JP6266414B2 - Grinding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、研削装置に関し、特に、研削加工対象となる板状ワークの被加工面に対して研削砥石で研削加工を施す研削装置に関する。 The present invention relates to a grinding apparatus, and more particularly, to a grinding apparatus that performs grinding with a grinding wheel on a work surface of a plate-like workpiece to be ground.
従来、被加工物を研削する研削装置として、研削ホイールに環状に配列された研削砥石の一部を被加工物に接触させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この研削装置においては、研削加工に伴って発生する研削屑が研削砥石に目詰まりする現象を回避すべく、被加工物に接触していない部分の研削砥石に対して洗浄水を供給し、研削砥石の冷却及び洗浄を行っている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a grinding apparatus that grinds a workpiece, one in which a part of a grinding wheel arranged in a ring on a grinding wheel is brought into contact with the workpiece is known (for example, see Patent Document 1). In this grinding apparatus, in order to avoid the phenomenon that grinding debris generated in the grinding process is clogged in the grinding wheel, cleaning water is supplied to the grinding wheel in a portion not in contact with the workpiece to perform grinding. The grinding stone is cooled and cleaned.
また、サファイアや炭化ケイ素(SiC)などの硬度が高い被加工物に対する研削加工精度を確保すべく、研削砥石の刃を目立てするためにドレッシング処理を行いながら研削加工を施す研削装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。この研削装置においては、被加工物に接触していない部分の研削砥石にドレッシング用砥石を接触させてドレッシング処理を行っている。しかしながら、研削加工に適した研削ホイールの回転数(例えば、2000〜4000min−1)と、ドレッシング処理に適した研削ホイールの回転数(例えば、1000〜1500min−1)とは必ずしも同一ではない。このため、研削加工に適した回転数で研削ホイールを回転させる場合には、適切に研削砥石をドレッシングすることができない事態も想定される。 In addition, a grinding apparatus that performs grinding while performing dressing processing to sharpen the blade of a grinding wheel has been proposed in order to ensure grinding accuracy for a workpiece having high hardness such as sapphire and silicon carbide (SiC). (For example, refer to Patent Document 2). In this grinding apparatus, dressing is performed by bringing a dressing grindstone into contact with a portion of the grindstone that is not in contact with the workpiece. However, the number of rotations of the grinding wheel suitable for grinding (for example, 2000 to 4000 min −1 ) and the number of rotations of the grinding wheel suitable for dressing (for example, 1000 to 1500 min −1 ) are not necessarily the same. For this reason, when rotating a grinding wheel with the rotation speed suitable for grinding, the situation which cannot dress a grinding wheel appropriately is also assumed.
一方、研削砥石を用いた研削加工の効率化を図るべく、被加工物に対する研削砥石の接触面を加熱し、加熱された研削砥石による熱加工及び機械加工の複合的な研削加工を実施する研削装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この研削装置においては、被加工物を保持する保持面の反対側(保持面を挟んで被加工物の反対側)から被加工物に対して透過性を有する波長のレーザー光線を研削砥石に照射することで研削砥石の接触面を加熱している。 On the other hand, in order to improve the efficiency of grinding using a grinding wheel, grinding is performed by heating the contact surface of the grinding wheel to the workpiece and performing a combination of thermal processing and machining by the heated grinding wheel. An apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In this grinding apparatus, the grinding wheel is irradiated with a laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece from the opposite side of the holding surface that holds the workpiece (the opposite side of the workpiece across the holding surface). In this way, the contact surface of the grinding wheel is heated.
しかしながら、上述した特許文献3記載の研削装置においては、被加工物を保持する保持テーブル(チャックテーブル)をレーザー光線が透過できるように透明部材で構成する必要があり、保持テーブルの製造に要するコストが上昇する。この結果、研削装置の製造コストが上昇してしまう。
However, in the above-described grinding apparatus described in
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、研削装置の製造コストの上昇を抑制しつつ、硬度の高い被加工物に対して効率的な研削加工を施すことができる研削装置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 a grinding apparatus capable of efficiently grinding a workpiece having high hardness while suppressing an increase in manufacturing cost of the grinding apparatus. The purpose is to provide.
本発明に係る研削装置は、板状ワークを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルが保持する板状ワークを研削する研削砥石を環状に配列させた研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、研削手段をチャックテーブルに接近および離反する研削送り手段と、研削砥石が板状ワークに接触する研削砥石の接触面にレーザーを照射させるレーザー照射手段と、を備える研削装置であって、レーザー照射手段は、チャックテーブルに保持される板状ワークの被加工面側から板状ワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線を放射する発光部と、発光部から放射されたレーザー光線を集光する集光レンズと、を備え、レーザー照射手段から放射され板状ワークを透過したレーザー光線を板状ワークの被保持面を保持する保持面の一部で反射させ、研削砥石の接触面に照射して接触面をレーザー加工すると共に研削砥石で板状ワークの機械加工を実施することを特徴とする。 A grinding apparatus according to the present invention includes a chuck table for holding a plate-like workpiece, a grinding means for rotatably mounting a grinding wheel in which grinding wheels for grinding the plate-like workpiece held by the chuck table are annularly arranged, and grinding A grinding apparatus comprising: grinding feed means for approaching and moving away from the chuck table; and laser irradiation means for irradiating a laser on a contact surface of the grinding wheel where the grinding wheel comes into contact with the plate-like workpiece, wherein the laser irradiation means is A light emitting unit that emits a laser beam having a wavelength that is transmissive to the plate-like workpiece from the processing surface side of the plate-like workpiece held by the chuck table, and a condenser lens that collects the laser beam emitted from the light emitting unit And a laser beam emitted from the laser irradiating means and transmitted through the plate-like workpiece is a holding surface for holding the held surface of the plate-like workpiece. In is reflected, which comprises carrying out the machining of the workpiece plate with the grinding wheel with laser machining the contact surface by irradiating the contact surfaces of the grinding wheel.
