JP2014147984A - 研削ホイールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】交換用の研削ホイールの収容場所を削減するとともに作業者による研削ホイール品種の取り付け間違いを低減しう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第一基台と第一基台の装着面の反対面に配設された第一研削砥石とを有した第一研削ホイール体と、第一研削ホイール体の第一研削砥石側に装着される装着面を有し第一研削砥石を収容する砥石収容部を有した第二基台と第二基台の装着面の反対面に配役された第二研削砥石とを有した第二研削ホイール体と、第一研削ホイール体をマウントに着脱可能に固定するとともに第二研削ホイール体を第一研削ホイール体を介してマウントに着脱可能に固定する固定手段と、を少なくとも備えた研削ホイールとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置に装着される研削ホイールユニットに関する。

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。

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。

特開２００７−２９６６０１号公報

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。

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。

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。

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。

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ユニットを提供することである。

請求項１に記載の発明によると、研削装置の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ユニットであって、基台と基台に配設された研削砥石とを有する研削ホイール体と、研削ホイール体の研削砥石が挿入される挿入孔が形成され、挿入孔に挿入された研削砥石の先端を含む一部を露出させた状態に研削砥石を保持して研削ホイール体を収容する収容部と、マウントに装着される装着部と、を有したフランジと、フランジをマウントに固定する固定手段と、フランジに挿入された研削ホイール体を繰り出して挿入孔から突出する研削砥石の突出量を変化させる繰り出し手段と、を備えた研削ホイールユニットが提供される。

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）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ユニットが提供される。

具体的には、本発明の研削ホイールユニットによれば、研削ホイール体を収容する収容部を有したフランジと、フランジに収容された研削ホイール体の研削砥石を繰り出す繰り出し手段とを備えるため、フランジからの研削砥石の突出量を調整することができ、研削ホイールの交換頻度を低減することができる。また、過度に研削砥石の突出量が多くなることが無く、びびり（振動）による研削品質の悪化や、砥石が研削中に欠けてしまう等のおそれを低減できる。

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体を使用することが可能となることにより、研削ホイール体のライフ（寿命）の長期化を図る（延命させる）ことが可能となり、研削ホイール体の交換頻度の低下によって生産効率の向上が図られる。

本発明の実施に適した研削装置の斜視図である。 研削ホイール体とフランジを有する研削ホイールユニットについて示す斜視図である。 研削ホイール体とフランジを有する研削ホイールユニットについて示す断面図である。 研削ホイールユニットの他の実施形態について示す断面図である。

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。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。

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。

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体７１を含んでいる。

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。

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。

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図示しない移動基台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ユニット４０を含んでいる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、図２及び図３を用いて本発明の特徴的な構成について説明する。図２は研削ホイール体７１とフランジ７２を有する研削ホイールユニット７０の構成について示す斜視図であり、図３は同じく研削ホイールユニット７０の斜視図である。

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に装着されるものであるが、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ユニット４０についても同様に適用することができる。

本実施形態の研削ホイールユニット７０は、研削ホイール体７１と、フランジ７２と、フランジ７２をスピンドル２１の先端に固定されたマウント２３に固定するため固定手段としての固定ボルト８１と、研削砥石７１ｂの突出量を変化させる繰り出し手段を構成するフランジふた７３及び押圧ネジ７４と、を有して構成される。

以下、各部材について詳述すると、研削ホイール体７１は、円環状の基台７１ａと、基台７１ａの下面７１ｖに周方向に離間して複数配設される研削砥石７１ｂと、各研削砥石７１ｂの間に配設されるスプリング７１ｓと、を有して構成される。

また、基台７１ａの上面、つまりは、研削砥石７１ｂが付設される側と反対側の面は、押圧ネジ７４によって押圧される被押圧面７１ｕとして構成される。

フランジ７２は、円盤状の基台７２ａを有して構成される。この基台７２ａの上面、つまりは、スピンドル２１先端に固定されたマウント２３に対向する側の面は、マウント２３の下面２３ｖに対して当接される装着部７２ｕとして構成される。

基台７２ａの装着部７２ｕには、研削ホイール体７１の下面７１ｖに設けられる研削砥石７１ｂが挿入される円環状の溝で構成される収容部７２ｓが形設される。収容部７２ｓは、その内側に研削砥石７１ｂを収めつつ、収容部７２ｓの底面部７２ｗに形設された上下方向に貫通する複数の挿入孔７２ｘから研削砥石７１ｂの先端部が突出されるように構成される。

挿入孔７２ｘの内側壁面によって研削砥石７１ｂの外側面が保持されることとなり、研削砥石７１ｂの大きなズレが挿入孔７２ｘによって規制され、ズレに伴うびびり（振動）の発生を抑制することができる。なお、挿入孔７２ｘからの研削砥石７１ｂの繰り出しを可能とするとともに、研削砥石７１ｂの側面を保持して振動を効果的に防止するために、挿入孔７２ｘの内周部をゴムなどの弾性部材でコーティングすることなどが好ましい。

収容部７２ｓの底面部７２ｗにおいて挿入孔７２ｘが形成されない部位には、研削ホイール体７１のスプリング７１ｓの下端部が当接され、研削ホイール体７１が全体としてスプリング７１ｓを介して下側から支えられるようになっている。

基台７２ａの装着部７２ｕには、四箇所に上下方向の雌ネジ孔７２ｃが形設されており、雌ネジ孔７２ｃには固定手段となる固定ボルト８１が挿入されるようになっている。

回転駆動されるスピンドル２１の下端部に設けられるマウント２３は、スピンドル２１よりも径の大きい固定フランジ部２３ａを有して構成されている。固定フランジ部２３ａ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、固定ボルト８１を雌ネジ孔２３ｃを通してフランジ７２の雌ネジ孔７２ｃに螺挿することにより、フランジ７２が固定ボルト８１を介して固定フランジ部２３ａに固定される。

