研削装置
【課題】研削砥石による研削加工部に供給された研削水の流動性を良好にすることにより、脱落した砥粒や研削砥石に詰まった砥粒を流すことができる研削装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を研削するための研削手段と、研削手段による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段とを具備し、研削手段がスピンドルハウジングと、スピンドルハウジングに回転自在に支持された回転スピンドルと、回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと、ホイールマウントに取り付けられたホイール基台とホイール基台の下面外周部に装着された環状の研削砥石とからなる研削ホイールを具備している研削装置であって、研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えている。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を研削するための研削手段と、研削手段による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段とを具備し、研削手段がスピンドルハウジングと、スピンドルハウジングに回転自在に支持された回転スピンドルと、回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと、ホイールマウントに取り付けられたホイール基台とホイール基台の下面外周部に装着された環状の研削砥石とからなる研削ホイールを具備している研削装置であって、研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えている。
【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関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。
【０００３】
研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブル上に保持された被加工物を研削する研削手段とを具備している。この研削手段は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの下端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントの下面に着脱可能に装着される研削ホイールとを具備しており、該研削ホイールがホイール基台と該ホイール基台の下面における外周部の砥石装着部に装着された複数の研削砥石とからなっており、研削ホイールを回転しつつ研削砥石をチャックテーブルに保持された被加工物に押圧することにより被加工物を研削する。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることから、ウエーハの被研削面にスクラッチが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。
また、研削砥石によってウエーハの裏面を研削すると、研削砥石に目詰まりが発生し研削能力が低下する。特に、シリコン基板や表面に光デバイスが形成されたサファイヤ基板や磁気ヘッドが形成されるアルチック基板等のモース高度が高い硬質材料を研削すると、研削砥石の目詰まりによる研削能力の低下によって生産性が著しく低下するという問題がある。このため、研削砥石を頻繁にドレッシングしなければならず、生産性が悪い。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、研削砥石による研削加工部に供給された研削水の流動性を良好にすることにより、脱落した砥粒や研削砥石に詰まった砥粒を流すことができる研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物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被加工物を研削するための研削手段と、該研削手段による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段とを具備し、該研削手段がスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングに回転自在に支持された回転スピンドルと、回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントに取り付けられたホイール基台と該ホイール基台の下面外周部に装着された環状の研削砥石とからなる研削ホイールを具備している研削装置において、
該研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えている、
ことを特徴とする研削装置が提供される。
【０００８】
上記超音波振動付与機構は、環状の研削砥石の内周面に沿って配設されホイール基台とともに回転する円筒状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している。
また、上記超音波振動付与機構は、研削手段による研削加工部において環状の研削砥石の外周面に沿って配設されスピンドルハウジングに装着された円弧状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による研削装置においては、研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えているので、該超音波振動付与機構を作動することにより研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与される。この結果、研削加工部に供給された研削水の流動性が良好となるため、研削手段の研削砥石を構成するダイヤモンド砥粒が脱落しても、脱落したダイヤモンド砥粒を超音波振動する研削水によって円滑に排出することができる。従って、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることによって被研削面にスクラッチを生じさせるという問題を解消することができる。また、研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与されることにより研削水の流動性が向上するので、研削手段の研削砥石に目詰まりが発生し難くなり、研削砥石をドレッシングする頻度を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成された研削装置の斜視図。
【図２】図１に示す研削装置に装備されるスピンドルユニットの断面図。
【図３】図２に示すスピンドルユニットを構成するホイールマウントおよび研削ホイールの分解斜視図。
【図４】図１に示す研削装置によって実施する研削工程の説明図。
【図５】本発明に従って構成された研削装置の他の実施形態を示す斜視図。
【図６】図５に示す研削装置に装備されるスピンドルユニットの要部断面図。
【図７】図６に示すスピンドルユニットを構成するスピンドルハウジングに装着された振動体に配設された第１の超音波振動手段および第２の超音波振動手段に高周波電力を印加した状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成された研削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成された研削装置の斜視図が示されている。図１に示す研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１２】
研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット４が取り付けられる。