上記研削装置においては、板状ワークの被加工面側にレーザー光線を放射するレーザー照射手段を配置し、レーザー光線を板状ワークの被保持面を保持する保持面の一部で反射させて研削砥石に照射している。このため、板状ワークを保持するチャックテーブルを透明材料等で構成する必要がなく、レーザー光線を研削砥石に照射することができる。これにより、チャックテーブルの製造コストの上昇を抑制でき、結果として研削装置の製造コストの上昇を抑制することができる。また、研削砥石に対するレーザー光線の照射により、研削砥石の接触面をレーザー加工すると共にレーザー加工した研削砥石で板状ワークに対して機械加工を施している。これにより、熱加工及び機械加工の複合的な研削加工を実施でき、硬度の高い被加工物であっても効率的に研削加工を施すことができる。この結果、研削装置の製造コストの上昇を抑制しつつ、硬度の高い被加工物に対して効率的な研削加工を施すことが可能となる。 In the grinding apparatus, a laser irradiation unit that emits a laser beam is disposed on the processing surface side of the plate-shaped workpiece, and the laser beam is reflected by a part of the holding surface that holds the surface to be held of the plate-shaped workpiece to be applied to the grinding wheel. Irradiating. For this reason, it is not necessary to comprise the chuck table which hold | maintains a plate-shaped workpiece with a transparent material etc., and a laser beam can be irradiated to a grinding wheel. Thereby, an increase in the manufacturing cost of the chuck table can be suppressed, and as a result, an increase in the manufacturing cost of the grinding apparatus can be suppressed. Further, the contact surface of the grinding wheel is laser processed by irradiating the grinding wheel with a laser beam, and the plate-like workpiece is machined with the laser-grinding grinding wheel. Thereby, the complex grinding process of a heat processing and machining can be implemented, and even if it is a workpiece with high hardness, it can grind efficiently. As a result, it is possible to efficiently grind the workpiece having high hardness while suppressing an increase in manufacturing cost of the grinding apparatus.
例えば、上記研削装置において、レーザー照射手段は、集光レンズとして、発光部から放射されたレーザー光線を線形状に集光するシリンドリカルレンズを備える。この構成によれば、発光部から放射されたレーザー光線が線形状に集光されることから、レーザー光線の焦点距離を調整し易くできる。これにより、板状ワークに対する研削砥石の接触面に適切にレーザー光線の焦点を調整でき、接触面を効果的に加熱することが可能となる。 For example, in the above grinding apparatus, the laser irradiation means includes a cylindrical lens that condenses the laser beam emitted from the light emitting portion into a linear shape as a condensing lens. According to this configuration, since the laser beam emitted from the light emitting unit is condensed into a linear shape, the focal length of the laser beam can be easily adjusted. Thereby, the focus of a laser beam can be appropriately adjusted to the contact surface of the grinding wheel with respect to a plate-shaped workpiece | work, and it becomes possible to heat a contact surface effectively.
本発明によれば、研削装置の製造コストの上昇を抑制しつつ、硬度の高い被加工物に対して効率的な研削加工を施すことが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to perform an efficient grinding process with respect to a workpiece with high hardness, suppressing the raise of the manufacturing cost of a grinding device.
以下、本発明の複数の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、サファイアや炭化ケイ素(SiC)など硬度の高い被加工物としての板状ワーク(半導体ウエーハ)を研削して所定の厚みに加工する研削装置について説明する。しかしながら、本発明に係る研削装置における被加工物の材質については、これらに限定されるものではなく適宜変更が可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a grinding apparatus that grinds a plate-shaped workpiece (semiconductor wafer) as a workpiece having high hardness such as sapphire or silicon carbide (SiC) to a predetermined thickness will be described. However, the material of the workpiece in the grinding apparatus according to the present invention is not limited to these and can be appropriately changed.
