JP2015174180A - ultrasonic chamfering machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波面取り機に係り、特にウェーハや様々な形状の脆性材料の板状体、例えば、サファイヤ、SiC(シリコンカーバイド)、GaN(窒化ガリウム)、LT(タンタル酸リチウム)等の化合物半導体、酸化物の板状体の外周部の面取り加工に適した超音波面取り装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic chamfering machine, and in particular, compound semiconductors such as wafers and plates of brittle materials of various shapes, such as sapphire, SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), and LT (lithium tantalate). The present invention also relates to an ultrasonic chamfering apparatus suitable for chamfering of the outer peripheral portion of an oxide plate.
半導体装置や電子部品等の素材となるウェーハは、インゴットの状態からスライシング装置でスライスされた後、その周縁の割れや欠け等を防止するために外周部に面取り加工が施される。 A wafer, which is a material of a semiconductor device or an electronic component, is sliced from an ingot state by a slicing device, and then chamfered on the outer peripheral portion in order to prevent the peripheral edge from being cracked or chipped.
このような面取り加工に使用される面取り機は、面取り用の溝が形成された砥石を高速回転させてその砥石の溝にウェーハの外周部(周縁)を接触させ、かつ、ウェーハを回転させてウェーハの外周部を面取り加工する(特許文献1、2等参照)。
A chamfering machine used for such chamfering processing rotates a grindstone formed with a chamfering groove at a high speed to bring the outer peripheral portion (periphery) of the wafer into contact with the groove of the grindstone, and rotates the wafer. The outer periphery of the wafer is chamfered (see
また、特許文献3には、砥石に超音波振動を付加しながらワークの外周部の面取り加工を行うことで、高精度の面取り加工、砥石の長寿命化、粗い砥粒の砥石による高精度の仕上げ加工等を可能にすることが開示されている。
Further, in
ところで、特許文献3のように超音波振動を利用した面取り加工は、脆性材料の板状体(ワーク)に対しても、割れや欠けを生じさせることなく、高精度の面取り加工を可能にし、また、砥粒の砥石による高精度の仕上げ加工を可能にすることから加工時間を短縮することができる。また、研削工具の長寿命化により生産コストを低減することができ、砥石のドレス頻度を低減することができることから作業工数も低減することができる。
By the way, the chamfering process using ultrasonic vibration as in
しかしながら、特許文献3のように砥石に超音波振動を付加する場合、砥石が重いために振動が生じ難く、砥石に適切な振動を与えるためには、砥石に対して超音波加振手段から高振動エネルギーの超音波を出力する必要がある。そのため、超音波加振手段の大型化や高消費電力化を招くという問題がある。
However, when ultrasonic vibration is applied to the grindstone as in
また、振動が生じ難い砥石に適切な振動を与えるためには、砥石の種類(砥石の大きさや厚さ等)に適切に対応した特性の超音波加振手段を用いる必要がある。そのため、面取り加工するワークの種類や面取り形状等に応じて砥石の種類を変更した場合には、砥石の種類に応じて超音波加振手段も適切な特性のものに交換する必要がある。 In addition, in order to give an appropriate vibration to a grindstone that does not easily vibrate, it is necessary to use ultrasonic vibration means having a characteristic that appropriately corresponds to the type of grindstone (size, thickness, etc. of the grindstone). Therefore, when the type of grindstone is changed according to the type of workpiece to be chamfered, the chamfered shape, etc., it is necessary to replace the ultrasonic vibration means with an appropriate characteristic according to the type of grindstone.
しかしながら、砥石の種類に応じて超音波加振手段を適切な特性のものに交換できるようにする場合には、高コスト化や作業工数の増加を招くという問題がある。 However, when it is possible to replace the ultrasonic vibration means with an appropriate characteristic according to the type of the grindstone, there is a problem that the cost increases and the number of work steps increases.
