JP6012303B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを研削する研削装置に関する。

半導体ウェーハ等の板状ワークを研削する研削装置には、板状ワークを保持する保持テーブルと、下端部に研削ホイールが装着される研削スピンドルユニットを備えている。例えば特許文献１に記載された研削装置は、研削スピンドルユニットが研削ホルダに支持され、研削ホルダが、進退軸及びガイドを備えた研削送り手段によって上下動可能に片持ち式に支持されており、研削送り手段によって駆動されて研削ホルダが上下動するのにともない、研削スピンドルユニットも上下動する構成となっている。

特開２０１１−１６１５４６号公報

しかし、上記研削装置において、保持テーブルに保持された板状ワークを研削する際には、研削ホイールに備えた研削砥石と板状ワークとが接触する部分と、研削スピンドルユニットの上下動を案内するガイドと、研削ホルダを上下動させる進退軸と、研削スピンドルユニットの重心とが一直線上に配置されていないため、研削砥石にかかる負荷によって、研削スピンドルユニットの回転軸が傾斜し、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、研削装置において、研削スピンドルユニットの回転軸が傾斜しないようにして、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することを課題とする。

本発明は、板状ワークを保持する回転可能な保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークを研削加工する研削手段と、研削手段を保持テーブルに対して接近または離反させる研削送り方向に進退させる研削送り手段と、保持テーブルが保持した板状ワークを研削手段に装着された研削ホイールに環状に配置された研削砥石に対面する位置に相対的に位置づける位置づけ手段と、を少なくとも備え、保持テーブルが保持した板状ワークの上面を研削手段によってインフィード研削する研削装置において、研削手段は、研削ホイールが装着され回転可能な回転軸を有する研削スピンドルと、研削スピンドルを支持するスピンドルホルダーと、から構成され、研削送り手段は、研削送り方向に平行に配置されスピンドルホルダーの上下動を案内する２本のガイドと、２本のガイドによって方向付けられるスピンドルホルダーを研削送り方向に進退させる進退軸と、から構成されていて、２本のガイドのそれぞれの軸心と、進退軸の軸心と、が横断面視において１本の基準直線上に配置され、基準直線と、保持テーブルが保持する板状ワークの上面と研削砥石とが接触する円弧形状の研削領域の始点と終点とを結ぶ研削領域の弦とが平行に配置される。

上記研削装置が、２本のガイドと研削手段を研削送りする進退軸とを備え、２本のガイドをそれぞれ支持する２本の柱部と、２本の柱部の上部を連結する連結部とから構成される門型コラムを備える場合は、柱部の柱部横断面の図心が基準直線上に配置されることが望ましい。また、円弧形状を形成している研削領域の弦の中点が、進退軸の軸心と一致していることが望ましい。さらに、位置づけ手段は、研削手段を保持手段に対して接近及び離間させる方向であるＹ軸方向に動作させるＹ移動手段と、保持手段をＹ移動手段に直交するＸ軸方向に動作させるＸ移動手段と、から構成されていることが望ましい。

本発明では、スピンドルホルダーの上下動を案内する２本のガイドのそれぞれの軸心と、スピンドルホルダーを研削送り方向に進退させる進退軸の軸心とが１本の基準直線上に配置され、基準直線と、板状ワークの上面と研削砥石とが接触する円弧形状の研削領域の始点と終点とを結ぶ弦とが平行に配置されているため、板状ワークの研削時の研削荷重によって保持テーブルが押圧されても、研削スピンドルの回転軸が傾斜しにくく、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

２本のガイドと研削手段を研削送りする進退軸とを備え、２本のガイドをそれぞれ支持する２本の柱部と、２本の柱部の上部を連結する連結部とから構成される門型コラムを備える場合は、柱部の柱部横断面の図心が基準直線上に配置されることで、柱部が傾斜しないため、基準直線方向に研削手段が傾くのを防止することができる。

円弧形状を形成している研削領域の弦の中点が、進退軸の軸心と一致していると、研削送り手段４が傾斜するのをより確実に防止することができ、板状ワークの面精度を維持することができる。

位置づけ手段が、研削手段を保持手段に対して接近及び離間させる方向であるＹ軸方向に動作させるＹ移動手段と、保持手段をＹ移動手段に直交するＸ軸方向に動作させるＸ移動手段とから構成されていると、保持手段によって保持される板状ワークや研削ホイールの径の変化に対応することができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第１の例を模式的に示す横断面図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第２の例を模式的に示す横断面図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第３の例を模式的に示す横断面図である。