(第1の実施の形態)
図1及び図2は、第1の実施の形態に係る研削装置1の要部構成を示す模式図である。図1においては研削装置1を側方から示し、図2においては研削装置1を上方から示している。なお、図1及び図2においては、説明の便宜上、研削装置1における研削加工に関する構成要素のみを示している。また、図2においては、図1に示す一部の構成要素の一部(後述する研削送り手段4及びレーザー照射手段5の発光部51)を省略している。
(First embodiment)
FIG.1 and FIG.2 is a schematic diagram which shows the principal part structure of the
図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る研削装置1は、チャックテーブル2と、研削手段3と、研削送り手段4と、レーザー照射手段5とを含んで構成される。なお、図1及び図2には省略しているが、研削装置1は、これらの構成要素に加え、研削加工前や研削加工後の板状ワークWを搬送する搬送手段等の通常の研削装置が備える構成要素を備えるものとする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
チャックテーブル2は、板状ワークW(より具体的には、板状ワークWの被保持面)を保持する保持面21を有する。保持面21は、平面視にて円形状を有しており(図2参照)、例えば、ポーラスセラミック材により構成されている。この保持面21は、図示しない吸引源に接続されており、板状ワークWを吸引保持可能に構成される。また、チャックテーブル2は、図示しない回転駆動機構に接続され、この回転駆動機構により保持面21に板状ワークWを保持した状態で回転される。
The chuck table 2 has a
保持面21の中央近傍には、保持面21の一部を構成する反射面22が設けられている。反射面22は、平面視にて円形状を有しており(図2参照)、例えば、保持面21の上面に金(Au)、アルミニウム(Al)などの誘電体多層膜をコーティングすることで形成される。例えば、反射面22は、保持面21の上面に露出するように配置され、レーザー照射手段5から放射されたレーザー光線を後述する研削砥石311に反射する役割を果たす。なお、反射面22は、保持面21の上面に金(Au)、アルミニウム(Al)などの金属薄板を埋設することにより形成するようにしても良い。なお、この反射面22によるレーザー光線の反射態様の詳細については後述する。
In the vicinity of the center of the
研削手段3は、チャックテーブル2が保持する板状ワークWを研削する研削ホイール31と、この研削ホイール31が下端部に回転可能に装着される回転スピンドル32とを有する。研削ホイール31は、平面視にて円形状を有しており(図2参照)、その下面には複数の研削砥石311が設けられている。これらの研削砥石311は、研削ホイール31の外周縁に環状に配列されている。例えば、研削砥石311は、ダイヤモンドの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る。回転スピンドル32は、図示しない回転駆動機構に接続され、この回転駆動機構により研削ホイール31を回転可能に構成される。
The grinding means 3 has a grinding
研削送り手段4は、研削手段3の回転スピンドル32の一部に取り付けられ、研削手段3(より具体的には、研削ホイール31)をチャックテーブル2に対して接近及び離反させる。より具体的には、研削送り手段4は、研削砥石311で板状ワークWを所定厚みに研削加工する際にチャックテーブル2(より具体的には、チャックテーブル2に保持された板状ワークW)に対して研削手段3を接近させる。一方、チャックテーブル2に対する板状ワークWの搬入又は搬出の際にチャックテーブル2から研削手段3を離反させる。
The grinding feed means 4 is attached to a part of the
レーザー照射手段5は、発光部51及び集光レンズ52を含んで構成され、チャックテーブル2の上方側(研削手段3側)の領域に配置される。発光部51は、研削砥石311による研削加工位置の斜め上方側であって、その光軸方向(図2に示す左右方向)が研削ホイール31の径方向と平行となる位置に配置される。発光部51は、チャックテーブル2に保持される板状ワークWの被加工面(図1に示す上面)側から板状ワークWに対して透過性を有し、反射面22にて反射する波長のレーザー光線を放射する。例えば、発光部51から照射されるレーザー光線は、波長が515nm、パワーが約20W、パルス幅が約8ps、繰り返し周波数が200kHzに設定される。
The
集光レンズ52は、発光部51と板状ワークWとの間に配置され、発光部51から放射されたレーザー光線を集光する。例えば、集光レンズ52は、発光部51から放射されたレーザー光線を線形状に集光するシリンドリカルレンズで構成される。第1の実施の形態においては、集光レンズ52がシリンドリカルレンズで構成される場合について説明する。しかしながら、レーザー照射手段5に適用される集光レンズ52については、シリンドリカルレンズに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、凸レンズやトーリックレンズなどを集光レンズ52として使用することができる。
The
発光部51から放射されたレーザー光線は、集光レンズ52により集光された後、板状ワークWを透過してチャックテーブル2(保持面21)に到達する。チャックテーブル2に到達したレーザー光線は、反射面22によって反射され、研削砥石311における板状ワークWとの接触面311aに照射される。このレーザー光線の照射により、研削砥石311の接触面311aがレーザー加工され、レーザー加工された研削砥石311による熱加工と機械加工の複合的な加工が実施される。
The laser beam emitted from the
集光レンズ52は、発光部51から放射されたレーザー光線を保持面21の中央に設けられた反射面22に集光する。この場合において、集光レンズ52は、研削砥石311の接触面311aの全体に照射されるように、発光部51から放射されたレーザー光線の焦点距離を調整する。より具体的には、集光レンズ52は、研削砥石311の接触面311aの内側部分に照射されるレーザー光線の焦点距離を長くする一方、接触面311aの外側部分に照射されるレーザー光線の焦点距離を短くする。
The condensing
レーザー光線の焦点距離を調整するため、集光レンズ52は、図1に示すように、発光部51からのレーザー光線における光軸に対して垂直な方向に延在するように配置される。集光レンズ52は、例えば、集光レンズ52の延在方向から見て、発光部51側が円弧形状を有する一方、板状ワークW側が平面形状を有している(図3A参照)。また、集光レンズ52は、側面視にて上端部(研削手段3側の端部)近傍の断面のR形状が小さく、下端部近傍の断面のR形状が大きく構成されている。
In order to adjust the focal length of the laser beam, the
ここで、本実施の形態に係る研削装置1が備える集光レンズ52の構成と、レーザー照射手段5による焦点距離について説明する。図3Aは、本実施の形態に係る研削装置1が有する集光レンズ52の構成及びレーザー照射手段5による焦点距離の説明図である。図3Bにおいては、説明の便宜上、参考例に係るレーザー照射手段5´を示している。
Here, the structure of the condensing