【００１３】
スピンドルユニット４は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２とを具備している。このスピンドルユニット４について、図２を参照して説明する。図2に示すスピンドルユニット４を構成するスピンドルハウジング４１は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴４１１を備えている。スピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ４２１が設けられている。このようにしてスピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、軸穴４１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端(図１において下端)にホイールマウント４３が設けられている。そして、このホイールマウント４３の下面に研削ホイール5が取り付けられる。研削ホイール5は、図示の実施形態においては超音波振動付与機構６を構成する振動体６０を介してホイールマウント４３の下面に取り付けられる。
【００１４】
上記ホイールマウント４３と研削ホイール5および超音波振動付与機構６について、図２および図３を参照して説明する。
ホイールマウント４３は、図３に示すように回転スピンドル４２の下端に一体に円盤状に形成されている。このホイールマウント４３には、4個のボルト挿通穴４３１が設けられている。また、ホイールマウント４３の中心部には、コネクター挿入穴４２３が形成されている。
【００１５】
研削ホイール5は、円環状のホイール基台５１と、該円環状のホイール基台５１の下面に環状に装着される複数の砥石セグメントからなる研削砥石５２とからなっている。ホイール基台５１には、上記ホイールマウント４３に設けられた4個のボルト挿通穴４３１と対応する4個のネジ穴５１１が形成されている。研削砥石５２はダイヤモンド砥粒をメタルボンド等のボンド剤によって固めて成型した後に焼成して形成されており、適宜の接着剤によってホイール基台５１の下面に装着される。
【００１６】
図示の実施形態における超音波振動付与機構６は、振動体６０と、該振動体６０に超音波振動を付与する超音波振動手段７とを具備している。振動体６０は、環状の取り付け部６１と、該環状の取り付け部６１の内側下部を覆う底板６２と、該底板６２の下面から下方に突出して形成された円筒状の振動部６３とからなっている。環状の取り付け部６１には、上記ホイールマウント４３に設けられた4個のボルト挿通穴４３１と対応する4個のネジ穴６１１が形成されている。上記底板６２には、環状の取り付け部６１の内周縁と円筒状の振動部６３の外周縁との間の領域に周方向に複数の円弧状スリット６２１が上面から下面に貫通して形成されている。この振動体６０を構成する底板６２の上面に超音波振動手段７が配設されている。この環状の超音波振動手段７は、環状の超音波振動子７１と、該環状の超音波振動子７１の両側分極面にそれぞれ装着された一対の環状の電極板７２a、７２bとからなっている。環状の超音波振動子７１は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって環状に形成されている。このように構成された超音波振動手段７は、一対の環状の電極板の一方の電極板７２aがエポキシ樹脂等の絶縁性を有するボンド剤によって振動体６０を構成する底板６２の上面に装着される。このようにして振動体６０の底板６２に装着された超音波振動手段７を構成する一対の環状の電極板７２a、７２bには、それぞれ導電線７３a、７３bの一端が接続されている。なお、各導電線７３a、７３bの他端は、凸型コネクター７４に接続されている。この凸型コネクター７４は後述する電力供給手段に着脱可能に接続される。
【００１７】
以上のように構成された超音波振動付与機構６の振動体６０および研削ホイール5は、図２に示すようにホイールマウント４３に設けられた4個のボルト挿通孔４３１にそれぞれ挿通されるとともに振動体６０の環状の取り付け部６１に設けられた4個のネジ穴６１１を挿通して配設された締結ボルト５３を、ホイール基台５１に設けられた4個のネジ穴５１１にそれぞれ螺着することによって、ホイールマウント４３に着脱可能に装着される。このようにしてホイールマウント４３に装着された振動体６０の円筒状の振動部６３は、研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の内周面に沿って配設されホイール基台５１とともに回転するようになっている。
【００１８】
図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、回転スピンドル４２を回転駆動するための電動モータ８を備えている。図示の電動モータ８は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ８は、回転スピンドル４２の中間部に形成されたモータ装着部４２２に装着された永久磁石からなるロータ８１と、該ロータ８１の外周側においてスピンドルハウジング４１に配設されたステータコイル８２とからなっている。このように構成された電動モータ８は、ステータコイル８２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８１が回転し、該ロータ８１を装着した回転スピンドル４２を回転せしめる。
【００１９】
図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、上記超音波振動付与機構６を構成する超音波振動手段７に高周波電力を印加するとともに上記電動モータ８に交流電力を印加する電力供給手段９を具備している。電力供給手段９は、スピンドルユニット４の後端部に配設されたロータリートランス９０を具備している。ロータリートランス９０は、回転スピンドル４２の他端に配設された受電手段９１と、該受電手段９１と対向して配設されスピンドルハウジング４１の後端部に配設された給電手段９２とを具備している。受電手段９１は、回転スピンドル４２に装着されたロータ側コア９１１と、該ロータ側コア９１１に巻回された受電コイル９１２とからなっている。このように構成された受電手段９１の受電コイル９１２には、導電線９１３が接続されている。この導電線９１３は、回転スピンドル４２の中心部に軸方向に形成された穴４２３内に配設され、その先端が上記凸型コネクター６４と嵌合する凹型コネクター９１４（図３参照）に接続されている。上記給電手段９２は、受電手段９１の外周側に配設されたステータ側コア９２１と、該ステータ側コア９２１に配設された給電コイル９２２とからなっている。このように構成された給電手段９２の給電コイル９２２は、電気配線９３を介して高周波電力が供給される。
【００２０】
図示の実施形態における電力供給手段９は、上記ロータリートランス９０の給電コイル９２２に供給する高周波電力の交流電源９４と、電力調整手段としての電圧調整手段９５と、上記給電手段９２に供給する高周波電力の周波数を調整する周波数調整手段９６と、電圧調整手段９５および周波数調整手段９６を制御する制御手段９７を具備している。なお、図２に示す電力供給手段９は、制御回路９９および電気配線８２１を介して上記電動モータ８のステータコイル８２に交流電力を供給する。
【００２１】
図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上記電力供給手段９から電動モータ８のステータコイル８２に交流電力が供給される。この結果、電動モータ８が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の先端に取付けられた研削ホイール5が回転せしめられる。
【００２２】