図１に示す研削装置１は、板状ワークを保持する保持テーブル２と、保持テーブル２に保持された板状ワークを研削加工する研削手段３と、研削手段３を保持テーブルに２対して接近または離反する研削送り方向（Ｚ軸方向）に進退させる研削送り手段４とを備えている。

保持テーブル２は、回転可能であるとともに、位置づけ手段２０によって駆動されてジャバラ状のカバー部材２１の伸縮をともなって前後方向（Ｙ軸方向）に水平移動可能となっている。保持テーブル２の保持面２ａは、回転中心を頂点とする円錐面に形成されている。

研削手段３は、研削ホイール３２が装着され回転可能な回転軸３００を有する研削スピンドル３０と、研削スピンドル３０を支持するスピンドルホルダー３１とから構成されている。研削ホイール３２の下面には、回転軸３００の軸心３００ａを中心として半径方向に所定の幅を有する研削砥石３２０が円弧上に固着されている。

研削送り手段４は、スピンドルホルダー３１を上下動可能に支持し研削送り方向に平行に配置される２本のガイド４０と、２本のガイドによって方向付けられるスピンドルホルダー４０を研削送り方向に進退させる進退軸４１とを備えている。進退軸４１は、スピンドルホルダー３１の内部に備えたナット構造に螺合している。

研削送り手段４を構成する２本のガイド４０及び進退軸４１は、保持手段２のＹ軸方向の移動経路をまたいで配設された門型コラム４２に配設されている。この門型コラム４２は、２本のガイド４０をそれぞれ支持する柱部４２０と、２本の柱部４２０の上部を連結する連結部４２１とから構成されている。

板状ワークの研削時は、最初に、図１に示した位置づけ手段２０によって、図２に示すように、保持テーブル２が保持した板状ワークＷを、研削砥石３２０に対面する研削位置に位置づける。そして、保持テーブル２が研削位置に位置した状態で回転するとともに研削手段３の回転軸３００が回転し、研削送り手段４が所定の速度で研削手段３をＺ方向に研削送りすると、保持テーブル２の保持面２ａが円錐面であるため、板状ワークＷの上面と研削砥石３２０の下面とは、回転軸３００の軸心３００ａを中心として研削ホイール３２の半径方向における研削砥石３２０の幅を有し保持テーブル２の回転中心から板状ワークＷの外周縁にかけての研削領域１００において接触し、板状ワークＷの上面が押圧されてインフィード研削が行われる。また、そのときの研削荷重によって、研削位置に位置づけられた保持テーブル２も押圧される。

このとき、図２に示すように、２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、進退軸４１の軸心４１ａとが１本の基準直線２００上に配置されている。また、基準直線２００と、保持テーブル２が保持する板状ワークＷの上面と研削砥石３２０とが接触する円弧形状の研削領域１００の始点と終点とを結ぶ弦１００ａとが平行となっている。図２の例では、基準直線２００と弦１００ａとが一致している。したがって、研削荷重によって保持テーブル２が押圧され、研削砥石３２０に負荷がかかったとしても、研削送り手段４が傾斜しないため、研削送り手段４に支持された研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜しにくく、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

さらに、図２の例では、柱部４２０の図心４２０ａが、基準直線２００上に配置されるとともに、弦１００ａの中点が、進退軸４１の軸心４１ａと一致しているため、研削送り手段４が傾斜するのをより確実に防止することができ、板状ワークの面精度を維持することができる。

図３に示す研削装置１ａの保持テーブル２では、図２に示した板状ワークＷよりも小径の板状ワークＷ１を保持している。そして、２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、２本の柱部４２０の図心４２０ａとが、１本の基準直線２０１上に配置されているとともに、基準直線２０１と、板状ワークＷの上面と研削砥石３２０とが接触する円弧形状の研削領域１０１の始点と終点とを結ぶ弦１０１ａとが平行となっている。したがって、研削スピンドル３０の回転軸３００自体が傾斜するのをより確実に防ぐことができ、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

