JP5938297B2 - 研削装置 - Google Patents

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、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面積は増大し、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、ターンテーブルの面積を増大することなくターンテーブル上にチャックテーブルを増設することが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、円盤中心を軸に回転可能に配設されるターンテーブルと、該ターンテーブルに配設され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が保持する板状ワークを研削する研削手段と、を少なくとも備える研削装置であって、該ターンテーブルに配設される該チャックテーブルは、該ターンテーブルの回転中心を中心に均等な角度で配置され、該ターンテーブルを上から見た時、隣り合う該チャックテーブルが重なって配設されたことを特徴とする。

この構成によれば、チャックテーブルは、ターンテーブルの回転中心を中心に均等な角度で配置され、ターンテーブルを上から見た時、隣り合うチャックテーブルが重なって配設されることにより、ターンテーブル上に複数のチャックテーブルを配置する場合であっても、ターンテーブル上におけるチャックテーブルの占有面積を、チャックテーブルの合計面積（チャックテーブルの面積×個数分）よりも小さくすることができるため、ターンテーブルの面積を増大することなくターンテーブル上にチャックテーブルを増設することが可能となる。

上記研削装置において、重なって配設される複数の該チャックテーブルは、複数の段を備えていて、該チャックテーブルの上面と該ターンテーブルの上面を略平行に配設されてもよい。

上記研削装置において、重なって配設される複数の該チャックテーブルは、該チャックテーブルの回転軸を傾けて配設されてもよい。

本発明によれば、ターンテーブルの面積を増大することなくターンテーブル上にチャックテーブルを増設することができる。

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ターンテーブルとチャックテーブルと研削ホイールとのＸＹ平面における位置関係を示す模式図である。 第１の実施の形態に係る研削装置のターンテーブルとチャックテーブルと研削ホイールとのＺ軸方向における位置関係を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。 第２の実施の形態に係る研削装置のターンテーブルとチャックテーブルと研削ホイールとのＸＹ平面における位置関係を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る研削装置のターンテーブルとチャックテーブルと研削ホイールとのＺ軸方向における位置関係を示す模式図である。

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）５Ａ，５Ｂ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Ｗを研削するように構成されている。なお、研削装置１において、２つの研削ユニット（研削ユニット５Ａ，５Ｂ）を有する場合について説明するが、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、複数（図１において４つ）のチャックテーブル４が配置されたターンテーブル３と、研削ユニット５Ａ，５Ｂをそれぞれ支持するコラム６と、が設けられている。

ターンテーブル３は、円盤形状を有し、円盤中心を軸に回転可能に設けられている。ターンテーブル３の外径は、チャックテーブル４の外径よりも大径に構成されている。

チャックテーブル４は、ターンテーブル３の上面に回転可能に設けられている。チャックテーブル４は、隣り合うチャックテーブル４の上面が異なる高さに位置するとともに、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置されている。すなわち、チャックテーブル４は複数の段を備えるように配置されている。また、チャックテーブル４は、各チャックテーブル４の上面とターンテーブル３の上面とが略平行になるように配置されている。なお、ターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の配置については詳細を後述する。

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Ｗがチャックテーブル４に載せ置かれた場合には、保持面４ａの中央で板状ワークＷが吸引保持される。

コラム６は、基台２の隣り合う２辺に沿って、それぞれ設けられている。コラム６には、研削ユニット５Ａ，５Ｂを上下移動させる研削ユニット移動機構６１が設けられている。研削ユニット移動機構６１は、コラム６の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６１ａと、一対のガイドレール６１ａにスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル６１ｂと、を含んで構成される。Ｚ軸テーブル６１ｂの前面には、研削ユニット５Ａ，５Ｂが支持されている。

Ｚ軸テーブル６１ｂの背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールねじ６１ｃがねじ込まれている。そして、ボールねじ６１ｃの一端部に連結された駆動モータ６１ｄが回転駆動されることで、研削ユニット５Ａ，５Ｂがガイドレール６１ａに沿ってＺ軸方向に移動される。