一方、電力供給手段９は、制御手段９７によって電圧調整手段９５および周波数調整手段９６を制御し、高周波電力の電圧を所定の電圧（例えば、１５０V）に制御するとともに、高周波電力の周波数（例えば、５０kHz）を後述するように所定周波数に設定して、ロータリートランス９０を構成する給電手段９２の給電コイル９２２に供給する。このように所定周波数の高周波電力が給電コイル９２２に印加されると、回転する受電手段９１の受電コイル９１２、導電線９１３、凹型コネクター９１４、凸型コネクター７４、導電線７３a、７３bを介して超音波振動手段７を構成する一対の環状の電極板７２a、７２bに高周波電力が印加される。この結果、超音波振動手段７を構成する環状の超音波振動子７１は印加される高周波電力の周波数によって軸方向または径方向に繰り返し変位して超音波振動するため、該超音波振動手段７が装着された底板６２に設けられた円筒状の振動部６３が超音波振動する。なお、図示の実施形態においては、振動体６０を構成する底板６２には、環状の取り付け部６１の内周縁と円筒状の振動部６３の外周縁との間の領域に周方向に複数の円弧状スリット６２１が形成されているので、超音波振動手段７から発生された超音波振動は底板６２を介して円筒状の振動部６３に効果的に伝達される。
【００２３】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削ユニット送り機構１０を備えている。この研削ユニット送り機構１０は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ネジロッド１０１を具備している。この雄ネジロッド１０１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材１０２および１０３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材１０２には雄ネジロッド１０１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ１０４が配設されており、このパルスモータ１０４の出力軸が雄ネジロッド１０１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ネジ穴（図示していない）が形成されており、この雌ネジ穴に上記雄ネジロッド１０１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ１０４が正転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ１０４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００２４】
図１を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構１１が配設されている。チャックテーブル機構１１は、チャックテーブル１２と、該チャックテーブル１２の周囲を覆うカバー部材１３と、該カバー部材１３の前後に配設された蛇腹手段１４および１５を具備している。チャックテーブル１２は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル１２は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域２４と上記スピンドルユニット４を構成する研削ホイール5と対向する研削域２５との間で移動せしめられる。蛇腹手段１４および１５はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段１４の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材１３の前端面に固定されている。蛇腹手段１５の前端はカバー部材１３の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル１２が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段１４が伸張されて蛇腹手段１５が収縮され、チャックテーブル１２が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段１４が収縮されて蛇腹手段１５が伸張せしめられる。
【００２５】
図示の実施形態における研削装置は、上記研削域２５に位置付けられたチャックテーブル１２に保持された被加工物を研削する研削ホイール5による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段１６を具備している。この研削水供給手段１６は、研削水噴射ノズル１６１から純水でよい研削水を研削ホイール5による研削加工部に供給する。
【００２６】
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上記ウエーハWを研削するには、図１に示すように研削装置の被加工物載置域２４に位置付けられているチャックテーブル１２上にウエーハWを載置する。なお、ウエーハWのデバイスが形成されている表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル１２に載置する。このようにしてチャックテーブル１２上に載置されたウエーハWは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル１２上に吸引保持される。
【００２７】
上述したように、チャックテーブル１２上にウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル１２を矢印２３ａで示す方向に移動し研削域２５に位置付ける。そして、図４に示すように研削ホイール５の複数の研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル１２の回転中心P、即ちウエーハWの中心を通過するように位置付ける。
【００２８】
このように研削ホイール５とチャックテーブル１２に保持されたウエーハWが図４に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル１２を図４において矢印１２aで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、研削ホイール5を矢印５aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。即ち、上記電力供給手段９から電動モータ８のステータコイル８２に交流電力を供給することにより、電動モータ８が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の先端に取付けられた研削ホイール5が回転せしめられる。そして、研削ホイール5を下降して複数の研削砥石５２をウエーハWの上面である裏面（被研削面）に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハWの被研削面は全面に渡って研削される。
【００２９】