このような位置関係にするために、研削装置１ａでは、Ｙ軸を斜めとしている。また、このような位置関係を実現するために、保持テーブル２と研削手段３とを相対的にＸ軸方向にも移動させることができる構成としてもよい。例えば、図１に示した位置付け手段２０に替えて、研削手段３を保持手段２に対して接近及び離間させる方向であるＹ軸方向に動作させるＹ移動手段と、該保持手段を該Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向に動作させるＸ移動手段とで、位置付け手段を構成する。

また、図４に示す研削装置１ｂのように、一方の柱部５２０の図心５２０ａと研削領域１０２の弦１０２ａとの間に進退軸４１の軸心４１ａが位置していてもよい。この場合も、２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、２本の柱部５２０の図心５２０ａとが、１本の基準直線２０２上に配置され、基準直線２０２と弦１０２ａとが平行となっているため、研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜しにくく、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

なお、図１−図４に示した例では、柱部がＬ字型に形成されているが、柱部の横断面形状は、Ｌ字型以外であってもよい。

また、研削手段及び研削送り手段を複数備えた研削装置においても同様であり、各研削手段及び研削送り手段について、少なくとも、２本のガイドのそれぞれの軸心と、進退軸の軸心とが1本の基準直線上に配置され、研削領域の弦が基準直線と平行であると、研削スピンドルの回転軸が傾斜しにくく、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。なお、研削手段及び研削送り手段を複数備えた研削装置においては、複数の保持テーブルがターンテーブルによって支持され、ターンテーブルの回転によって各保持テーブルが研削砥石に対面する位置に移動する構成となっており、ターンテーブルが位置づけ手段として機能する。

１：研削装置
２：保持テーブル
２０：位置づけ手段 ２１：カバー部材 ２ａ：保持面
３：研削手段
３０：研削スピンドル ３００：回転軸 ３００ａ：軸心
３１：スピンドルホルダー ３２研削ホイール ３２０：研削砥石
４：研削送り手段
４０：ガイド ４０ａ：軸心 ４１：進退軸 ４１ａ：軸心
４２、５２：門型コラム ４２０，５２０：柱部 ４２０ａ、５２０ａ：図心
４２１：連結部
１００：研削領域 １００ａ：研削領域の弦
１０１：研削領域 １０１ａ：研削領域の弦
１０２：研削領域 １０２ａ：研削領域の弦
２００、２０１，２０２：基準直線

Claims (4)

1. 板状ワークを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削加工する研削手段と、該研削手段を該保持テーブルに対して接近または離反させる研削送り方向に進退させる研削送り手段と、該保持テーブルが保持した板状ワークを該研削手段に装着された研削ホイールに環状に配置された研削砥石に対面する位置に相対的に位置づける位置づけ手段と、を少なくとも備え、該保持テーブルが保持した板状ワークの上面を該研削手段によってインフィード研削する研削装置において、
   該研削手段は、研削ホイールが装着され回転可能な回転軸を有する研削スピンドルと、該研削スピンドルを支持するスピンドルホルダーと、から構成され、
   該研削送り手段は、該研削送り方向に平行に配置され該スピンドルホルダーの上下動を案内する２本のガイドと、該２本のガイドによって方向付けられる該スピンドルホルダーを該研削送り方向に進退させる進退軸と、から構成されていて、
   該２本のガイドのそれぞれの軸心と、該進退軸の軸心と、が横断面視において１本の基準直線上に配置され、該基準直線と、該保持テーブルが保持する板状ワークの上面と該研削砥石とが接触する円弧形状の研削領域の始点と終点とを結ぶ該研削領域の弦とが平行に配置される研削装置。
2. 前記２本のガイドと、前記研削手段を研削送りする進退軸と、を備えた門型コラムを備え、
   該門型コラムは、該２本のガイドをそれぞれ支持する２本の柱部と、該２本の柱部を連結する連結部とから構成され、
   該柱部の柱部横断面の図心が該基準直線上に配置された請求項１に記載の研削装置。
3. 円弧形状を形成している前記研削領域の弦の中点が、前記進退軸の軸心と一致している請求項1に記載の研削装置。
4. 前記位置づけ手段は、前記研削手段を前記保持手段に対して接近及び離間させる方向であるＹ軸方向に動作させるＹ移動手段と、該保持手段を該Ｙ移動手段に直交するＸ軸方向に動作させるＸ移動手段と、から構成されている請求項１に記載の研削装置。

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