一方、超音波加振手段の交換を行えないようにした場合には、超音波振動を適切に与えることができる砥石の種類が制限されてしまい、面取り加工可能なワークの種類や面取り形状が特定のものに限られてしまうという問題がある。 On the other hand, if the ultrasonic vibration means cannot be replaced, the type of grindstone that can properly apply ultrasonic vibration is limited, and the type of chamfering work and the chamfer shape are specified. There is a problem that it is limited to.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、超音波振動を利用したワークの外周部の面取り加工において、超音波加振手段を交換することなく、任意の種類の砥石を用いることができる超音波面取り機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in the chamfering process of the outer peripheral portion of the workpiece using ultrasonic vibration, any type of grindstone is used without replacing the ultrasonic vibration means. An object of the present invention is to provide an ultrasonic chamfering machine.
前記目的を達成するため、本発明に係る超音波面取り機は、回転軸の周りに回転する保持台に保持されて回転する板状体の外周部に回転する砥石を当接させることにより、前記板状体の外周部を面取り加工する超音波面取り機であって、前記面取り加工の実施時において前記板状体に超音波振動を付加する超音波加振手段を備えている。 In order to achieve the above object, an ultrasonic chamfering machine according to the present invention is configured to bring the rotating grindstone into contact with the outer peripheral portion of a rotating plate-like body held by a holding table that rotates around a rotation axis. An ultrasonic chamfering machine for chamfering an outer peripheral portion of a plate-like body, comprising ultrasonic vibration means for adding ultrasonic vibration to the plate-like body when the chamfering is performed.
本発明によれば、板状体に超音波振動を与えて面取り加工を行うため、高精度の面取り加工、砥石の長寿命化、粗い砥粒の砥石による高精度の仕上げ加工等が可能になるとともに、砥石の種類を交換した場合であっても、超音波加振手段を交換することなく適切に板状体を振動させることができる。したがって、生産コストや作業工数を低減することができる。 According to the present invention, since chamfering is performed by applying ultrasonic vibration to the plate-like body, high-precision chamfering, longer life of the grindstone, high-precision finishing with a rough grindstone, and the like are possible. In addition, even if the type of the grindstone is changed, the plate-like body can be vibrated appropriately without exchanging the ultrasonic vibration means. Therefore, production costs and work man-hours can be reduced.
また、本発明において、前記超音波加振手段は、前記板状体を前記回転軸の方向に振動させる態様とすることが望ましい。 In the present invention, it is desirable that the ultrasonic vibration means is configured to vibrate the plate-like body in the direction of the rotation axis.
また、本発明において、前記超音波加振手段は、モータの動力を前記保持台に伝達するシャフトに組み込まれた態様とすることができる。 Moreover, in this invention, the said ultrasonic vibration means can be made into the aspect integrated in the shaft which transmits the motive power of a motor to the said holding stand.
また、本発明において、前記超音波加振手段は、超音波を発生させる超音波振動子と、超音波振動子により発生した超音波の振幅を増加させて前記保持台に伝達するホーンと、から構成された態様とすることができる。 In the present invention, the ultrasonic vibration means includes: an ultrasonic vibrator that generates ultrasonic waves; and a horn that increases the amplitude of ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibrator and transmits the ultrasonic waves to the holding table. It can be set as the comprised aspect.
本発明によれば、超音波振動を利用したワークの外周部の面取り加工において、超音波加振手段を交換することなく、任意の種類の砥石を用いることができる。 According to the present invention, any type of grindstone can be used without chamfering the ultrasonic vibration means in the chamfering process of the outer peripheral portion of the workpiece using ultrasonic vibration.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1、図2は、本発明に係る超音波面取り機の構成を示す正面図と平面図である。 1 and 2 are a front view and a plan view showing a configuration of an ultrasonic chamfering machine according to the present invention.
