部分１３を残して全周にわたって段状に形成されている。この場合、円盤状ワークＷの外周部が研削工程の目標の仕上げ厚みよりも深くトリミングされているため、研削加工後に円盤状ワークＷの残存部分１３が完全に除去されて、シャープエッジ状に残ることがない。

【0015】

研削装置１は、略直方体状の基台２を有している。基台２の上面の前方側には、研削装置１に対する指示を受け付ける操作パネル２１が設けられている。また、基台２の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口部２２が形成され、開口部２２の後方に研削手段４を支持するコラム２３が立設されている。開口部２２は、チャックテーブル３と共に移動可能な移動板３１および蛇腹状の防水カバー３２により被覆されている。防水カバー３２の下方には、チャックテーブル３を前後方向に移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）が設けられている。チャックテーブル３は、移動機構によって円盤状ワークＷが移載される移載位置と研削手段４に臨む研削位置との間を往復動される。

【0016】

チャックテーブル３は、円盤状に形成されており、上面に円盤状ワークＷを吸着保持する吸着面３３が形成されている。吸着面３３は、ポーラスセラミック材により形成されており、基台２内に配置された吸引源（不図示）に接続されている。基台２上の研削位置には、研削加工時の研削水を受け止める箱形のウオータケース５が設けられている。ウオータケース５の天板５１には、研削手段４を通過可能とする通過開口部５２が形成され、ウオータケース５の前側の側壁５３には、チャックテーブル３上の円盤状ワークＷをウオータケース５内に取り込む取込口５４が形成されている。

【0017】

ウオータケース５内には、ハイトゲージ２５及び研削水供給手段２６が設けられている。ハイトゲージ２５は、チャックテーブル３の表面位置を事前に測定し、表面位置を基準として円盤状ワークＷの厚みを測定する。研削水供給手段２６は、研削加工中に円盤状ワークＷに向けて研削水を供給する。ウオータケース５内には、取込口５４を介してチャックテーブル３が研削位置に移動することで円盤状ワークＷが取り込まれる。また、通過開口部５２を介して研削ホイール４７がウオータケース５内に収容されることで研削加工が実施される。このように、ウオータケース５内で研削加工されることで、ウオータケース５外への研削水及びワーク破片の飛散が防止される。

【0018】

コラム２３には、研削手段４を上下動させる移動機構４１が設けられている。移動機構４１は、コラム２３の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール４２と、一対のガイドレール４２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル４３とを有している。Ｚ軸テーブル４３の前面には、研削手段４が支持されている。Ｚ軸テーブル４３の背面には、後方に突出したナット部が設けられている。Ｚ軸テーブル４３のナット部には、コラム２３の前面に設けられたボールネジが螺合されている。そして、ボールネジの一端部に連結された駆動モータ４４が回転駆動されることで、研削手段４がガイドレール４２に沿ってＺ軸方向に移動される。

【0019】

研削手段４は、円筒状のスピンドル４５の下端にマウント４６が設けられている。マウント４６には、複数の研削砥石４８が環状に配置された研削ホイール４７が装着されている。研削砥石４８は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。研削ホイール４７は、スピンドル４５の駆動に伴ってＺ軸回りに高速回転される。そして、研削ホイール４７と円盤状ワークＷとが平行状態で回転接触させることで、円盤状ワークＷが研削される。

【0020】

このように構成された研削装置１では、ウオータケース５の内側において研削手段４の研削ホイール４７がＺ軸回りに回転しながらチャックテーブル３に近付けられる。そして、円盤状ワークＷに研削水が供給され、研削ホイール４７が円盤状ワークＷの裏面１２に接触することで円盤状ワークＷが研削される。研削加工中は、ハイトゲージ２５によって円盤状ワークＷの厚さがリアルタイムに測定される。ハイトゲージの測定結果が目標の仕上げ厚みに近付くように研削手段４の送り量が制御され、研削ホイール４７によって円盤状ワークＷが仕上げ厚みまで研削される。

【0021】

この研削加工では、裏面１２側（上面側）から円盤状ワークＷが薄化されるのに伴い、円盤状ワークＷのトリミング時の残存部分１３も薄くなる（図４Ｂ参照）。このため、円盤状ワークＷの鍔状の残存部分１３は、研削ホイール４７からの研削荷重が加わることで円盤状ワークＷから割れ、ワーク破片Ｐとなってチャックテーブル３の周囲に飛散する。本実施の形態に係るウオータケース５には、ワーク破片Ｐを取得する取得ボックス６が設けられており、この取得ボックス６を外部に搬出することでワーク破片Ｐを容易に回収できるようにしている。

【0022】

以下、図２及び図３を参照して、ウオータケースの詳細構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るウオータケースの上面模式図である。図３は、本実施の形態に係るウオータケースのＡ−Ａ線に沿う断面模式図である。なお、ウオータケースは、図２及び図３に示す構成に限定されない。ウオータケースは、取得ボックスによってワーク破片を取出可能に形成されていれば、どのような構成でもよい。なお、図２は、説明の便宜上、天板を省略し、研削手段を一点鎖線で示している。また、図２及び図３は、ハイトゲージ及び研削水供給手段を省略している。