図3Aに示すように、集光レンズ52には、板状ワークW側に平坦面52aが設けられる一方、発光部51側に円弧形状面52bが設けられている。また、集光レンズ52には、上端部に第1R形状部521が設けられる一方、下端部に第1R形状部521よりも大きいR形状を有する第2R形状部522が設けられている。集光レンズ52は、第1R形状部521から第2R形状部522に向けてR形状が次第に大きくなるように構成されている。
As shown in FIG. 3A, the condensing
このような構成を有する集光レンズ52において、発光部51から放射されたレーザー光線の焦点距離は、集光レンズ52に入射する位置に応じて変化する。例えば、集光レンズ52の上端部に入射されたレーザー光線は、第1R形状部521により集光され、第1R形状部521から長さa1の位置で焦点が定まる。一方、集光レンズ52の下端部に入射されたレーザー光線は、第2R形状部522により集光され、第2R形状部522から長さb1の位置で焦点が定まる。ここで、長さa1は、長さb1よりも大きい。このため、集光レンズ52の上端部に入射されたレーザー光線は、下端部に入射されたレーザー光線よりも遠い位置で焦点が定まる。
In the condensing
このような構成を有する集光レンズ52を使用することにより、発光部51から放射されたレーザー光線が接触面311aに照射される位置を調整することができる。より具体的には、集光レンズ52の第1R形状部521に入射されたレーザー光線を接触面311aの内側部分(すなわち、集光レンズ52から遠い部分)に照射することができ、第2R形状部522に入射されたレーザー光線を接触面311aの外側部分(すなわち、集光レンズ52に近い部分)に照射することができる。これにより、接触面311aの全体(研削ホイール31の径方向の全体)を均一にレーザー加工することが可能となる。
By using the condensing
図3Bにおいては、集光レンズ52´の上端部及び下端部に同一のR形状を有する第3R形状部523a、523bが設けられた場合について示している。このような構成を有する集光レンズ52´において、発光部51´から放射されたレーザー光線の焦点距離は、集光レンズ52´に入射する位置に関わらず同一である。例えば、集光レンズ52´の上端部に入射されたレーザー光線は、第3R形状部523aにより集光され、第3R形状部523aから長さa2の位置で焦点が定まる。一方、集光レンズ52´の下端部に入射されたレーザー光線は、第3R形状部523bにより集光され、第3R形状部523bから長さb2の位置で焦点が定まる。ここで、長さa2と長さb2とは同一の長さである。このため、集光レンズ52´に入射されたレーザー光線は、入射された位置に関わらず同一長さの位置で焦点が定まる。
FIG. 3B shows a case where third R-shaped
このような構成を有する集光レンズ52´を使用する場合、発光部51´から放射されたレーザー光線の焦点距離が同一であるため、研削砥石311の接触面311aの略同一の位置に照射される。このため、研削砥石311の接触面311aのうち、特定部分のみが局所的にレーザー加工されることとなる。
When the condensing
なお、以上の説明において、集光レンズ52は、研削砥石311の接触面311aの内側部分に照射されるレーザー光線の焦点距離を長くする一方、接触面311aの外側部分に照射されるレーザー光線の焦点距離を短くすべく、上端部(研削手段3側の端部)のR形状が小さく、下端部のR形状が大きく構成される場合について示している(図3A参照)。しかしながら、上記のように焦点距離を調整可能とすることを前提として、集光レンズ52の形状は適宜変更が可能である。
In the above description, the condensing
例えば、図9に示すように、集光レンズ52の板状ワークW側に、連続的に断面積が変化する長方形状部524(図9に便宜上示す斜線部分)を備えるようにしてもよい。なお、この長方形状部524の断面積は、集光レンズ52の上端部(第1R形状部521)から下端部(第2R形状部522)に向かうに連れて小さくなる。このように長方形状部524を有する場合においても、図3Aに示す集光レンズ52と同様に、研削砥石311の接触面311aの内側部分に照射されるレーザー光線の焦点距離を長くする一方、接触面311aの外側部分に照射されるレーザー光線の焦点距離を短くすることができる(すなわち、長さa4は、長さb1よりも大きい)。
For example, as shown in FIG. 9, a rectangular portion 524 (hatched portion shown for convenience in FIG. 9) whose cross-sectional area continuously changes may be provided on the plate-like workpiece W side of the
以下、本実施の形態に係る研削装置1における研削加工時の動作について説明する。研削加工時においては、まず、研削送り手段4により研削手段3がチャックテーブル2から離反され、図示しない搬送手段によりチャックテーブル2に対して板状ワークWが搬入される。そして、板状ワークWが保持面21に載置された後、研削送り手段4により研削手段3がチャックテーブル2に対して接近される。その際、回転駆動機構からチャックテーブル2及び研削手段3に対して駆動力が供給され、チャックテーブル2及び研削ホイール31が同一方向(図2における時計回り方向)に回転駆動される。
Hereinafter, the operation | movement at the time of the grinding process in the grinding
研削ホイール31に設けられた研削砥石311が板状ワークWに接触するタイミング(或いは、接触する一定時間前のタイミング)において、レーザー発光手段5の発光部51からレーザー光線が放射される。発光部51から放射されたレーザー光線は集光レンズ52により集光され、板状ワークWを透過してチャックテーブル2の反射面22に到達する。そして、反射面22により反射されたレーザー光線が研削砥石311の接触面311aに照射される。このようなレーザー光線の照射により研削砥石311の接触面311aがレーザー加工される。そして、このようにレーザー加工に伴い接触面311aが加熱された状態で板状ワークWに対する研削加工が実施される。
At the timing when the
この研削加工においては、研削砥石311の接触面311aをレーザー加工すると共にレーザー加工に伴い加熱した研削砥石311で板状ワークWに対して機械加工が施される。言い換えると、板状ワークWに対して熱加工及び機械加工の複合的な研削加工が施される。このような研削加工により板状ワークWが所定の厚み寸法に到達すると研削加工が停止される。そして、研削送り手段4で研削手段3がチャックテーブル2から離反された後、図示しない搬送手段により板状ワークWがチャックテーブル2から搬出される。
In this grinding process, the
以上説明したように、本実施の形態に係る研削装置1においては、板状ワークWの被加工面側にレーザー照射手段5(発光部51及び集光レンズ52)を配置し、レーザー光線を板状ワークWのチャックテーブル2の保持面21の一部である反射面22で反射させて研削砥石311に照射している。このため、従来の研削装置のように板状ワークWを保持するチャックテーブル2を透明材料等で構成することが不要となり、研削装置1の製造コストの上昇を抑制することができる。
As described above, in the
また、本実施の形態に係る研削装置1においては、研削砥石311に対するレーザー光線の照射により、研削砥石311の接触面311aをレーザー加工すると共に、レーザー加工に伴って加熱した研削砥石311で板状ワークWに対して機械加工を施すことができる。これにより、熱加工及び機械加工の複合的な研削加工を実施できる。このため、板状ワークWの被加工面も加熱でき、板状ワークWを加工され易くした状態で機械加工を施すことができ、硬度の高い被加工物であっても効率的に研削加工を施すことができる。