研削ユニット５Ａ，５Ｂは、同様に構成されるため、共通の符号を付して説明する。研削ユニット５Ａ，５Ｂ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。

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ンジ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Ｚ軸まわりに高速回転する。そして、研削ホイール５３と板状ワークＷ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Ｗの表面に接触することにより、板状ワークＷの表面が研削される。なお、たとえば、研削ユニット５Ａを構成する研削砥石５４は粗研削用のもの、研削ユニット５Ｂを構成する研削砥石５４は仕上げ研削用のもの、といった使い分けをすることもできる。

また、基台２内には、研削装置１の各部を統括制御する制御部７が設けられている。制御部７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。

続いて、ターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の配置について詳細に説明する。図２は、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＸＹ平面における位置関係を示す模式図である。図３は、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＺ軸方向における位置関係を示す模式図である。図２Ａはチャックテーブル４を３つ設置する場合、図２Ｂはチャックテーブル４を４つ設置する場合、図２Ｃはチャックテーブル４を５つ設置する場合、図２Ｄはチャックテーブル４を６つ設置する場合、をそれぞれ示している。また、図３Ａはチャックテーブル４を４つ設置する場合、図３Ｂはチャックテーブル４を６つ設置する場合、をそれぞれ示している。

まず、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＸＹ平面における位置関係について説明する。なお、図２Ａ〜図２Ｄにおける研削ホイール５３の数は、一例にすぎず、適宜変更が可能である。

図２Ａに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を３つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、１２０°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図２Ｂに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を４つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、９０°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図２Ｃに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を５つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、７２°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図２Ｄに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を６つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、６０°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図２Ａ〜図２Ｄにおいて、研削ホイール５３の回転中心Ｏ（５３）は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）とチャックテーブル４の回転中心Ｏ（４）とを結ぶ直線上に位置し、かつ、研削ホイール５３の円周がチャックテーブル４の回転中心（４）を通るように配置される。このように、研削ホイール５３はチャックテーブル４（板状ワークＷ）と部分的に重なっていればよく、研削ホイール５３を上述のように配置することにより、研削工程において、板状ワークＷの表面を削り残しなく均一に研削することができる。

図２Ａ〜図２Ｄに示すように、ターンテーブル３上に配置されるチャックテーブル４の数が多くなるほど、チャックテーブル４の重なり量は大きくなる。また、図２Ａ〜図２Ｃにおいて、各チャックテーブル４はターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）上に配置されているが、図２Ｄにおいては、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）近傍をあけて各チャックテーブル４が配置されている。このようにターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）近傍をあけてチャックテーブル４を配置することで、さらに多くのチャックテーブル４をターンテーブル３上に配置することができる。

次に、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＺ軸方向における位置関係について説明する。

図３Ａに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を４つ配置する場合、チャックテーブル４は、隣り合うチャックテーブル４の上面が異なる高さに位置するように、Ｚ軸上の２つの座標平面上に交互に配置される。すなわち、チャックテーブル４は、２つの段を備えて配置される。このとき、異なる段に配置された、隣り合うチャックテーブル４の一部は重なるように配置される。

図３Ｂに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を６つ配置する場合、チャックテーブル４は、隣り合うチャックテーブル４の上面が異なる高さに位置するように、Ｚ軸上の３つの座標平面上に順に配置される。すなわち、チャックテーブル４は、３つの段を備えて配置される。このとき、異なる段に配置された、隣り合うチャックテーブル４の一部は重なるように配置される。

図３Ａ，図３Ｂにおいて、各チャックテーブル４の上面は、ターンテーブル３の上面と略平行になるように配置されている。これにより、各チャックテーブル４の回転軸はＺ軸に平行に構成される。各研削ホイール５３は、研削ユニット移動機構６１によってＺ軸上を上下移動され、対向するチャックテーブル４に合わせて研削に適した位置に位置している。