【0023】

図２及び図３に示すように、ウオータケース５は、天板５１と第１の底板５５とを側壁５３で接続した直方体の箱状に形成されている。天板５１には研削ホイール４７の外径に合わせて通過開口部５２が形成されており、通過開口部５２を介して研削ホイール４７がウオータケース５を通過可能になっている。第１の底板５５には、チャックテーブル３の外径に合わせて開口部５６が形成されており、チャックテーブル３が第１の底板５５の開口部５６の内側に配置される。このような構成により、ウオータケース５内で、研削ホイール４７とチャックテーブル３とを対峙させて研削加工を可能にしている。

【0024】

左右の側壁５３には、後述する取得ボックス６の取出口５９が形成されており、取出口５９が搬出扉５７によって閉じられている。搬出扉５７は、天板５１に対してヒンジ部５８を介して上開き可能に取り付けられている。また、搬出扉５７の外面には取手５０が設けられている。取手５０の引き上げよって搬出扉５７がヒンジ部５８を支点として開かれ、ウオータケース５の取出口５９が外部に開放される。搬出扉５７の下端部は、搬出扉５７がウオータケース５の内側に入り込まないように側壁５３に対して外側から接触している。なお、搬出扉５７の開閉は、取手５０を把持して手動で行われてもよいし、エアアクチュエータ等によって自動で行われてもよい。

【0025】

ウオータケース５内には、チャックテーブル３の周囲に脱落したワーク破片の受け皿として機能する一対の取得ボックス６が設けられている。一対の取得ボックス６は、研削水を通すように全体がメッシュ状に形成されており、チャックテーブル３の左右両側に配置されている。一対の取得ボックス６は、第１の底板５５の上方に位置する第２の底板６１と、第２の底板６１の周縁から立設する側壁６２とで形成される。第２の底板６１は、チャックテーブル３の外径に沿って半円状に切り欠かれている。これにより、一対の取得ボックス６によりチャックテーブル３が左右両側から挟み込まれ、第２の底板６１によってチャックテーブル３の周囲が覆われる。

【0026】

側壁６２は、チャックテーブル３を囲む円弧状の内壁６２ａは低く形成され、チャックテーブル３に対して内壁６２ａよりも外側に位置する外壁６２ｂは高く形成されている。このため、円盤状ワークＷから飛散したワーク破片が外壁６２ｂで受け止められ、ワーク破片が取得ボックス６に取得される。この場合、ワーク破片と共に研削水も飛散されるが、取得ボックス６全体がメッシュ状に形成されているため、研削水は取得ボックス６に溜まることなく第１の底板５５に流れ落ちている。よって、取得ボックス６には、ワーク破片だけが堆積される。

【0027】

搬出扉５７に対向する外壁６２ｂには、ワーク破片の排出口６３が形成されており、排出口６３が開閉フタ６４によって閉じられている。開閉フタ６４は、外壁６２ｂの上端側にヒンジ部６５を介して開閉可能に取り付けられている。また、開閉フタ６４の下端部は、開閉フタ６４が取得ボックス６の内側に入り込まないように、外壁６２ｂに対して外側から接触している。このように構成された一対の取得ボックス６は、搬出扉５７から外部に搬出されるように、搬出部６７によって旋回可能に支持されている。この一対の取得ボックス６の旋回によって開閉フタ６４が開かれることで、排出口６３からワーク破片が回収される。なお、ワーク破片の回収動作の詳細については後述する。

【0028】

搬出部６７は、ロータリシリンダ等で駆動する旋回軸６８と、旋回軸６８の駆動によって先端に保持した取得ボックス６と共に旋回するアーム６９とを有している。旋回軸６８は、第２の底板６１の下方において外壁６２ｂに沿って延在している。アーム６９の基端側は旋回軸６８に支持されており、アーム６９の先端側は外壁６２ｂと第２の底板６１との角部近傍に接続されている。旋回軸６８が駆動されると、旋回軸６８を支点としてアーム６９と共に取得ボックス６が取出口５９に向けて旋回される。そして、アーム６９の先端が取出口５９の外側まで旋回移動されることで、取得ボックス６がウオータケース５の外側に搬出される。

【0029】

図４を参照して、ウオータケース内のワーク破片の回収動作について説明する。図４は、本実施の形態に係るウオータケース内のワーク破片の回収動作の説明図である。なお、図４Ａは研削加工前の状態を示し、図４Ｂは研削加工中の状態を示し、図４Ｃは研削加工終了後のワーク破片の回収時の状態を示している。

【0030】

図４Ａに示すように、研削加工前には研削ホイール４７が通過開口部５２を介してウオータケース５内に位置付けられ、チャックテーブル３上の円盤状ワークＷが取込口５４を介してウオータケース５内に取り込まれる。そして、研削ホイール４７の下方にチャックテーブル３が位置付けられ、研削ホイール４７によって円盤状ワークＷの裏面１２が研削される。このとき、ウオータケース５の取出口５９が搬出扉５７によって閉じられており、ウオータケース５外への研削水の飛散が防止されている。また、一対の取得ボックス６が、チャックテーブル３を左右から挟み込むように配置されている。