Further, in the
さらに、本実施の形態に係る研削装置1においては、板状ワークWの被加工面側にレーザー照射手段5(発光部51及び集光レンズ52)が配置されることから、レーザー照射手段5をチャックテーブル2の周辺の任意の位置に配置することができる。これにより、例えば、レーザー照射手段5をチャックテーブル2の内側に配置する構成と比較して、研削装置1の設計の自由度を確保することができる。
Further, in the
さらに、本実施の形態に係る研削装置1においては、集光レンズ52としてシリンドリカルレンズを備えている。集光レンズ52としてシリンドリカルレンズを使用することにより、発光部51から放射されたレーザー光線を線形状に集光することができる。これにより、レーザー光線の焦点距離を調整し易くできる。このため、板状ワークWに対する研削砥石311の接触面311aに適切にレーザー光線の焦点を定めることができ、接触面311aを効果的に加熱することが可能となる。
Furthermore, the grinding
特に、本実施の形態に係る研削装置1においては、シリンドリカルレンズを光軸方向に垂直に延在するように配置し、一端部(上端部)のR形状を他端部(下端部)よりも小さく構成している。これにより、シリンドリカルレンズに入射したレーザー光線の位置に応じて焦点距離を調節でき、研削砥石311の接触面311aの全体をレーザー加工することが可能となる。
In particular, in the
なお、上記実施の形態においては、集光レンズ52(シリンドリカルレンズ)の円弧形状面52bの頂部が、それぞれ第1R形状部521及び第2R形状部522の幅方向の中央に配置される場合について示している(図3A参照)。しかしながら、集光レンズ52の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、図4に示すように、円弧形状面52bの頂部を第1R形状部521及び第2R形状部522の幅方向の一方側に寄せて配置するようにしても良い。このように変更した場合でも、上記実施の形態と同様に、第1R形状部521により定められる焦点までの長さa3は、第2R形状部522により定められる焦点までの長さb3よりも大きい。この場合には、発光部51から放射されるレーザー光線の焦点位置を、集光レンズ52の幅方向に調整することができる。このため、円弧形状面52bの頂部の位置を調整することにより、発光部51及び/又は集光レンズ52の位置を柔軟に選択することができる。
In the above embodiment, the case where the tops of the arc-shaped
また、上記実施の形態においては、研削砥石311による研削加工位置の斜め上方側であって、その光軸方向(図2に示す左右方向)が研削ホイール31の径方向と平行となる位置にレーザー照射手段5(発光部51及び集光レンズ52)を配置している。この場合、反射面22を反射して研削砥石311の接触面311aに到達するまでの光路に差異(光路差)が生じる。このため、この光路差を吸収すべく、集光レンズ52の上端部(研削手段3側の端部)のR形状が小さく、下端部のR形状が大きく構成されている。しかしながら、レーザー照射手段5の構成及び配置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
Further, in the above-described embodiment, the laser beam is positioned at a position obliquely above the grinding position by the
例えば、図5及び図6に示すように、研削砥石311による研削加工位置の斜め上方側であって、その光軸方向(図6に示す左右方向)が研削ホイール31の径方向と直交する位置にレーザー照射手段5(発光部51及び集光レンズ52)を配置するようにしてもよい。そして、研削ホイール31の径方向に直交するようにレーザー光線を照射させ、研削ホイール31の径方向に集光レンズ52で集光した線状の集光部分Lを接触面311aに位置付けるようにしてもよい(図6参照)。この場合には、反射面22を反射して研削砥石311の接触面311aに到達するまでの光路差が生じない。このため、上記実施の形態のように、集光レンズ52の上下端部のR形状に差異を設ける必要はない。例えば、集光レンズ52は、図5に示すように、板状ワークW側を平面とし、発光部51側を凸形状とした平凸レンズで構成することができる。
For example, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, a position that is obliquely above the grinding position by the
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態に係る研削装置1においては、チャックテーブル2の保持面21の一部を構成する反射面22でレーザー照射手段5からのレーザー光線を反射させ、研削砥石311の接触面311aに照射させている。第2の実施の形態に係る研削装置においては、板状ワークWを保護する保護部材の保持面の一部でレーザー照射手段5からのレーザー光線を反射させ、研削砥石311の接触面311aに照射させる点で第1の実施の形態に係る研削装置1と相違する。
(Second Embodiment)
In the
以下、第2の実施の形態に係る研削装置の構成について、第1の実施の形態に係る研削装置1との相違点を中心に説明する。なお、以下においては、第1の実施の形態に係る研削装置1と共通する構成について同一の符号の先頭に「1」を付与し、適宜その説明及び図示を省略する。
Hereinafter, the configuration of the grinding apparatus according to the second embodiment will be described focusing on differences from the grinding
図7は、本実施の形態に係る研削装置11によって研削される板状ワークWの斜視図を示している。なお、図7においては、結晶方位を示す切り欠き(ノッチ)を有する板状ワークWについて示している。図7に示すように、本実施の形態に係る研削装置11によって研削される板状ワークWは、その表面W1が保護部材Pの表面P1に接着剤を介して貼着され、裏面W2が露出した状態で配置される。この場合において、保護部材Pの表面P1は、板状ワークWの被保持面である表面W1を保持する保持面を構成する。 FIG. 7 shows a perspective view of a plate-like workpiece W to be ground by the grinding apparatus 11 according to the present embodiment. FIG. 7 shows a plate-like workpiece W having a notch indicating a crystal orientation. As shown in FIG. 7, the plate-like workpiece W to be ground by the grinding apparatus 11 according to the present embodiment has its front surface W1 adhered to the front surface P1 of the protective member P via an adhesive, and the rear surface W2 is exposed. Placed in the state. In this case, the surface P1 of the protection member P constitutes a holding surface that holds the surface W1 that is the surface to be held of the plate-like workpiece W.
