JP2014054693A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターンテーブルの設置面積を増大することなく複数のチャックテーブルを配置できる研削装置を提供すること。
【解決手段】研削装置（１）は、中心軸を回転軸とするターンテーブル（３）と、ターンテーブル（３）の回転中心のまわりに等間隔に配置されたチャックテーブル（４）と、チャックテーブル（４）に保持される板状ワークを研削する研削ユニット（５）と、を含んで構成され、チャックテーブル（４）は、ターンテーブル（３）の回転中心側よりもターンテーブル（３）の外周側が低くなるように傾斜して配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状ワークなどの被研削面を研削する研削装置に関する。

研削手段を複数備える研削装置においては、各研削手段に対して被加工物である板状ワークを保持するチャックテーブルが位置づけられる。この場合、複数のチャックテーブルは、ターンテーブル上に間隔を均等にあけて、上面が略同じ高さとなるように、回転可能に配置される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００２−２００５４５号公報

しかしながら、複数のチャックテーブルを、間隔を均等にあけて、上面が略同じ高さとなるようにターンテーブル上に配置する構成では、研削装置におけるターンテーブルの設置面積をチャックテーブルの底面積の合計面積よりも小さくすることは不可能である。したがって、ターンテーブル上に配置するチャックテーブルの数が増えるほどターンテーブルの設置面積が増大し、これに伴って研削装置全体の床面積も増大してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ターンテーブルの設置面積を増大することなく複数のチャックテーブルを配置できる研削装置を提供することを目的とする。

本発明の研削装置は、真上から見た円形の中心を軸に回転可能に配設されるターンテーブルと、該ターンテーブルの回転中心を中心に均等な角度で該ターンテーブルに配設される板状ワーク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る板状ワークを研削する研削手段と、から少なくとも構成される研削装置であって、該チャックテーブルは、該ターンテーブルの回転中心側を高く、該ターンテーブルの外周側を低く傾斜させて配設されることを特徴とする。

この構成によれば、チャックテーブルは、ターンテーブル上に傾斜して配置されるため、チャックテーブルの水平投影面積は、従来の円盤形状のターンテーブル上に間隔を均等にあけて、上面が略同じ高さとなるようにチャックテーブルを配置する構成と比較して小さなものとなる。このため、複数のチャックテーブルをターンテーブル上に配置する場合であっても、ターンテーブルの底面積の増大を抑制し、さらには、研削装置全体の床面積の増大を抑制することが可能となる。

上記研削装置において、該ターンテーブルは、回転中心を頂点とした円錐形状で、斜面に該チャックテーブルを配設させてもよい。

上記研削装置において、該ターンテーブルは、回転中心を頂点とした多角錐形状で、斜面に該チャックテーブルを配設させてもよい。

本発明によれば、ターンテーブルの設置面積を増大することなく複数のチャックテーブルを配置できる。

第１の実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る研削装置の一例を示す断面模式図である。 第２の実施の形態に係る研削装置の一例を示す断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置の一例を示す断面模式図である。図１に示すように、研削装置１は、チャックテーブル４と研削ユニット（研削手段）５とを相対回転させることにより、チャックテーブル４が保持する板状ワークを研削するように構成されている。なお、図１において、研削装置１は３つの研削ユニットを有するように示されているが、研削ユニットの数はこれに限定されるものではない。

研削装置１は、略直方体形状の基台２を有している。基台２の上面には、回転中心を頂点とした円錐形状のターンテーブル３と、ターンテーブル３の側面（円錐面）上に配置された複数のチャックテーブル４と、チャックテーブル４に対向して設けられた複数の研削ユニット５と、複数の研削ユニット５を支持するコラム６と、が設けられている。

チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心側よりもターンテーブル３の底面側（外周側）の方が低くなるように傾斜して配置されている。チャックテーブル４は、ターンテーブル３の同一の高さ位置にそれぞれ配置されている。また、チャックテーブル４はターンテーブル３の回転中心のまわりに等間隔に配置されている。すなわち、各チャックテーブル４の中心とターンテーブルの回転中心とを結ぶ線が作る中心角は、均等な角度となる。ターンテーブル３は、各チャックテーブル４を各研削ユニット５に順次位置づけるように間欠的に回転する。