【0031】

図４Ｂに示すように、研削加工によって円盤状ワークＷの厚みが仕上げ厚みに近付くと、円盤状ワークＷの外周部である鍔状の残存部分１３も薄くなる。残存部分１３は、チャックテーブル３の表面から浮いているため、研削ホイール４７から研削荷重が加わることで割れ易くなり、ワーク破片Ｐとして周囲に飛散する。円盤状ワークＷから飛散したワーク破片Ｐは、取得ボックス６の外壁６２ｂで受け止められ、第２の底板６１上に堆積される。そして、円盤状ワークＷが仕上げ厚みまで研削されると、研削加工が停止されて円盤状ワークＷから研削ホイール４７が離間される。

【0032】

図４Ｃに示すように、研削加工が終了すると、取手５０の引き上げによって搬出扉５７が上方に開かれ、ウオータケース５の取出口５９が外部に開放される。次に、搬出部６７が駆動され、旋回軸６８を中心としてアーム６９及び取得ボックス６が取出口５９に向けて旋回される。これにより、取得ボックス６が横向き姿勢から縦向き姿勢に起こされながら、取得ボックス６がウオータケース５の外部に搬出される。取得ボックス６が縦向きになると、外壁６２ｂが横向きに倒され、第２の底板６１が縦向きに起こされる。外壁６２ｂが横向きに倒されることで、開閉フタ６４が重力によって下方に開かれて取得ボックス６の排出口６３が開放される。

【0033】

そして、第２の底板６１が縦向きに起こされることで、第２の底板６１上に堆積されたワーク破片Ｐが滑り落ち、取得ボックス６から排出口６３を介してワーク破片Ｐが排出される。この場合、第２の底板６１がメッシュ状に形成されているため、研削水によって付着され易くなったワーク破片Ｐと第２の底板６１との接触面積が小さくなり、第２の底板６１からワーク破片Ｐがはがれ易くなっている。そして、排出口６３の真下に回収ボックス２７を配置しておくことで、第２の底板６１から滑り落ちたワーク破片Ｐが回収される。このように、本実施の形態に係る取得ボックス６は、オペレータが触れることなく、ワーク破片Ｐを回収することができる。

【0034】

以上のように、本実施の形態に係る研削装置１によれば、ウオータケース５の内側において研削加工されるため、円盤状ワークＷから飛散したワーク破片Ｐがウオータケース５外の装置各部に付着することがない。ウオータケース５内においては、ワーク破片Ｐが取得ボックス６に取得され、取得ボックス６に取得されたワーク破片Ｐがチャックテーブル３の周囲の第２の底板上死に堆積される。このため、ウオータケース５から取得ボックスを取り出すだけで、研削装置１からワーク破片Ｐを容易に回収することができる。

【0035】

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【0036】

例えば、上記した実施の形態においては、外周部の表面側がトリミングされた円盤状ワークＷを例示して説明したが、この構成に限定されない。円盤状ワークＷは、トリミングされていないワークでもよい。

【0037】

また、上記した実施の形態においては、取得ボックス６の全体がメッシュ状に形成されたが、この構成に限定されない。取得ボックス６は、少なくとも第２の底板６１がメッシュ状に形成されていればよい。また、第２の底板６１は、メッシュ状に限らず、取得ボックス６内に研削水が溜まらない構成であればよい。

【0038】

また、上記した実施の形態においては、搬出部６７が取得ボックス６を旋回させることで、取得ボックス６がウオータケース５外に搬出される構成としたが、この構成に限定されない。搬出部６７は、取得ボックス６をウオータケース５外に搬出可能な構成であればよく、例えば、取得ボックス６をスライドさせてウオータケース５外に搬出してもよい。

【0039】

また、上記した実施の形態においては、搬出部６７により取得ボックス６を搬出させる構成としたが、この構成に限定されない。取得ボックス６は、手動によりウオータケース５外に搬出される構成としてもよい。
研磨装置にも適用可能

【産業上の利用可能性】

【0040】

以上説明したように、本発明は、チャックテーブルの周囲に飛散した円盤状ワークのワーク破片を容易に回収することができるという効果を有し、特に、エッジトリミング済みの円盤状ワークを薄化する研削装置に有用である。

【符号の説明】

【0041】

１ 研削装置
３ チャックテーブル
４ 研削手段
５ ウオータケース
６ 取得ボックス
２６ 研削水供給手段
２７ 回収ボックス
４７ 研削ホイール
４８ 研削砥石
５１ 天板
５２ 通過開口部
５３ 側壁
５５ 第１の底板
５６ 開口部
５７ 搬出扉
６１ 第２の底板
６７ 搬出部
６８ 旋回軸
６９ アーム
Ｗ 円盤状ワーク
Ｐ ワーク破片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】