同図の超音波面取り機50は、超音波振動を利用して、ウェーハや様々な形状の脆性材料の板状体(ワーク)、例えば、サファイヤ、SiC(シリコンカーバイド)、GaN(窒化ガリウム)、LT(タンタル酸リチウム)等の化合物半導体、酸化物のワークの外周部の面取り加工を行う装置である。ただし、必ずしも脆性材料の板状体に限らず、任意材料の板状体の外周部の面取り加工を行うことも可能である。以下において、面取り加工を行うワークをウェーハであるものとして説明する。
The
同図に示すように超音波面取り機50は、ウェーハ送りユニット50Aと研削ユニット50Bとから構成される。
As shown in the figure, the
まず、ウェーハ送りユニット50Aの構成について説明すると、水平に配設されたベースプレート51上には、一対のY軸ガイドレール52、52が所定の間隔をもって敷設される。この一対のY軸ガイドレール52、52上にはY軸リニアガイド54、54、…を介してY軸テーブル56がスライド自在に支持される。
First, the configuration of the
Y軸テーブル56の下面にはナット部材58が固着されており、ナット部材58にはY軸ボールネジ60が螺合される。
A
Y軸ボールネジ60は、一対のY軸ガイドレール52、52の間において、その両端部がベースプレート51上に配設された軸受部材62、62に回動自在に支持されており、その一方端にY軸モータ64が連結される。
Both ends of the Y-
したがって、Y軸モータ64を駆動することによりY軸ボールネジ60が回動し、ナット部材58を介してY軸テーブル56がY軸ガイドレール52、52に沿って水平方向(Y軸方向)にスライド移動する。
Therefore, by driving the Y-
Y軸テーブル56上には、一対のY軸ガイドレール52、52と直交するように一対のX軸ガイドレール66、66が敷設される。この一対のX軸ガイドレール66、66上にはX軸リニアガイド68、68、…を介してX軸テーブル70がスライド自在に支持される。
A pair of
X軸テーブル70の下面にはナット部材72が固着されており、ナット部材72にX軸ボールネジ74が螺合される。
A
X軸ボールネジ74は、一対のX軸ガイドレール66、66の間において、その両端部がX軸テーブル70上に配設された軸受部材76、76に回動自在に支持されており、その一方端に不図示のX軸モータの出力軸が連結される。
Both ends of the
したがって、X軸モータを駆動することによりX軸ボールネジ74が回動し、ナット部材72を介してX軸テーブル70がX軸ガイドレール66、66に沿って水平方向(X軸方向)にスライド移動する。
Accordingly, by driving the X-axis motor, the
X軸テーブル70上には、垂直にZ軸ベース80が立設されており、Z軸ベース80には一対のZ軸ガイドレール82、82が所定の間隔をもって敷設される。この一対のZ軸ガイドレール82、82にはZ軸リニアガイド84、84を介してZ軸テーブル86がスライド自在に支持される。
A Z-
Z軸テーブル86の側面にはナット部材88が固着されており、ナット部材88にZ軸ボールネジ90に螺合される。
A
Z軸ボールネジ90は、一対のZ軸ガイドレール82、82の間において、その両端部がZ軸ベース80に配設された軸受部材92、92に回動自在に支持されており、その下端部にZ軸モータ94の出力軸が連結される。
Both ends of the Z-
したがって、Z軸モータ94を駆動することによりZ軸ボールネジ90が回動し、ナット部材88を介してZ軸テーブル86がZ軸ガイドレール82、82に沿って鉛直方向(Z軸方向)にスライド移動する。
Therefore, by driving the Z-
Z軸テーブル86上にはθ軸モータ96が設置される。このθ軸モータ96の出力軸にはZ軸に平行なθ軸(回転軸θ)を軸心とするθ軸シャフト98が連結されており、このθ軸シャフト98の上端部に吸着テーブル(保持台)10が水平に連結される。
A θ-
面取り加工するウェーハWは、この吸着テーブル10上に載置されて、真空吸着によって保持される。 The wafer W to be chamfered is placed on the suction table 10 and held by vacuum suction.