上述した研削加工時には、研削水供給手段１６を作動して研削水噴射ノズル１６１から研削水を研削ホイール5による研削加工部に供給するとともに、該研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構６を作動する。即ち、超音波振動付与機構６を構成する上記電力供給手段９の制御手段９７は、周波数調整手段９６を制御するとともに電圧調整手段９５を制御する。この結果、回転する受電手段９１の受電コイル９１２、導電線９１３、凹型コネクター９１４、凸型コネクター７４、導電線７３a、７３bを介して超音波振動手段７を構成する一対の環状の電極板７２a、７２bに高周波電力が印加される。従って、超音波振動手段７を構成する環状の超音波振動子７１は印加される高周波電力の周波数によって軸方向または径方向に繰り返し変位して超音波振動するため、該超音波振動手段７が装着された底板６２に設けられた円筒状の振動部６３が超音波振動する。このように研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の内周面に沿って配設された振動体６０の円筒状の振動部６３が超音波振動することにより、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与される。この結果、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水の流動性が良好となるため、研削砥石５２を構成するダイヤモンド砥粒が脱落しても、脱落したダイヤモンド砥粒を超音波振動する研削水によって円滑に排出することができる。従って、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることによって被研削面にスクラッチを生じさせるという問題を解消することができる。また、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与されることにより研削水の流動性が向上するので、研削砥石５２に目詰まりが発生し難くなり、研削砥石をドレッシングする頻度を減少することができる。
【００３０】
次に、本発明による研削装置に装備する超音波振動付与機構の他の実施形態について、図５乃至図７を参照して説明する。
図示の実施形態における超音波振動付与機構の振動体６００は、図５および図６に示すようにスピンドルハウジング４１における研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２による研削加工部と対応する位置に装着されている。図示の実施形態における振動体６００は、上端部に設けられた取り付け部６０１と、該取り付け部６０１の下端から下方に突出して形成された円弧状の振動部６０２とからなり、取り付け部６０１が締結ボルト６０３によってスピンドルハウジング４１に取り付けられる。このようにしてスピンドルハウジング４１に取り付けられた振動体６００は、円弧状の振動部６０２が研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の外周面に沿って配設される。
【００３１】
上述した振動体６００を構成する円弧状の振動部６０２の一方の面６０２a（外側の面）には第１の超音波振動手段７０aが配設され、他方の面６０２b（内側の面）には第２の超音波振動手段７０bが配設されている。第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bは、それぞれ超音波振動子７０１と、該超音波振動子７０１の両側分極面にそれぞれ装着された一対の電極板７０２a、７０２bとからなっている。超音波振動子７０１は、上記図２乃至図４に示す実施形態における振動体６０に装着された超音波振動手段７の超音波振動子７０１と同様にチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって環状に形成されている。このように構成された第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bは、それぞれ一方の電極板７０２aがエポキシ樹脂等の絶縁性を有するボンド剤によって円弧状の振動部６０２の一方の面６０２aおよび他方の面６０２bに装着されている。
【００３２】
上述した第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bの一対の電極板７０２a、７０２bに上述した電力供給手段９によって所定周波数の高周波電力が印加される。なお、第１の超音波振動手段７０aの電極板７０２a、７０２bに印加する高周波電力と第２の超音波振動手段７０bの電極板７０２a、７０２bに印加する高周波電力の位相差が１８０度となるように調整する。このように調整された高周波電力が第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bの電極板７０２a、７０２bに印加されると、図７の(a)に示すように第１の超音波振動手段７０aの超音波振動子７０１が収縮する場合には、第２の超音波振動手段７０bの超音波振動子７０１は伸張し、円弧状の振動部６０２は矢印６０２aで示す方向に変位する。また、図７の(b)に示すように第１の超音波振動手段７０aの超音波振動子７０１が伸張する場合には、第２の超音波振動手段７０bの超音波振動子７０１は収縮し、円弧状の振動部６０２は矢印６０２bで示す方向に変位する。従って円弧状の振動部６０２は、第１の超音波振動手段７０aの超音波振動子７０１の収縮および伸張による振幅と、第２の超音波振動手段７０bの超音波振動子７０１の伸張および収縮による振幅が増幅され繰り返し変位して超音波振動する。このように研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の外周面に沿って配設された振動体６００を構成する円弧状の振動部６０２が超音波振動することにより、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与される。従って、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水の流動性が良好となるため、上述した図２乃至図４に示す実施形態と同様に、研削砥石５２を構成するダイヤモンド砥粒が脱落しても、脱落したダイヤモンド砥粒を超音波振動する研削水によって円滑に排出することができる。このため、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることによって被研削面にスクラッチを生じさせるという問題を解消することができる。また、環状の研削砥石による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与されることにより研削水の流動性が向上するので、研削砥石５２に目詰まりが発生し難くなり、研削砥石をドレッシングする頻度を減少することができる。
【００３３】
なお、上記図２乃至図４に示す実施形態における振動体６０および図５および図６に示す実施形態における振動体６００を具備することにより、研削加工部に供給された研削水により強力な超音波振動を付与することができ、研削加工部に供給された研削水の流動性をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：ホイールマウント
５：研削ホイール
５１：ホイール基台
５２：研削砥石
６：超音波振動付与機構
６０、６００：振動体
７：超音波振動手段
７１：環状の超音波振動子
７２a、７２b：一対の環状の電極板
７０a：第１の超音波振動手段
７０b：第２の超音波振動手段
７０１：超音波振動子
７０２a、７０２b：一対の電極板
８：電動モータ
９：電力供給手段
１０：研削ユニット送り機構
１２：チャックテーブル
【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関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。
【０００３】
研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブル上に保持された被加工物を研削する研削手段とを具備している。この研削手段は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの下端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントの下面に着脱可能に装着される研削ホイールとを具備しており、該研削ホイールがホイール基台と該ホイール基台の下面における外周部の砥石装着部に装着された複数の研削砥石とからなっており、研削ホイールを回転しつつ研削砥石をチャックテーブルに保持された被加工物に押圧することにより被加工物を研削する。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることから、ウエーハの被研削面にスクラッチが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。