続いて、図２を参照して研削装置１の各構成部品について詳細に説明する。
ターンテーブル３は、円錐形状を有し、円錐の中心軸を回転軸としている。ターンテーブル３の側面（円錐面）は、二次曲面で構成される。ターンテーブル３の底面は、基台２上に収まるサイズに設計されている。ターンテーブル３の高さ（底面と頂点との距離）は適宜設定することができる。また、ターンテーブル３の中心位置には、後述するコラム６の柱が貫通する貫通孔３ａが設けられている。なお、ターンテーブル２は、中空構造であってもよいし、中空構造でなくてもよい。

チャックテーブル４は、円盤形状を有し、ターンテーブル３上に設けられた複数の支持柱４１に支持されて、二次曲面であるターンテーブル３の側面（円錐面）上に設けられている。また、チャックテーブル４は、ターンテーブル３内に設けられた回転機構４２と連結されて、円盤中心を回転中心として回転可能に設けられている。

チャックテーブル４の上面には、たとえばポーラスセラミック材で構成され、図示しない吸引源に接続された保持面４ａが設けられている。この構成により、板状ワークがチャックテーブル４上に載せ置かれた場合には、保持面４ａの中央で板状ワークが吸引保持される。

研削ユニット５は、円筒状のスピンドル５１と、スピンドル５１の下端に設けられたホイールマウント５２と、ホイールマウント５２の下面に取り付けられた研削ホイール５３と、研削ホイール５３の下面に配列された複数の研削砥石５４と、を含んで構成される。各研削ユニット５は、各チャックテーブル４に対向するように斜めに取り付けられている。このとき、各研削ユニット５の回転軸は、対向するチャックテーブル４の回転軸と平行になるように調整されている。

研削砥石５４は、たとえばダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンドなどの結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。研削砥石５４は、スピンドル５１の駆動に伴ってスピンドル５１の中心軸まわりに高速回転する。そして、研削ホイール５３とチャックテーブル４に保持された板状ワークとが平行な状態で、高速回転する研削砥石５４が板状ワークの表面に接触することにより、板状ワークの表面が研削される。研削装置１は、複数の研削ユニット５を備えるため、各研削ユニット５を構成する研削砥石５４は、たとえば粗研削用のもの、仕上げ研削用のもの、研磨用のもの、と使い分けされていてもよい。

研削ユニット５は、コラム６に設けられた研削ユニット移動機構５５によって駆動されて、チャックテーブル４と垂直な方向に沿ってチャックテーブル４に接近および離反するように移動可能に構成されている。

研削ユニット移動機構５５は、前面側に研削ユニット５が支持されるテーブル５５ａと、テーブル５５ａの背面側に設けられたナット部５５ｂと、ナット部５５ｂにねじ込まれたボールねじ５５ｃと、ボールねじ５５ｃの一端部に連結された研削送りモータ５５ｄと、を含んで構成される。研削送りモータ５５ｄが回転駆動することで、研削ユニット５はチャックテーブル４に接近および離反するように移動する。

コラム６は、基台２の角部から基台２に垂直な方向に伸びる柱と基台２の中心からターンテーブル３の貫通孔３ａを貫通するように伸びる柱（図１において不図示、図２参照）とが、ターンテーブル３の上方で連結されて構成されている。コラム６の連結部分は、下に凸の四角錐形状を有し、斜面上に研削ユニット移動機構５５が取り付けられて研削ユニット５を支持している。なお、図１においては、基台２の３つの角部および基台２の中央部から柱が伸びているが、コラム６の構成はこれに限られず、基台２の２つの角部や４つの角部から柱が伸びる構成に適宜変更が可能である。