また、θ軸シャフト98は、詳細を後述するように吸着テーブル10上に載置されたウェーハWに対してθ軸方向の超音波振動を付加する超音波加振手段(超音波加振装置)により構成される。その超音波加振手段により、吸着テーブル10上のウェーハWに対してθ軸シャフト98の回転軸(θ軸)方向の超音波振動が付加されるようになっている。
The θ-
なお、超音波とは、例えば、20kHz以上の周波数の音波を示すと定義され、本実施の形態の超音波加振手段は20kHzの周波数の超音波を出力してウェーハWを20kHzの周波数で振動させる。ただし、20kHz以上の周波数の超音波によりウェーハWを振動させてもよい。また、20kHzよりも低い周波数の音波であっても本実施の形態の超音波面取り機50と同様の効果を有する場合には、その周波数の音波によりウェーハWを振動させてもよく、本明細書における超音波の周波数に該当するものとする。
The ultrasonic wave is defined as, for example, a sound wave having a frequency of 20 kHz or higher, and the ultrasonic vibration unit of the present embodiment outputs an ultrasonic wave having a frequency of 20 kHz to vibrate the wafer W at a frequency of 20 kHz. Let However, the wafer W may be vibrated by ultrasonic waves having a frequency of 20 kHz or higher. In addition, even when the sound wave has a frequency lower than 20 kHz and has the same effect as the
以上のように構成されたウェーハ送りユニット50Aにおいて、吸着テーブル10は、Y軸モータ64を駆動することにより図中Y軸方向に水平移動し、X軸モータを駆動することにより図中X軸方向に水平移動する。そして、Z軸モータ94を駆動することにより図中Z軸方向に垂直移動し、θ軸モータ96を駆動することによりθ軸回りに回転する。
In the
続いて、研削ユニット50Bの構成について説明すると、ベースプレート51上には架台102が設置される。架台102上には外周モータ104が設置されており、この外周モータ104の出力軸にはZ軸に平行な回転軸CHを軸心とする外周スピンドル106が連結される。ウェーハWの外周部を面取り加工する外周研削砥石108(以下、単に砥石108という)は、この外周スピンドル106に着脱可能に装着され、外周モータ104を駆動することにより回転する。
Next, the configuration of the grinding
また、詳細な構成についての説明は省略するが図2に示すように砥石108にウェーハWが接触する加工点に向けてクーラント(研削液)を吐出するノズル121が設けられる。
Although a detailed description of the configuration is omitted, as shown in FIG. 2, a
ここで、砥石108は、面取り加工を行うウェーハ(ワーク)の種類や面取り形状等に応じて所望の種類のものに交換可能である。たとえば、図1に示した砥石108の形態(種類)は、いわゆる総形砥石であり、図3の部分拡大図に示すように、砥石108の外周に、ウェーハWに加工する面取り形状と同じ形状の研削溝110を有する。研削溝110にはダイヤモンド等の砥粒が付着されている。この形態の砥石108の場合、研削溝110にウェーハWの外周部(周縁)を当接することにより、ウェーハWの外周部が面取り加工される。研削溝110の形状は面取り形状に応じて異なる。
Here, the
また、他の形態の砥石108として、図4の部分拡大図に示すように、砥石108の外周に、砥粒が付着された略台形状の研削溝120を有する台形砥石を用いることができる。研削溝120にはダイヤモンド等の砥粒が付着されている。この形態の砥石108の場合、研削溝120の上側のテーパ部分120aにウェーハWの上面側を当接させることにより、ウェーハWの外周部の上面側が面取り加工される。また、研削溝120の下側のテーパ部分120bにウェーハWの下面側を当接させることにより、ウェーハWの外周部の下面側が面取り加工される。この研削溝120の形状も面取り形状に応じて異なる。
Moreover, as shown in the partially enlarged view of FIG. 4, a trapezoidal grindstone having a substantially trapezoidal grinding
さらに、他の形態の砥石108として、図5の部分拡大図に示すように、砥石108の外周部に図3や図4のような形態の研削溝を複数本有する層型砥石を用いることができる。例えば、同図のように2本の研削溝130、132を有する場合に、一方の研削溝を粒度の粗い粗加工用の研削溝とし、他方の研削溝を粒度の細かい仕上げ加工用の研削溝とすることができる。ただし、各研削溝の用途は任意であり、また、研削溝の本数も2本に限らない。
Furthermore, as another type of
以上のごとく構成された超音波面取り機50において、ウェーハWは次のように面取り加工される。
In the
まず、面取り加工の実施前の準備工程として、面取り加工するウェーハWを吸着テーブル10上に載置して吸着保持する。そして、外周モータ104とθ軸モータ96とを駆動して、砥石108と吸着テーブル10とを共に同方向に高速回転させる。例えば、砥石108の回転速度を3000rpmとし、吸着テーブル10の回転速度を、ウェーハWの外周速度が5mm/secとなる速さとする。
First, as a preparatory step before chamfering, the wafer W to be chamfered is placed on the suction table 10 and sucked and held. Then, the outer
また、Z軸モータ94を駆動して吸着テーブル10の高さを調整してウェーハWの高さを砥石108の研削溝110の高さに対応させる。更に、X軸モータを駆動して、ウェーハWの回転軸となるθ軸(回転軸θ)と、砥石108の回転軸CHとのX軸方向の位置を一致させる。
Further, the height of the suction table 10 is adjusted by driving the Z-
更に、超音波加振手段を稼働させてウェーハWを超音波によりθ軸方向に振動させる。例えば、その振動周期は、上述のように20kHzとする。 Further, the ultrasonic vibration means is operated to vibrate the wafer W in the θ-axis direction with ultrasonic waves. For example, the vibration period is 20 kHz as described above.