また、研削砥石によってウエーハの裏面を研削すると、研削砥石に目詰まりが発生し研削能力が低下する。特に、シリコン基板や表面に光デバイスが形成されたサファイヤ基板や磁気ヘッドが形成されるアルチック基板等のモース高度が高い硬質材料を研削すると、研削砥石の目詰まりによる研削能力の低下によって生産性が著しく低下するという問題がある。このため、研削砥石を頻繁にドレッシングしなければならず、生産性が悪い。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、研削砥石による研削加工部に供給された研削水の流動性を良好にすることにより、脱落した砥粒や研削砥石に詰まった砥粒を流すことができる研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物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被加工物を研削するための研削手段と、該研削手段による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段とを具備し、該研削手段がスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングに回転自在に支持された回転スピンドルと、回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントに取り付けられたホイール基台と該ホイール基台の下面外周部に装着された環状の研削砥石とからなる研削ホイールを具備している研削装置において、
該研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えている、
ことを特徴とする研削装置が提供される。
【０００８】
上記超音波振動付与機構は、環状の研削砥石の内周面に沿って配設されホイール基台とともに回転する円筒状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している。
また、上記超音波振動付与機構は、研削手段による研削加工部において環状の研削砥石の外周面に沿って配設されスピンドルハウジングに装着された円弧状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による研削装置においては、研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えているので、該超音波振動付与機構を作動することにより研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与される。この結果、研削加工部に供給された研削水の流動性が良好となるため、研削手段の研削砥石を構成するダイヤモンド砥粒が脱落しても、脱落したダイヤモンド砥粒を超音波振動する研削水によって円滑に排出することができる。従って、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることによって被研削面にスクラッチを生じさせるという問題を解消することができる。また、研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与されることにより研削水の流動性が向上するので、研削手段の研削砥石に目詰まりが発生し難くなり、研削砥石をドレッシングする頻度を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成された研削装置の斜視図。
【図２】図１に示す研削装置に装備されるスピンドルユニットの断面図。
【図３】図２に示すスピンドルユニットを構成するホイールマウントおよび研削ホイールの分解斜視図。
【図４】図１に示す研削装置によって実施する研削工程の説明図。
【図５】本発明に従って構成された研削装置の他の実施形態を示す斜視図。
【図６】図５に示す研削装置に装備されるスピンドルユニットの要部断面図。
【図７】図６に示すスピンドルユニットを構成するスピンドルハウジングに装着された振動体に配設された第１の超音波振動手段および第２の超音波振動手段に高周波電力を印加した状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成された研削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成された研削装置の斜視図が示されている。図１に示す研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１２】
研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット４が取り付けられる。
【００１３】
スピンドルユニット４は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２とを具備している。このスピンドルユニット４について、図２を参照して説明する。図2に示すスピンドルユニット４を構成するスピンドルハウジング４１は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴４１１を備えている。スピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ４２１が設けられている。このようにしてスピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、軸穴４１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端(図１において下端)にホイールマウント４３が設けられている。そして、このホイールマウント４３の下面に研削ホイール5が取り付けられる。研削ホイール5は、図示の実施形態においては超音波振動付与機構６を構成する振動体６０を介してホイールマウント４３の下面に取り付けられる。
【００１４】
上記ホイールマウント４３と研削ホイール5および超音波振動付与機構６について、図２および図３を参照して説明する。
ホイールマウント４３は、図３に示すように回転スピンドル４２の下端に一体に円盤状に形成されている。このホイールマウント４３には、4個のボルト挿通穴４３１が設けられている。また、ホイールマウント４３の中心部には、コネクター挿入穴４２３が形成されている。
【００１５】
研削ホイール5は、円環状のホイール基台５１と、該円環状のホイール基台５１の下面に環状に装着される複数の砥石セグメントからなる研削砥石５２とからなっている。ホイール基台５１には、上記ホイールマウント４３に設けられた4個のボルト挿通穴４３１と対応する4個のネジ穴５１１が形成されている。研削砥石５２はダイヤモンド砥粒をメタルボンド等のボンド剤によって固めて成型した後に焼成して形成されており、適宜の接着剤によってホイール基台５１の下面に装着される。
【００１６】