保護部材Pは、例えば、ガラス等の透明部材によって円板形状に形成され、搬送時における板状ワークWの破損や変形を防止するものである。本実施の形態に係る研削装置11においては、この保護部材Pの表面P1の一部に円形状の反射面122を設けている。この反射面122は、例えば、第1の実施の形態に係る反射面22と同様に、金(Au)、アルミニウム(Al)などの誘電体多層膜や金属薄板で構成される。板状ワークWが保護部材Pに接着された状態において、反射面122は板状ワークWの中央に対応する位置に配置される。
The protection member P is formed in a disk shape by a transparent member such as glass, for example, and prevents the plate-like workpiece W from being damaged or deformed during conveyance. In the grinding apparatus 11 according to the present embodiment, a
本実施の形態に係る研削装置11は、チャックテーブル2の保持面21に反射面22が形成されていない点で第1の実施の形態に係る研削装置1と相違する。その他の構成要素(研削手段3、研削送り手段4及びレーザー照射手段5)については、第1の実施の形態に係る研削装置1と共通する。また、本実施の形態に係る研削装置11における研削加工時の動作についても、第1の実施の形態に係る研削装置1の動作と共通する。
The grinding apparatus 11 according to the present embodiment is different from the grinding
本実施の形態に係る研削装置11で研削加工を行う場合、保護部材Pに貼着された板状ワークWがチャックテーブル2に配置される。この場合、板状ワークWは、保護部材Pを介してチャックテーブル2に保持される。チャックテーブル2の保持面21に保持された状態において、保護部材Pの反射面122は、平面視にて第1の実施の形態に係る反射面22と同等の位置に配置される。このため、研削加工時にレーザー照射手段5の発光部51から放射され、板状ワークWを透過したレーザー光線は、反射面122で反射されて研削砥石311の接触面311aに照射される。このレーザー光線の照射によるレーザー加工に伴い加熱された状態の接触面311aにより板状ワークWに対する研削加工が実施される。このため、本実施の形態に係る研削装置11においても、第1の実施の形態に係る研削装置1と同様の効果を得ることができる。
When grinding is performed by the grinding apparatus 11 according to the present embodiment, the plate-like workpiece W adhered to the protective member P is disposed on the chuck table 2. In this case, the plate-like workpiece W is held on the chuck table 2 via the protective member P. In a state of being held on the holding
なお、ここでは、保護部材Pがガラス等の透明部材で構成される場合について説明している。しかしながら、保護部材Pの構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、板状ワークWの表面に設けられたデバイス等を保護する保護テープを保護部材Pとして用いても良い。この場合には、板状ワークWに対する貼着面(保持面)の一部又は全部を反射面122として使用することが考えられる。例えば、板状ワークWの表面W1に貼着される保護テープの貼着面(保持面)に金属薄膜をコーティングしておくことができる。この場合、ガラス等の透明部材で保護部材Pを構成する場合と同様に、研削加工時に放射されるレーザー光線を反射面122で反射させて研削砥石311の接触面311aに照射することができる。このため、本実施の形態に係る研削装置11においても、第1の実施の形態に係る研削装置1と同様の効果を得ることができる。
Here, the case where the protection member P is formed of a transparent member such as glass is described. However, the configuration of the protection member P is not limited to this, and can be changed as appropriate. For example, a protective tape that protects a device or the like provided on the surface of the plate-like workpiece W may be used as the protective member P. In this case, it is conceivable to use part or all of the sticking surface (holding surface) to the plate-like workpiece W as the reflecting
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態に係る研削装置11においては、保護部材Pの一部を構成する反射面122でレーザー照射手段5からのレーザー光線を反射させ、研削砥石311の接触面311aに照射させている。第3の実施の形態に係る研削装置においては、このような反射面122を備えることなく、板状ワークWと保護部材Pとの境界部分でレーザー光線を反射させ、研削砥石311の接触面311aに照射させる点で第2の実施の形態に係る研削装置と相違する。
(Third embodiment)
In the grinding apparatus 11 according to the second embodiment, the laser beam from the laser irradiation means 5 is reflected by the reflecting
以下、第3の実施の形態に係る研削装置の構成について、第2の実施の形態に係る研削装置11との相違点を中心に説明する。なお、以下においては、第2の実施の形態に係る研削装置11と共通する構成について同一の符号を付与し、適宜その説明及び図示を省略する。 Hereinafter, the configuration of the grinding apparatus according to the third embodiment will be described focusing on differences from the grinding apparatus 11 according to the second embodiment. In the following description, the same reference numerals are given to components common to the grinding apparatus 11 according to the second embodiment, and the description and illustration thereof are omitted as appropriate.