次に、面取り加工の実施工程として、Y軸モータ64を駆動して、ウェーハWを砥石108に向けて送る。そして、ウェーハWの外周部が砥石108の研削溝110に当接する直前で減速し、その後、低速でウェーハWを砥石108に向けて送る。これにより、ウェーハWは回転軸方向(θ軸方向)に振動しながら、ウェーハWの外周部が砥石108の研削溝110に摺接し、微小量ずつ研削されて面取り加工される。また、ノズル121から加工点に向けてクーラントを吐出し、加工点の冷却と共に、研削屑や砥石の磨耗粉(破砕・脱落した砥粒)の排出を行う。
Next, as a chamfering process, the Y-
そして、ウェーハWの外周部が研削溝110の最深部に到達して所定時間が経過すると面取り加工を終了し、ウェーハWを砥石108から離間する方向に移動させてウェーハWを回収する位置に移動させる。
Then, when a predetermined time has passed after the outer peripheral portion of the wafer W reaches the deepest portion of the grinding
なお、上述の面取り加工の手順は一例であって、他の手順で面取り加工が行われるものであってもよい。 Note that the above-described chamfering process is an example, and the chamfering process may be performed by another procedure.
次に、ウェーハ送りユニット50Aにおけるθ軸シャフト98を構成する超音波加振手段(超音波加振装置)について説明する。
Next, the ultrasonic vibration means (ultrasonic vibration device) constituting the θ-
図6は、超音波加振手段の構成を示した部分断面図である。 FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic vibration means.
同図に示すように超音波加振手段150は、超音波振動子152(超音波振動子ユニット)と、超音波振動子152の上端に連結されるホーン154とを有する。
As shown in the figure, the ultrasonic vibration means 150 includes an ultrasonic transducer 152 (ultrasonic transducer unit) and a
超音波振動子152の下端には、θ軸モータ96の不図示の出力軸(軸部材)の先端が連結され、ホーン154の上端には吸着テーブル10を有するテーブル部200が着脱可能に取り付けられる。
The tip of an output shaft (shaft member) (not shown) of the θ-
また、超音波振動子152とホーン154とは外形が円筒状に形成されており、それらの軸心が鉛直方向と平行なθ軸と同軸上に配置される。これによって、超音波振動子152とホーン154とがθ軸シャフト98を構成し、θ軸モータ96の駆動により、θ軸モータ96の出力軸と共にθ軸を中心にして回転する。
Further, the
なお、超音波加振手段150(超音波振動子152及びホーン154)は、θ軸モータ96とテーブル部200との間のθ軸シャフト98の全体を構成するものでなくてもよく、θ軸シャフト98の一部に組み込まれる形態とすることができる。
The ultrasonic vibration means 150 (the
また、超音波加振手段150(超音波振動子152及びホーン154)、即ち、θ軸シャフト98は、円筒状の外筒部材160の管腔に回動自在に配置される。
Further, the ultrasonic vibration means 150 (the
外筒部材160は、θ軸モータ96の外壁部材などのZ軸テーブル86(図1参照)に対して固定された固定部材に固定され、外筒部材160の軸心がθ軸と同軸上に配置される。
The
外筒部材160の上端部160aは、外径が縮径されると共に内径が拡径されており、その上端部160aの内側にホーン154に形成されたフランジ部154aが嵌入される。そして、その上端部160aにキャップ部材162が外嵌され、フランジ部154aが鉛直方向及び水平方向の移動が規制される。これにより、超音波振動子152とホーン154とが、鉛直方向及び水平方向の移動が規制された状態でθ軸周りに回動自在に外筒部材160に支持される。
The upper end portion 160a of the