以上説明したように、チャックテーブル４を、ターンテーブル３の回転中心を中心として均等な角度間隔で配置するとともに、隣り合うチャックテーブル４の上面が異なる高さに位置するように配置し、さらに、隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置することにより、ターンテーブル３上に複数のチャックテーブル４を配置する場合であっても、ターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の占有面積を、チャックテーブル４の合計面積（チャックテーブル４の面積×個数分）よりも小さくすることができるため、ターンテーブル３の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、研削ユニット５Ａを構成する研削砥石５４が粗研削用のもの、研削ユニット５Ｂを構成する研削砥石５４が仕上げ研削用のものとして構成される場合の研削加工について説明する。なお、被加工物である板状ワークＷ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、図１に示す研削装置１において、図示しない搬出入手段に最も近い位置にあるチャックテーブル４に板状ワークＷ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Ｗが研削ユニット５Ａ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５Ａ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６１によって研削ユニット５Ａを下降して、研削砥石５４を板状ワークＷ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Ｗが研削ユニット５Ｂ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５Ｂ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６１によって研削ユニット５Ｂを下降して、研削砥石５４を板状ワークＷ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Ｗ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Ｗ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Ｗ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、研削ユニット５Ａ，５Ｂを支持するコラム６の構成およびターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の配置について第１の実施の形態に係る研削装置１と相違する。

図４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斜視図である。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。

チャックテーブル４は、ターンテーブル３の上面に角度を有して配置される点で、第１の実施の形態に係る研削装置１と相違する。すなわち、各チャックテーブル４の上面は、ターンテーブル３の上面に対して斜めに配置され、ターンテーブル３の回転軸に対して、チャックテーブル４の回転軸は傾けて設けられている。なお、ターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の配置については詳細を後述する。

研削ユニット５Ａ，５Ｂは、研削ホイール５３とチャックテーブル４上に保持される板状ワークＷとが平行になるように、チャックテーブル４の傾きに応じて、基台２の上面に対して斜めに配置される。研削ユニット５Ａ，５Ｂを基台２の上面に対して斜めに配置するためには、たとえば、研削ユニット５Ａ，５Ｂを支持するコラム６を可動式として、コラム６を傾けることにより研削ユニット５Ａ，５Ｂの傾きを調整可能な構成とすればよい。

続いて、第２の実施の形態に係る研削装置１０のターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の配置について詳細に説明する。図５は、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＸＹ平面における位置関係を示す模式図である。図６は、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＺ軸方向における位置関係を示す模式図である。図５Ａはチャックテーブル４を３つ設置する場合、図５Ｂはチャックテーブル４を４つ設置する場合、図５Ｃはチャックテーブル４を５つ設置する場合、図５Ｄはチャックテーブル４を６つ設置する場合、をそれぞれ示している。また、図６Ａはチャックテーブル４を４つ設置する場合、図６Ｂはチャックテーブル４を６つ設置する場合、をそれぞれ示している。

まず、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＸＹ平面における位置関係について説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｄにおける研削ホイール５３の数は、一例にすぎず、適宜変更が可能である。

図５Ａに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を３つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、１２０°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図５Ｂに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を４つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、９０°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図５Ｃに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を５つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、７２°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図５Ｄに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を６つ配置する場合、各チャックテーブル４は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）を中心として、６０°間隔で配置される。このとき、チャックテーブル４は、上面視において隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置される。

図５Ａ〜図５Ｄにおいて、研削ホイール５３の回転中心Ｏ（５３）は、ターンテーブル３の回転中心Ｏ（３）とチャックテーブル４の回転中心Ｏ（４）とを結ぶ直線上に位置し、かつ、研削ホイール５３の円周がチャックテーブル４の回転中心Ｏ（４）を通るように配置される。このように、研削ホイール５３はチャックテーブル４（板状ワークＷ）と部分的に重なっていればよく、研削ホイール５３を上述のように配置することにより、研削工程において、板状ワークＷの表面を削り残しなく均一に研削することができる。