図示の実施形態における超音波振動付与機構６は、振動体６０と、該振動体６０に超音波振動を付与する超音波振動手段７とを具備している。振動体６０は、環状の取り付け部６１と、該環状の取り付け部６１の内側下部を覆う底板６２と、該底板６２の下面から下方に突出して形成された円筒状の振動部６３とからなっている。環状の取り付け部６１には、上記ホイールマウント４３に設けられた4個のボルト挿通穴４３１と対応する4個のネジ穴６１１が形成されている。上記底板６２には、環状の取り付け部６１の内周縁と円筒状の振動部６３の外周縁との間の領域に周方向に複数の円弧状スリット６２１が上面から下面に貫通して形成されている。この振動体６０を構成する底板６２の上面に超音波振動手段７が配設されている。この環状の超音波振動手段７は、環状の超音波振動子７１と、該環状の超音波振動子７１の両側分極面にそれぞれ装着された一対の環状の電極板７２a、７２bとからなっている。環状の超音波振動子７１は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって環状に形成されている。このように構成された超音波振動手段７は、一対の環状の電極板の一方の電極板７２aがエポキシ樹脂等の絶縁性を有するボンド剤によって振動体６０を構成する底板６２の上面に装着される。このようにして振動体６０の底板６２に装着された超音波振動手段７を構成する一対の環状の電極板７２a、７２bには、それぞれ導電線７３a、７３bの一端が接続されている。なお、各導電線７３a、７３bの他端は、凸型コネクター７４に接続されている。この凸型コネクター７４は後述する電力供給手段に着脱可能に接続される。
【００１７】
以上のように構成された超音波振動付与機構６の振動体６０および研削ホイール5は、図２に示すようにホイールマウント４３に設けられた4個のボルト挿通孔４３１にそれぞれ挿通されるとともに振動体６０の環状の取り付け部６１に設けられた4個のネジ穴６１１を挿通して配設された締結ボルト５３を、ホイール基台５１に設けられた4個のネジ穴５１１にそれぞれ螺着することによって、ホイールマウント４３に着脱可能に装着される。このようにしてホイールマウント４３に装着された振動体６０の円筒状の振動部６３は、研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の内周面に沿って配設されホイール基台５１とともに回転するようになっている。
【００１８】
図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、回転スピンドル４２を回転駆動するための電動モータ８を備えている。図示の電動モータ８は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ８は、回転スピンドル４２の中間部に形成されたモータ装着部４２２に装着された永久磁石からなるロータ８１と、該ロータ８１の外周側においてスピンドルハウジング４１に配設されたステータコイル８２とからなっている。このように構成された電動モータ８は、ステータコイル８２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８１が回転し、該ロータ８１を装着した回転スピンドル４２を回転せしめる。
【００１９】
図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は、上記超音波振動付与機構６を構成する超音波振動手段７に高周波電力を印加するとともに上記電動モータ８に交流電力を印加する電力供給手段９を具備している。電力供給手段９は、スピンドルユニット４の後端部に配設されたロータリートランス９０を具備している。ロータリートランス９０は、回転スピンドル４２の他端に配設された受電手段９１と、該受電手段９１と対向して配設されスピンドルハウジング４１の後端部に配設された給電手段９２とを具備している。受電手段９１は、回転スピンドル４２に装着されたロータ側コア９１１と、該ロータ側コア９１１に巻回された受電コイル９１２とからなっている。このように構成された受電手段９１の受電コイル９１２には、導電線９１３が接続されている。この導電線９１３は、回転スピンドル４２の中心部に軸方向に形成された穴４２３内に配設され、その先端が上記凸型コネクター６４と嵌合する凹型コネクター９１４（図３参照）に接続されている。上記給電手段９２は、受電手段９１の外周側に配設されたステータ側コア９２１と、該ステータ側コア９２１に配設された給電コイル９２２とからなっている。このように構成された給電手段９２の給電コイル９２２は、電気配線９３を介して高周波電力が供給される。
【００２０】
図示の実施形態における電力供給手段９は、上記ロータリートランス９０の給電コイル９２２に供給する高周波電力の交流電源９４と、電力調整手段としての電圧調整手段９５と、上記給電手段９２に供給する高周波電力の周波数を調整する周波数調整手段９６と、電圧調整手段９５および周波数調整手段９６を制御する制御手段９７を具備している。なお、図２に示す電力供給手段９は、制御回路９９および電気配線８２１を介して上記電動モータ８のステータコイル８２に交流電力を供給する。
【００２１】
図示の実施形態におけるスピンドルユニット４は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上記電力供給手段９から電動モータ８のステータコイル８２に交流電力が供給される。この結果、電動モータ８が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の先端に取付けられた研削ホイール5が回転せしめられる。
【００２２】
一方、電力供給手段９は、制御手段９７によって電圧調整手段９５および周波数調整手段９６を制御し、高周波電力の電圧を所定の電圧（例えば、１５０V）に制御するとともに、高周波電力の周波数（例えば、５０kHz）を後述するように所定周波数に設定して、ロータリートランス９０を構成する給電手段９２の給電コイル９２２に供給する。このように所定周波数の高周波電力が給電コイル９２２に印加されると、回転する受電手段９１の受電コイル９１２、導電線９１３、凹型コネクター９１４、凸型コネクター７４、導電線７３a、７３bを介して超音波振動手段７を構成する一対の環状の電極板７２a、７２bに高周波電力が印加される。この結果、超音波振動手段７を構成する環状の超音波振動子７１は印加される高周波電力の周波数によって軸方向または径方向に繰り返し変位して超音波振動するため、該超音波振動手段７が装着された底板６２に設けられた円筒状の振動部６３が超音波振動する。なお、図示の実施形態においては、振動体６０を構成する底板６２には、環状の取り付け部６１の内周縁と円筒状の振動部６３の外周縁との間の領域に周方向に複数の円弧状スリット６２１が形成されているので、超音波振動手段７から発生された超音波振動は底板６２を介して円筒状の振動部６３に効果的に伝達される。
【００２３】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削ユニット送り機構１０を備えている。この研削ユニット送り機構１０は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ネジロッド１０１を具備している。この雄ネジロッド１０１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材１０２および１０３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材１０２には雄ネジロッド１０１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ１０４が配設されており、このパルスモータ１０４の出力軸が雄ネジロッド１０１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ネジ穴（図示していない）が形成されており、この雌ネジ穴に上記雄ネジロッド１０１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ１０４が正転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ１０４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００２４】