図8は、本実施の形態に係る研削装置におけるレーザー光線の反射箇所周辺の拡大図である。なお、図8においては、図5に示すように、その光軸方向が研削ホイール31の径方向と直交する位置にレーザー照射手段5(発光部51及び集光レンズ52)を配置した場合について示している。
FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of a laser beam reflection spot in the grinding apparatus according to the present embodiment. 8 shows a case where the laser irradiation means 5 (the
本実施の形態に係る研削装置は、保護部材Pに反射面122が形成されていない点及びレーザー照射手段5(発光部51及び集光レンズ52)が板状ワークW側に配置される点で第2の実施の形態に係る研削装置11と相違する。その他の構成要素(研削手段3及び研削送り手段4)については、第2の実施の形態に係る研削装置11と共通する。また、本実施の形態に係る研削装置における研削加工時の動作についても、第2の実施の形態に係る研削装置11の動作と共通する。
The grinding apparatus according to the present embodiment is that the reflecting
図8に示すように、本実施の形態に係る研削装置においては、レーザー光線が板状ワークWの臨界角θ1より大きい入射角θ2で入射するようにレーザー照射手段5を配置することにより、板状ワークWよりも屈折率が小さい保護部材Pの表面P1の一部(すなわち、板状ワークWの被保持面を保持する保持面の一部)でレーザー光線を全反射させるものである。すなわち、屈折率が大きい媒質から屈折率が小さい媒質に光が進む場合、光の入射角が臨界角よりも大きいとき、光の屈折は起こらず光は全反射する。つまり、入射光はこれらの媒質の境界面を透過せず全て反射する。本実施の形態に係る研削装置においては、このような光の現象を利用してレーザー照射手段5からのレーザー光線を反射させ、研削砥石311の接触面311aに照射させている。
As shown in FIG. 8, in the grinding apparatus according to the present embodiment, the laser irradiation means 5 is arranged so that the laser beam is incident at an incident angle θ2 larger than the critical angle θ1 of the plate-like workpiece W. The laser beam is totally reflected by a part of the surface P1 of the protective member P having a refractive index smaller than that of the workpiece W (that is, a part of the holding surface that holds the held surface of the plate-like workpiece W). That is, when light travels from a medium having a high refractive index to a medium having a low refractive index, when the incident angle of light is larger than the critical angle, the light is not refracted and the light is totally reflected. That is, all incident light is reflected without passing through the boundary surface of these media. In the grinding apparatus according to the present embodiment, the laser beam from the laser irradiating means 5 is reflected by using such a light phenomenon, and is irradiated onto the
例えば、板状ワークWがシリコンウエーハで構成される場合、保護部材Pをポリオレフィンやポリエチレンテレフタレート(PET)を基材とした保護テープで構成することにより、上述した光の現象を利用してレーザー照射手段5からのレーザー光線を反射させることができる。シリコンウエーハの屈折率は約3.5であり、上記基材の保護テープの屈折率は1.5〜1.7である。また、板状ワークWがシリコンウエーハで構成される場合には、上記保護テープの他の保護部材Pとして、透明樹脂プレートやガラス板を利用することが考えられる。
For example, when the plate-like workpiece W is composed of a silicon wafer, the protective member P is composed of a protective tape made of polyolefin or polyethylene terephthalate (PET) as a base material. The laser beam from the
図8に示すように、臨界角θ1を超えた入射角θ2でレーザー光線を入射させると、レーザー光線は、板状ワークWと保護部材Pとの境界面(保護部材Pの表面P1)を透過せずに全反射する。全反射するレーザー光線の集光部分に研削砥石311を配置することにより、その接触面311aに照射することができる。このため、本実施の形態に係る研削装置においても、第1、第2の実施の形態に係る研削装置と同様の効果を得ることができる。特に、第3の実施の形態に係る研削装置においては、チャックテーブル2に設けられた反射面22や、保護部材Pに設けられた反射面122を別途設けることなくレーザー光線を研削砥石31の接触面311aに照射することができる。
As shown in FIG. 8, when a laser beam is incident at an incident angle θ2 exceeding the critical angle θ1, the laser beam does not pass through the boundary surface between the plate-like workpiece W and the protective member P (the surface P1 of the protective member P). Total reflection. By placing the