次に、ターンテーブル３とチャックテーブル４と研削ホイール５３とのＺ軸方向における位置関係について説明する。

図６Ａに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を４つ配置する場合、チャックテーブル４は、それぞれターンテーブル３の上面に対して同一の角度θを有して配置される。なお、θは、０°≦θ≦４５°の範囲であることが好ましい。このとき、隣り合うチャックテーブル４の一部は重なるように配置される。

図６Ｂに示すように、ターンテーブル３上にチャックテーブル４を６つ配置する場合、チャックテーブル４は、それぞれターンテーブル３の上面に対して同一の角度θを有して配置される。なお、θは、０°≦θ≦４５°の範囲であることが好ましい。このとき、隣り合うチャックテーブル４の一部は重なるように配置される。

図６Ａ，図６Ｂにおいて、各チャックテーブル４は、チャックテーブル４の上面に対して垂直な回転軸を、ターンテーブル３の上面に対して傾けた状態で配置される。各研削ホイール５３は、研削ユニット５Ａ，５Ｂの傾きを調整することにより、対向するチャックテーブル４の上面と平行な位置に位置している。このとき、各研削ホイール５３は高さが揃うので、研削ユニット５Ａ，５ＢにおけるＺ軸方向の位置合わせが容易である。

以上説明したように、チャックテーブル４を、ターンテーブル３の回転中心を中心として均等な角度間隔で配置するとともに、各チャックテーブル４がターンテーブル３の上面に対して同一の角度θを有するように配置し、さらに、隣り合うチャックテーブル４の一部が重なるように配置することにより、ターンテーブル３上に複数のチャックテーブル４を配置する場合であっても、ターンテーブル３上におけるチャックテーブル４の占有面積を、チャックテーブル４の合計面積（チャックテーブル４の面積×個数分）よりも小さくすることができるため、ターンテーブル３の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。

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２の実施の形態においては、研削ユニット５Ａ，５Ｂを支持するコラム６を傾けることにより研削ユニット５Ａ，５Ｂの傾きを調整し、チャックテーブル４上に保持される板状ワークＷと研削ユニット５Ａ，５Ｂにおける研削ホイール５３とが平行になるように調整する場合について説明しているが、板状ワークＷと研削ホイール５３とが平行になるように調整する構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。たとえば、研削ユニット５Ａ，５Ｂに設けられた調節ねじによってスピンドル５１の傾きを調整することにより、板状ワークＷと研削ホイール５３とが平行になるように調整する構成であってもよい。

以上説明したように、本発明は、ターンテーブルの面積を増大することなくターンテーブル上にチャックテーブルを増設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。

１，１０ 研削装置
２ 基台
３ ターンテーブル
４ チャックテーブル
４ａ 保持面
５Ａ，５Ｂ 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
６ コラム
６１ 研削ユニット移動機構
６１ａ ガイドレール
６１ｂ Ｚ軸テーブル
６１ｃ ボールねじ
６１ｄ 駆動モータ
７ 制御部

Claims (3)

1. 円盤中心を軸に回転可能に配設されるターンテーブルと、該ターンテーブルに配設され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が保持する板状ワークを研削する研削手段と、を少なくとも備える研削装置であって、
   該ターンテーブルに配設される該チャックテーブルは、該ターンテーブルの回転中心を中心に均等な角度で配置され、該ターンテーブルを上から見た時、隣り合う該チャックテーブルが重なって配設されたことを特徴とする研削装置。
2. 重なって配設される複数の該チャックテーブルは、複数の段を備えていて、該チャックテーブルの上面と該ターンテーブルの上面を略平行に配設されたことを特徴とする請求項１記載の研削装置。
3. 重なって配設される複数の該チャックテーブルは、該チャックテーブルの回転軸を傾けて配設されたことを特徴とする請求項１記載の研削装置。

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