図１を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構１１が配設されている。チャックテーブル機構１１は、チャックテーブル１２と、該チャックテーブル１２の周囲を覆うカバー部材１３と、該カバー部材１３の前後に配設された蛇腹手段１４および１５を具備している。チャックテーブル１２は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル１２は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域２４と上記スピンドルユニット４を構成する研削ホイール5と対向する研削域２５との間で移動せしめられる。蛇腹手段１４および１５はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段１４の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材１３の前端面に固定されている。蛇腹手段１５の前端はカバー部材１３の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル１２が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段１４が伸張されて蛇腹手段１５が収縮され、チャックテーブル１２が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段１４が収縮されて蛇腹手段１５が伸張せしめられる。
【００２５】
図示の実施形態における研削装置は、上記研削域２５に位置付けられたチャックテーブル１２に保持された被加工物を研削する研削ホイール5による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段１６を具備している。この研削水供給手段１６は、研削水噴射ノズル１６１から純水でよい研削水を研削ホイール5による研削加工部に供給する。
【００２６】
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上記ウエーハWを研削するには、図１に示すように研削装置の被加工物載置域２４に位置付けられているチャックテーブル１２上にウエーハWを載置する。なお、ウエーハWのデバイスが形成されている表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル１２に載置する。このようにしてチャックテーブル１２上に載置されたウエーハWは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル１２上に吸引保持される。
【００２７】
上述したように、チャックテーブル１２上にウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル１２を矢印２３ａで示す方向に移動し研削域２５に位置付ける。そして、図４に示すように研削ホイール５の複数の研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル１２の回転中心P、即ちウエーハWの中心を通過するように位置付ける。
【００２８】
このように研削ホイール５とチャックテーブル１２に保持されたウエーハWが図４に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル１２を図４において矢印１２aで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、研削ホイール5を矢印５aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。即ち、上記電力供給手段９から電動モータ８のステータコイル８２に交流電力を供給することにより、電動モータ８が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の先端に取付けられた研削ホイール5が回転せしめられる。そして、研削ホイール5を下降して複数の研削砥石５２をウエーハWの上面である裏面（被研削面）に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハWの被研削面は全面に渡って研削される。
【００２９】
上述した研削加工時には、研削水供給手段１６を作動して研削水噴射ノズル１６１から研削水を研削ホイール5による研削加工部に供給するとともに、該研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構６を作動する。即ち、超音波振動付与機構６を構成する上記電力供給手段９の制御手段９７は、周波数調整手段９６を制御するとともに電圧調整手段９５を制御する。この結果、回転する受電手段９１の受電コイル９１２、導電線９１３、凹型コネクター９１４、凸型コネクター７４、導電線７３a、７３bを介して超音波振動手段７を構成する一対の環状の電極板７２a、７２bに高周波電力が印加される。従って、超音波振動手段７を構成する環状の超音波振動子７１は印加される高周波電力の周波数によって軸方向または径方向に繰り返し変位して超音波振動するため、該超音波振動手段７が装着された底板６２に設けられた円筒状の振動部６３が超音波振動する。このように研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の内周面に沿って配設された振動体６０の円筒状の振動部６３が超音波振動することにより、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与される。この結果、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水の流動性が良好となるため、研削砥石５２を構成するダイヤモンド砥粒が脱落しても、脱落したダイヤモンド砥粒を超音波振動する研削水によって円滑に排出することができる。従って、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることによって被研削面にスクラッチを生じさせるという問題を解消することができる。また、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与されることにより研削水の流動性が向上するので、研削砥石５２に目詰まりが発生し難くなり、研削砥石をドレッシングする頻度を減少することができる。
【００３０】
次に、本発明による研削装置に装備する超音波振動付与機構の他の実施形態について、図５乃至図７を参照して説明する。
図示の実施形態における超音波振動付与機構の振動体６００は、図５および図６に示すようにスピンドルハウジング４１における研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２による研削加工部と対応する位置に装着されている。図示の実施形態における振動体６００は、上端部に設けられた取り付け部６０１と、該取り付け部６０１の下端から下方に突出して形成された円弧状の振動部６０２とからなり、取り付け部６０１が締結ボルト６０３によってスピンドルハウジング４１に取り付けられる。このようにしてスピンドルハウジング４１に取り付けられた振動体６００は、円弧状の振動部６０２が研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の外周面に沿って配設される。
【００３１】
上述した振動体６００を構成する円弧状の振動部６０２の一方の面６０２a（外側の面）には第１の超音波振動手段７０aが配設され、他方の面６０２b（内側の面）には第２の超音波振動手段７０bが配設されている。第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bは、それぞれ超音波振動子７０１と、該超音波振動子７０１の両側分極面にそれぞれ装着された一対の電極板７０２a、７０２bとからなっている。超音波振動子７０１は、上記図２乃至図４に示す実施形態における振動体６０に装着された超音波振動手段７の超音波振動子７０１と同様にチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって環状に形成されている。このように構成された第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bは、それぞれ一方の電極板７０２aがエポキシ樹脂等の絶縁性を有するボンド剤によって円弧状の振動部６０２の一方の面６０２aおよび他方の面６０２bに装着されている。