超音波振動子152は、下端側から上端側に向けて順に連結された第1金属ブロック170、圧電素子ブロック172、第2金属ブロック174を有する。
The
図では省略するが、圧電素子ブロック172には、その軸心(θ軸)の位置に軸方向に沿って貫通形成されたボルト挿通孔が設けられ、そのボルト挿通穴に結合ボルトが挿通される。そして、その結合ボルトの両端が、第1金属ブロックと第2金属ブロックとに形成されたネジ穴にされている。これによって、第1金属ブロック170と第2金属ブロック174とが、それらの間に圧電素子ブロック172を挟み込んだ状態で連結されている。
Although not shown in the figure, the
第1金属ブロック170は、下端面においてθ軸モータ96の出力軸の先端とネジ結合などによって連結する連結部170aを有する。
The
圧電素子ブロック172は、4つの圧電素子(第1圧電素子172a〜第4圧電素子172d)と4つの電極(第1電極180a〜第4電極180d)とが交互に直列に積層されて構成される。
The
第3電極180cと第4電極180dは、第1圧電素子172a〜第4圧電素子172dの外周面に沿った位置よりも外側に延在する円環状の接続部182c、182dを有する。
The
第1電極180aは第3電極180cの接続部182cに接続されて第3電極180cと同電位に設定されると共に、第3電極180cの接続部182cには外筒部材160の管腔内に配線された電線184の先端のブラシが摺動可能に接触する。
The
第2電極180bは第4電極180dの接続部182dに接続されて第4電極180dと同電位に設定されると共に、第4電極180dの接続部182dには外筒部材160の管腔内に配線された電線185の先端のブラシが摺動可能に接触する。
The
電線184と電線185との間には、不図示の交流電圧供給回路からの所定周波数、所定振幅の交流電圧が印加される。
An AC voltage having a predetermined frequency and amplitude from an AC voltage supply circuit (not shown) is applied between the
これによって、第1圧電素子172a〜第4圧電素子172dの各々に対して交流電圧供給回路からの交流電圧が印加される。
As a result, the AC voltage from the AC voltage supply circuit is applied to each of the first
第1圧電素子172a〜第4圧電素子172dの各々は、印加された交流電圧の周波数に従って伸縮する。これによって、圧電素子ブロック172からは、軸方向(θ軸方向)の超音波振動が発生する。例えば、交流電圧供給回路から電線184と電線185との間に20kHzの周波数の交流電圧が印加され、圧電素子ブロック172から20kHzの超音波振動が発生する。なお、圧電素子ブロック172において積層する圧電素子の数は4つに限らない。
Each of the first
第2金属ブロック174は、圧電素子ブロック172により発生した超音波振動をホーン154に伝達する。
The
第2金属ブロック174の上端部には、ホーン154の下端部とネジ結合するネジ穴174aが形成される。
A
ホーン154は、共振体であり、第2金属ブロック174から伝達された超音波振動の振幅を増加させて上端に連結されたテーブル部200に伝達する。
The
ホーン154の下端面には、ネジ部154bが突出形成されており、そのネジ部154bが第2金属ブロック174のネジ穴174aにネジ結合する。これにより、第2金属ブロック174の上端面、即ち、超音波振動子152の上端面と、ホーン154の下端面が隙間なく接合され、第2金属ブロック174からホーン154へと超音波振動が伝達される。
A
また、ホーン154の軸方向(θ軸方向)の中央付近には、ホーン154に伝達された超音波振動の振幅が最小となるノーダルポイントが存在しており、そのノーダルポイントの位置に、外径が他の部分よりも拡大した上述のフランジ部154aが形成される。フランジ部154aは上述のように外筒部材160の上端部160aに保持される。
In addition, a nodal point where the amplitude of the ultrasonic vibration transmitted to the
ホーン154の上端面には、テーブル部200の円柱状に突出した連結軸202と連結する連結穴154cが形成される。テーブル部200の連結軸202には、ネジ部202aが形成されており、連結穴154cには、その連結軸202のネジ部202aと螺合するネジ部186が設けられる。これによって、ホーン154の上端にテーブル部200が着脱可能に連結され、超音波振動子152からホーン154に伝達した超音波振動がテーブル部200に伝達される。