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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態においては、集光レンズ52による焦点位置が固定されるレーザー照射手段5を前提として説明している。しかしながら、レーザー照射手段5の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、研削砥石311の磨耗具合等に応じて集光レンズ52による焦点位置を調整可能とすることは実施の形態として好ましい。例えば、このような焦点位置の調整は、発光部51及び/又は集光レンズ52の傾斜角度を変更することにより実現することができる。より具体的には、研削砥石311の磨耗具合を検出し、その検出結果に応じて発光部51及び/又は集光レンズ52の傾斜角度を変更することにより、レーザー照射手段5の焦点距離を調整することができる。また、発光部51と集光レンズ52との間に反射ミラーを介在させ、反射ミラーの角度を変更することにより焦点位置を調整するようにしても良い。これらのように集光レンズ52による焦点位置を調整可能とする場合には、研削砥石311の磨耗具合等に応じてレーザー光線の焦点位置を調整できるので、研削砥石311に摩耗が発生した場合においても適切に接触面311aを加熱することができる。
For example, the above embodiment has been described on the premise of the laser irradiation means 5 in which the focal position by the
また、上記実施の形態においては、研削手段3による被加工面が平坦形状を有する板状ワークWを用いて説明している。しかしながら、研削加工対象となる板状ワークWの構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、板状ワークWの強度を確保するために被加工面の外周縁部に円形状に補強部を設けた板状ワークWを研削加工対象にしても良い。 Moreover, in the said embodiment, it demonstrates using the plate-shaped workpiece | work W in which the surface processed by the grinding means 3 has a flat shape. However, the configuration of the plate-like workpiece W to be ground is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, in order to ensure the strength of the plate-like workpiece W, the plate-like workpiece W provided with a circular reinforcing portion on the outer peripheral edge portion of the surface to be processed may be set as a grinding object.
以上説明したように、本発明によれば、研削装置の製造コストの上昇を抑制しつつ、硬度の高い被加工物に対して効率的な研削加工を施すことできるという効果を有し、特に、サファイアや炭化珪素(SiC)などで構成される板状ワークを研削する研削装置に有用である。 As described above, according to the present invention, while suppressing an increase in the manufacturing cost of the grinding device, it has an effect that it is possible to perform an efficient grinding process on a workpiece having high hardness, The present invention is useful for a grinding apparatus for grinding a plate-like workpiece made of sapphire, silicon carbide (SiC), or the like.
1、11 研削装置
2 チャックテーブル
21 保持面
22、122 反射面
3 研削手段
31 研削ホイール
311 研削砥石
311a 接触面
32 回転スピンドル
4 研削送り手段
5 レーザー照射手段
51 発光部
52 集光レンズ
W 板状ワーク
P 保護部材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該レーザー照射手段は、該チャックテーブルに保持される板状ワークの被加工面側から板状ワークに対して透過性を有する波長のレーザー光線を放射する発光部と、該発光部から放射されたレーザー光線を集光する集光レンズと、を備え、
該レーザー照射手段から放射され板状ワークを透過したレーザー光線を板状ワークの被保持面を保持する保持面の一部で反射させ、該研削砥石の該接触面に照射して該接触面をレーザー加工すると共に該研削砥石で板状ワークの機械加工を実施することを特徴とする研削装置。 A chuck table for holding a plate-like work, a grinding means for rotatably mounting a grinding wheel in which grinding wheels for grinding the plate-like work held by the chuck table are arranged in an annular shape, and the grinding means on the chuck table A grinding apparatus comprising: a grinding feed unit that approaches and separates; and a laser irradiation unit that irradiates a laser on a contact surface of the grinding wheel where the grinding wheel comes into contact with a plate-shaped workpiece,
The laser irradiation means includes: a light emitting unit that emits a laser beam having a wavelength that is transmissive to the plate-like workpiece from the processing surface side of the plate-like workpiece held by the chuck table; and a laser beam emitted from the light emitting unit. A condensing lens for condensing
The laser beam emitted from the laser irradiating means and transmitted through the plate-like workpiece is reflected by a part of the holding surface that holds the holding surface of the plate-like workpiece, and irradiated to the contact surface of the grinding wheel to laser the contact surface. A grinding apparatus characterized by processing and machining a plate-like workpiece with the grinding wheel.
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