【００３２】
上述した第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bの一対の電極板７０２a、７０２bに上述した電力供給手段９によって所定周波数の高周波電力が印加される。なお、第１の超音波振動手段７０aの電極板７０２a、７０２bに印加する高周波電力と第２の超音波振動手段７０bの電極板７０２a、７０２bに印加する高周波電力の位相差が１８０度となるように調整する。このように調整された高周波電力が第１の超音波振動手段７０aおよび第２の超音波振動手段７０bの電極板７０２a、７０２bに印加されると、図７の(a)に示すように第１の超音波振動手段７０aの超音波振動子７０１が収縮する場合には、第２の超音波振動手段７０bの超音波振動子７０１は伸張し、円弧状の振動部６０２は矢印６０２aで示す方向に変位する。また、図７の(b)に示すように第１の超音波振動手段７０aの超音波振動子７０１が伸張する場合には、第２の超音波振動手段７０bの超音波振動子７０１は収縮し、円弧状の振動部６０２は矢印６０２bで示す方向に変位する。従って円弧状の振動部６０２は、第１の超音波振動手段７０aの超音波振動子７０１の収縮および伸張による振幅と、第２の超音波振動手段７０bの超音波振動子７０１の伸張および収縮による振幅が増幅され繰り返し変位して超音波振動する。このように研削ホイール5を構成する環状の研削砥石５２の外周面に沿って配設された振動体６００を構成する円弧状の振動部６０２が超音波振動することにより、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与される。従って、環状の研削砥石５２による研削加工部に供給された研削水の流動性が良好となるため、上述した図２乃至図４に示す実施形態と同様に、研削砥石５２を構成するダイヤモンド砥粒が脱落しても、脱落したダイヤモンド砥粒を超音波振動する研削水によって円滑に排出することができる。このため、研削作業中に研削砥石を形成するダイヤモンド砥粒が脱落し、この脱落したダイヤモンド砥粒を研削砥石が引きずることによって被研削面にスクラッチを生じさせるという問題を解消することができる。また、環状の研削砥石による研削加工部に供給された研削水に超音波振動が付与されることにより研削水の流動性が向上するので、研削砥石５２に目詰まりが発生し難くなり、研削砥石をドレッシングする頻度を減少することができる。
【００３３】
なお、上記図２乃至図４に示す実施形態における振動体６０および図５および図６に示す実施形態における振動体６００を具備することにより、研削加工部に供給された研削水により強力な超音波振動を付与することができ、研削加工部に供給された研削水の流動性をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：ホイールマウント
５：研削ホイール
５１：ホイール基台
５２：研削砥石
６：超音波振動付与機構
６０、６００：振動体
７：超音波振動手段
７１：環状の超音波振動子
７２a、７２b：一対の環状の電極板
７０a：第１の超音波振動手段
７０b：第２の超音波振動手段
７０１：超音波振動子
７０２a、７０２b：一対の電極板
８：電動モータ
９：電力供給手段
１０：研削ユニット送り機構
１２：チャックテーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物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被加工物を研削するための研削手段と、該研削手段による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段とを具備し、該研削手段がスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングに回転自在に支持された回転スピンドルと、回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントに取り付けられたホイール基台と該ホイール基台の下面外周部に装着された環状の研削砥石とからなる研削ホイールを具備している研削装置において、
該研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えている、
ことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
該超音波振動付与機構は、該環状の研削砥石の内周面に沿って配設され該ホイール基台とともに回転する円筒状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している、請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
該超音波振動付与機構は、該研削手段による研削加工部において該環状の研削砥石の外周面に沿って配設され該スピンドルハウジングに装着された円弧状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している、請求項１記載の研削装置。
【請求項１】
被加工物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被加工物を研削するための研削手段と、該研削手段による研削加工部に研削水を供給する研削水供給手段とを具備し、該研削手段がスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングに回転自在に支持された回転スピンドルと、回転スピンドルの一端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントに取り付けられたホイール基台と該ホイール基台の下面外周部に装着された環状の研削砥石とからなる研削ホイールを具備している研削装置において、
該研削手段による研削加工部に供給された研削水に超音波振動を付与する超音波振動付与機構を備えている、
ことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
該超音波振動付与機構は、該環状の研削砥石の内周面に沿って配設され該ホイール基台とともに回転する円筒状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している、請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
該超音波振動付与機構は、該研削手段による研削加工部において該環状の研削砥石の外周面に沿って配設され該スピンドルハウジングに装着された円弧状の振動部を備えた振動体と、該振動体に配設された超音波振動手段と、該超音波振動手段に高周波電力を印加する電力供給手段とを具備している、請求項１記載の研削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２１１１８（Ｐ２０１２−１２１１１８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５９８７（Ｐ２０１０−２７５９８７）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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