A
また、ホーン154の内部には吸引管路188が形成されており、連結穴154cの底部に吸引管路188の1つの開口188aが形成され、ホーン154の側面の2箇所に吸引管路188の開口188b、188cが形成される。
Further, a
側面の開口188b、188cには、外筒部材160の管腔内に配設された吸引管190、192と吸引管路188とを接続する管継手194が設けられる。管継手194は、ホーン154のθ軸周りの任意の回転角度において吸引管路188と吸引管190、192とを接続する。
The
吸引管190、192には、不図示の吸引装置が接続されており、吸引装置は、吸引管190、192を負圧にする。
A suction device (not shown) is connected to the
一方、テーブル部200には、連結軸202の下端面から吸着テーブル10の上面まで連通する吸引管路204が形成される。また、吸着テーブル10の上面には、その吸引管路204の上面側の開口204aの位置に連続する複数の溝206が形成される。さらに、ホーン154の連結穴154cには、テーブル部200の連結軸202と連結穴154cの壁面との間の隙間を封止するOリング196が設けられ、その隙間を空気が流れることが防止されている。
On the other hand, a
従って、吸引装置により吸引管190、192の管路内を負圧にすることにより、吸着テーブル10の上面にウェーハWが載置された際に、ホーン154内の吸引管路188、テーブル部200の吸引管路204、及び、吸着テーブル10の上面の溝206が負圧となる。これによって、吸着テーブル10の上面にウェーハWを吸引する力が作用して、ウェーハWが吸着される。そして、ホーン154からテーブル部200に伝達した超音波振動がウェーハWに伝達し、ウェーハWがθ軸方向に振動する。
Therefore, when the wafer W is placed on the upper surface of the suction table 10, the
以上の超音波加振手段150によれば、図3のように、ウェーハWの外周部を砥石108の研削溝110に接触させて面取り加工している際に、ウェーハWにθ軸方向の超音波振動を与えることができる。
According to the ultrasonic vibration means 150 described above, when the outer peripheral portion of the wafer W is chamfered by making contact with the grinding
このように超音波振動を利用した面取り加工によれば、超音波振動を利用しない面取り加工と比較すると次のような効果が得られる。 Thus, according to the chamfering process using ultrasonic vibration, the following effects can be obtained as compared with the chamfering process not using ultrasonic vibration.
(1)ウェーハWの外周部の端面に生じる加工条痕が、周方向(水平方向)ではなく、鉛直方向(ウェーハWの厚さ方向)に斜めに傾いた方向に入るため、加工条痕によるダメージの少ない研削が可能になる。したがって、加工面粗度の向上が図れる。また、砥粒の粗い砥石であっても仕上げ加工を行うことができ、加工時間を短縮することができる。 (1) Since the processing streaks generated on the end surface of the outer peripheral portion of the wafer W are not inclined in the circumferential direction (horizontal direction) but in the oblique direction in the vertical direction (thickness direction of the wafer W), Grinding with less damage is possible. Therefore, the machined surface roughness can be improved. Further, even a grindstone with coarse abrasive grains can be finished and the machining time can be shortened.