フランジふた７３は、円環状の板材にて構成され、周方向における四箇所に上下方向に貫通する雌ネジ孔７３ｃ，７３ｃが形設されている。

フランジふた７３の雌ネジ孔７３ｃ，７３ｃには押圧ネジ７４が螺挿され、押圧ネジ７４の先端部がフランジふた７３の下面７３ｖから突出されるように構成される。

フランジふた７３の下面７３ｖから突出された押圧ネジ７４の先端部は、基台７１ａの被押圧面７１ｕを上から押圧し、基台７１ａをスプリング７１ｓの付勢力に抗して上側から支えるように機能する。このフランジふた７３は、フランジ７２に対して着脱可能に固定されるものであり、固定の形態としては、ネジなどの固定手段を用いるほか、フランジふた７３の一部をフランジ７２に対して螺合させるなど、様々な方法が考えられる。

そして、押圧ネジ７４をねじ込んで下側に進行させると、基台７１ａが下側へと移動してフランジ７２の下面７２ｖからの研削砥石７１ｂの突出量Ｈが増加されるようになっている。このように、押圧ネジ７４の操作によって研削砥石７１ｂの突出量Ｈを調整することができ、研削砥石７１ｂが磨耗した際には、適宜、押圧ネジ７４を操作することで適正な突出量Ｈに設定することができる。

研削砥石７１ｂの磨耗がより進行し、十分な突出量Ｈが確保できない状況となった際には、フランジふた７３をフランジ７２から取り外すことによって、収容部７２ｓを開放し、研削ホイール体７１を新たな研削ホイール体７１に交換される。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、研削装置のスピンドル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ユニット７０であって、基台と基台に配設された研削砥石７１ｂとを有する研削ホイール体７１と、研削ホイール体７１の研削砥石７１ｂが挿入される挿入孔７２ｘが形成され、挿入孔７２ｘに挿入された研削砥石７１ｂの先端を含む一部を露出させた状態に研削砥石７１ｂを保持して研削ホイール体７１を収容する収容部７２ｓと、マウント２３に装着される装着部７２ｕと、を有したフランジ７２と、フランジ７２をマウント２３に固定する固定手段となる固定ボルト８１と、フランジ７２に挿入された研削ホイール体７１を繰り出して挿入孔７２ｘから突出する研削砥石７１ｂの突出量Ｈを変化させる繰り出し手段を構成するフランジふた７３及び押圧ネジ７４と、を備えた研削ホイールユニット７０とするものである。

これにより、研削砥石７１ｂの突出量Ｈ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７１ｂの損傷を防止できる研削ホイールユニット７０が提供される。

具体的には、本発明の研削ホイールユニット７０によれば、研削ホイール体７１を収容する収容部７２ｓを有したフランジ７２と、フランジ７２に収容された研削ホイール体７１の研削砥石７１ｂを繰り出す繰り出し手段とを備えるため、フランジ７２からの研削砥石７１ｂの突出量Ｈを調整することができ、研削ホイールの交換頻度を低減することができる。また、過度に研削砥石７１ｂの突出量Ｈが多くなることが無く、びびり（振動）による研削品質の悪化や、砥石が研削中に欠けてしまう等のおそれを低減できる。

そして、研削送り方向により長い（厚い）研削砥石７１ｂを有した研削ホイール体７１を使用することが可能となることにより、研削ホイール体のライフ（寿命）の長期化を図る（延命させる）ことが可能となり、研削ホイール体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４は、研削砥石７１ｂの突出量Ｈを変化させる繰り出し手段についての別の実施形態について示すものである。この実施形態では、筒状の繰出部材９１を、フランジ７２Ａに捻じ込むことにより、繰出部材９１の先端（下端）において研削ホイール体７１の被押圧面７１ｕを上から押し下げる構成とするものである。

フランジ７２Ａの収容部７２ｓの外周面には雌ネジ７２ｍが刻設されており、この雌ネジ７２ｍに対して繰出部材９１の外周面に刻設された雄ネジ９１ｍを螺合させることで、繰出部材９１の筒肉部９１ｎが収容部７２ｓへと差込まれるようになっている。

このような図４に示す構成によっても、繰出部材９１の捻じ込み量によって、研削砥石７１ｂの突出量Ｈを調整することができる。

２１ スピンドル
２３ マウント
２３ａ 固定フランジ部
７０ 研削ホイールユニット
７１ 研削ホイール体
７１ａ 基台
７１ｓ スプリング
７１ｕ 被押圧面
７２ フランジ
７２ｓ 収容部
７２ｘ 挿入孔
７４ 押圧ネジ
Ｈ 突出量

Claims (1)

1. 研削装置の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ユニットであって、
   基台と該基台に配設された研削砥石とを有する研削ホイール体と、
   該研削ホイール体の該研削砥石が挿入される挿入孔が形成され、該挿入孔に挿入された該研削砥石の先端を含む一部を露出させた状態に該研削砥石を保持して該研削ホイール体を収容する収容部と、マウントに装着される装着部と、を有したフランジと、
   該フランジを該マウントに固定する固定手段と、
   該フランジに挿入された該研削ホイール体を繰り出して該挿入孔から突出する該研削砥石の突出量を変化させる繰り出し手段と、
   を備えた研削ホイールユニット。
   
   
   

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