研削装置１において、各チャックテーブル４の周囲には、研削水を受ける、箱形状のウォータケース７が配置されていてもよい（図１において不図示、図２参照）。ウォータケース７の上空は、研削ユニット５の研削ホイール５３が挿入される孔が設けられている。また、ウォータケース７の底部の一部、たとえば隅部には図示しない排液口が設けられており、図示しないドレインホースが接続されている。

基台２内には、研削装置１の各部を統括制御する図示しない制御部が設けられている。制御部は、各種処理を実行するプロセッサや、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶媒体を含んで構成される。

以上説明したように、研削装置１において、チャックテーブル４は、円錐形状のターンテーブル３の側面（円錐面）に傾斜して配置されるため、チャックテーブル４の水平投影面積は、従来の円盤形状のターンテーブル上に間隔を均等にあけて、上面が略同じ高さとなるようにチャックテーブル４を配置する構成と比較して小さなものとなる。このため、複数のチャックテーブル４をターンテーブル３上に配置する場合であっても、ターンテーブル３の底面積の増大を抑制し、さらには、研削装置１全体の床面積の増大を抑制することが可能となる。

続いて、このような研削装置１を用いた研削加工について説明する。
ここでは、研削装置１における３つの研削ユニット５について、装着される研削砥石５４が、それぞれ粗研削用のもの、仕上げ研削用のもの、研磨用のもの、と異なる場合について説明する。なお、各研削ユニット５における研削砥石５４の構成はこれに限定されない。また、被加工物である板状ワークの構成は特に限定されず、たとえば、サファイア基板、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板などを用いることができる。

まず、研削装置１において、図示しない搬入手段に最も近い位置にあるチャックテーブル４に被加工物である板状ワークが搬送され、チャックテーブル４の保持面４ａで吸引保持される。その後、ターンテーブル３の回転により、チャックテーブル４に保持された板状ワークが粗研削用の研削砥石５４が装着された研削ユニット５の下方に位置づけされる。

そして、チャックテーブル４を回転し、研削ユニット５の研削ホイール５３を回転するとともに、研削ユニット移動機構５５によって研削ユニット５をチャックテーブル４に接近する方向へ移動して、粗研削用の研削砥石５４を板状ワークの表面に接触させて粗研削加工が施される。

粗研削加工終了後は、ターンテーブル３が回転することにより、粗研削加工が施された板状ワークが、仕上げ研削用の研削砥石５４が装着された研削ユニット５の下方に位置づけされる。そして、チャックテーブル４を回転し、研削ユニット５の研削ホイール５３を回転するとともに、研削ユニット移動機構５５によって研削ユニット５をチャックテーブル４に接近する方向へ移動して、仕上げ研削用の研削砥石５４を板状ワークの表面に接触させて仕上げ研削加工が施される。

仕上げ研削加工終了後は、ターンテーブル３が回転することにより、仕上げ研削加工が施された板状ワークが、研磨用の研削砥石５４が装着された研削ユニット５の下方に位置づけされる。そして、チャックテーブル４を回転し、研削ユニット５の研削ホイール５３を回転するとともに、研削ユニット移動機構５５によって研削ユニット５をチャックテーブル４に接近する方向へ移動して、研磨用の研削砥石５４を板状ワークの表面に接触させて研磨加工が施される。

研磨加工終了後は、ターンテーブル３が回転することにより、研磨加工が施された板状ワークを保持するチャックテーブル４が、図示しない搬出入手段の近傍に位置づけされる。そして、搬出入手段によって、チャックテーブル４上の板状ワークが搬送される。

以上説明したように、研削装置１における研削加工においては、ターンテーブル３が回転することによりチャックテーブル４に保持された板状ワークが移動しながら次々と研削加工が施される構成となっている。研削装置１によれば、生産性を阻害することなく省スペース化を図ることができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態で示した研削装置１とは異なる構造の研削装置１０について説明する。研削装置１０は、ターンテーブル１１の構成およびチャックテーブル４の配置方法について第１の実施の形態に係る研削装置１と相違する。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る研削装置の一例を示す断面模式図である。なお、第２の実施の形態において、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は、同一の符号を付してその説明を省略する。