(2)加工点においてウェーハWと砥石108とが常に接触することなく離れるため、加工点に効果的にクーラントを供給することができる。したがって、砥石108の寿命が延びる。また、研削屑や砥石の磨耗粉(破砕・脱落した砥粒)の加工点からの排出性が向上し、目詰まりが起こり難くなるため、砥石108のドレス頻度を低減し、又は、ドレスを不要にすることができる。
(2) Since the wafer W and the
更に、砥石108の研削力の低下が防止されるため、加工速度の向上が図れると共に、砥粒の細かい砥石による研削が可能になり加工面粗度の向上が図れる。
Further, since the reduction of the grinding force of the
(3)砥石108の回転による研削だけでなく、ウェーハWの上下動による研削も行われるため、砥石108にかかる負荷が分散される。したがって、砥粒の脱落が大幅に減少する。このことも、砥石の目詰まりを起こり難くするという効果に寄与しており、砥石108のドレス頻度の低減、又は、ドレスの不要化を可能にする。
(3) Since not only grinding by rotation of the
また、本実施の形態のようにウェーハWに超音波振動を付加した面取り加工によれば、砥石108に超音波振動を付加した面取り加工と比較すると次のような効果が得られる。
Further, according to the chamfering process in which ultrasonic vibration is applied to the wafer W as in the present embodiment, the following effects are obtained as compared with the chamfering process in which ultrasonic vibration is applied to the
(1)砥石108は重く、例えば、3〜4kg程度の重量がある(直径290mm、厚さ20mm程度の砥石を想定)。そのため、砥石108を超音波により適切に振動させることは困難であり、砥石108を振動させるためには、砥石108の大きさ(直径)や厚さを考慮して超音波加振手段を設計する必要がある。したがって、砥石108を異なる種類のものに交換した場合、例えば、図3のように研削溝が1つのものから図5のように研削溝が複数のものに交換した場合には、超音波加振手段も砥石108の種類に対応した特性のものに交換する必要がある。
(1) The
一方、ウェーハWは軽く、数十グラム程度である(直径300mm、厚さ数μm程度のウェーハを想定)。また、テーブル部200も500〜600g程度の重量にすることができ、ウェーハWとテーブル部200とを併せても砥石108よりも十分に軽い。そのため、砥石108に比べてウェーハWを超音波により振動させることは容易である。
On the other hand, the wafer W is light and about several tens of grams (assuming a wafer having a diameter of about 300 mm and a thickness of about several μm). Further, the
したがって、本実施の形態のようにウェーハWを超音波により振動させる場合には、ウェーハWやテーブル部200を異なる種類のものに交換した場合であっても、超音波加振手段150を交換することなく、同一のものでウェーハWを適切に振動させることができる。また、砥石108を異なる種類のものに交換した場合であっても、それには全く影響を受けないため、超音波加振手段150を交換する必要がない。
Therefore, when the wafer W is vibrated by ultrasonic waves as in the present embodiment, the ultrasonic vibration means 150 is replaced even when the wafer W and the
以上のことから、生産コストや作業工数の低減を図ることができる。また、従来から使用されている砥石を設計変更することなく使用することができる。 From the above, it is possible to reduce production costs and work man-hours. Moreover, the grindstone conventionally used can be used without changing the design.
(2)上述のようにウェーハWとテーブル部200とを併せても砥石108よりも十分に軽い。そのため、ウェーハWを振動させるために必要な振動エネルギーが砥石108を振動させる場合よりも小さい。従って、超音波加振手段150を小さくすることができ、装置の小型化、低消費電力化低を図ることができる。
(2) As described above, even if the wafer W and the
10…吸着テーブル、50…超音波面取り機、50A…ウェーハ送りユニット、50B…研削ユニット、56…Y軸テーブル、70…X軸テーブル、86…Z軸テーブル、96…θ軸モータ、98…θ軸シャフト、104…外周モータ、106…外周スピンドル、108…外周研削砥石(砥石)、110、120、130、132…研削溝、121…ノズル、150…超音波加振手段、152…超音波振動子、154…ホーン、160…外筒部材、162…キャップ部材、170…第1金属ブロック、172…圧電素子ブロック、172a…第1圧電素子、172b…第2圧電素子、172c…第3圧電素子、172d…第4圧電素子、174…第2金属ブロック、200…テーブル部、202…連結軸、W…ウェーハ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記面取り加工の実施時において前記板状体に超音波振動を付加する超音波加振手段を備えた超音波面取り機。 An ultrasonic chamfering machine for chamfering the outer peripheral portion of the plate-like body by bringing a rotating grindstone into contact with the outer peripheral portion of the plate-like body rotating and held by a holding table that rotates around a rotation axis. ,
The ultrasonic chamfering machine provided with the ultrasonic vibration means which adds ultrasonic vibration to the said plate-shaped object at the time of implementation of the said chamfering process.
The ultrasonic vibration means comprises an ultrasonic vibrator that generates ultrasonic waves, and a horn that increases the amplitude of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibrator and transmits the ultrasonic waves to the holding table. 2. The ultrasonic chamfering machine according to 2 or 3.
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