ターンテーブル１１は、円盤形状を有する点で、第１の実施の形態に係る研削装置１と相違する。ターンテーブル１１は、円盤中心を軸に回転可能に設けられている。また、ターンテーブル１１の中心位置には、コラム６の柱が貫通する貫通孔１１ａが設けられている。

チャックテーブル４は、ターンテーブル１１上に設けられた支持柱１２ａ，１２ｂに支持されて、ターンテーブル１１上に設けられている。支持柱１２ａ，１２ｂは、ターンテーブル１１の回転中心側に設けられた支持柱１２ａの方が、ターンテーブル１１の外周側に設けられた支持柱１２ｂよりも長く設計されている。したがって、チャックテーブル４は、支持柱１２ａに支持される端部近傍よりも支持柱１２ｂに支持される端部近傍の方が低くなるように傾斜して配置される。また、チャックテーブル４は、ターンテーブル１１の回転中心まわりに等間隔に配置されている。

以上説明したように、研削装置１０において、チャックテーブル４は、ターンテーブル１１上に傾斜して配置されるため、チャックテーブル４の水平投影面積は、従来の円盤形状のターンテーブル上に間隔を均等にあけて、上面が略同じ高さとなるようにチャックテーブルを配置する構成と比較して小さなものとなる。このため、複数のチャックテーブル４をターンテーブル１１上に配置する場合であっても、ターンテーブル１１の底面積の増大を抑制し、さらには、研削装置１０全体の床面積の増大を抑制することが可能となる。

研削装置１０によれば、研削装置１と比較して、ターンテーブル１１の重量を減らすことができ、さらには、研削装置１０全体の軽量化が可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。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可能である。

たとえば、上記第１の実施の形態においては、ターンテーブル３が円錐形状を有する場合について説明しているが、ターンテーブル３の形状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。たとえば、ターンテーブル３は、回転中心を頂点とした多角錐形状を有していてもよい。この場合には、多角錐の斜面の数だけターンテーブル３上にチャックテーブル４を配置することができる。また、ターンテーブル３の斜面は平面で構成されるため、二次曲面である円錐形状のターンテーブル３の側面（円錐面）にチャックテーブル４を設置する場合と比較して、斜面上に容易にチャックテーブル４を設置することが可能となる。

本発明は、ターンテーブルの底面積を増大することなくターンテーブル上に複数のチャックテーブルを設置することができるという効果を有し、特に、研削手段を複数備える研削装置に有用である。

１ 研削装置
２ 基台
３ ターンテーブル
３ａ 貫通孔
４ チャックテーブル
４１ 支持柱
４２ 回転機構
４ａ 保持面
５ 研削ユニット
５１ スピンドル
５２ ホイールマウント
５３ 研削ホイール
５４ 研削砥石
５５ 研削ユニット移動機構
５５ａ テーブル
５５ｂ ナット部
５５ｃ ボールねじ
５５ｄ 研削送りモータ
６ コラム
７ ウォータケース
１０ 研削装置
１１ ターンテーブル
１１ａ 貫通孔
１２ａ，１２ｂ 支持柱

Claims (3)

1. 真上から見た円形の中心を軸に回転可能に配設されるターンテーブルと、該ターンテーブルの回転中心を中心に均等な角度で該ターンテーブルに配設される板状ワーク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る板状ワークを研削する研削手段と、から少なくとも構成される研削装置であって、
   該チャックテーブルは、該ターンテーブルの回転中心側を高く、該ターンテーブルの外周側を低く傾斜させて配設されることを特徴とする研削装置。
2. 該ターンテーブルは、回転中心を頂点とした円錐形状で、斜面に該チャックテーブルを配設させたことを特徴とする請求項１記載の研削装置。
3. 該ターンテーブルは、回転中心を頂点とした多角錐形状で、斜面に該チャックテーブルを配設させたことを特徴とする請求項１記載の研削装置。
   

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