JP6075995B2

JP6075995B2 - 研削砥石消耗量検出方法

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Publication number: JP6075995B2
Application number: JP2012181533A
Authority: JP
Inventors: 政明長嶋; 修三浦
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: JP2014037045A

Description

本発明は、保持テーブルに保持された板状ワークに研削砥石を接触させて荷重をかけることにより研削を行う研削装置において、研削砥石の消耗量を検出する方法に関する。

半導体ウェーハ等の板状ワークを研削する研削装置は、保持テ-ブルにおいて板状ワークを保持し、研削砥石を回転させながら研削手段を降下させて研削砥石を板状ワークに押圧する構成となっている（例えば特許文献１参照）。また、研削により研削砥石が消耗するため、板状ワークを１枚研削するごとに、研削手段の上下方向の最下位位置に基づき、研削砥石の消耗量を算出していた。

特開２００９−１５８７６８号公報

しかし、研削手段を下方に研削送りして板状ワークを押圧すると、板状ワークを保持する保持テーブルが押し下げられるため、研削手段もその分だけ降下する。したがって、研削手段の位置から求められる研削砥石の消耗量には、保持テーブルの押し下げ量が加算されており、研削装置では、研削砥石が実際の消耗量よりも多く消耗したと認識してしまう。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、保持テーブルに保持された板状ワークに研削砥石を押圧して研削を行う研削装置において、研削時に保持テーブルが押し下げられても、研削砥石の消耗量を正確に認識できるようにすることを課題とする。

本発明は、板状ワークを研削する研削装置に使用する研削砥石の消耗量を検出する研削砥石消耗量検出方法であって、研削装置は、板状ワークを保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークを研削する研削砥石が装着された研削手段と、研削手段を保持テーブルに対して接近および離反させる研削送り手段と、保持テーブルの上面高さを測定する第１の高さゲージと、保持テーブルが保持する板状ワークの上面高さを測定する第２の高さゲージと、板状ワークの研削時に該保持テーブルが該研削手段から受ける荷重を検出する荷重検出手段と、を少なくとも備え、保持テーブルが研削荷重を受けていない時の第１の高さゲージの値を第１の値とし、保持テーブルが保持する板状ワークに対して研削送り手段によって研削手段を研削送りして研削終了時の第１の高さゲージの値を第２の値とし、第１の値と第２の値との差を保持テーブルの沈み量として第１の記憶部に記憶させ、研削手段によって保持テーブルが保持する板状ワークを所望の厚みに研削し研削を終了した時点における第１の高さゲージの値と第２の高さゲージの値との差を研削後の板状ワークの厚みとし、保持テーブルが保持する板状ワークが研削される前の第１の高さゲージの値と第２の高さゲージの値との差を研削前の板状ワークの厚みとし、研削後の板状ワークの厚みと研削前の板状ワークの厚みとの差を、板状ワークが研削された量として第２の記憶部に記憶させ、研削手段に装着した研削砥石の先端が保持テーブルが保持する研削前の板状ワークの上面に接する時の研削手段の位置を該荷重検出手段が該研削手段からの荷重を検知することにより認識して第１の研削送り位置とし、研削終了時の研削手段の位置を第２の研削送り位置とし、第１の研削送り位置と第２の研削送り位置との差を研削手段の移動量として第３の記憶部に記憶させ、
砥石消耗量＝第３の記憶部の値−第２の記憶部の値−第１の記憶部の値
から、研削砥石の消耗量を検出する。

本発明は、研削手段の移動量及び板状ワークの研削量だけでなく、研削荷重による保持テーブルの沈み量を考慮して研削砥石の消耗量を求めるため、研削砥石の消耗量を正確に算出することができる。

研削装置の構成を略示的に示す断面図である。研削前と研削終了時における保持テーブル、板状ワーク及び研削手段の位置関係を示す正面図である。研削手段の研削送り位置と保持テーブルの沈み量と板状ワークの厚みとの関係を示すグラフである。

図１に示す研削装置１は、研削対象の板状ワークＷ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Ｗを研削する研削砥石３４が装着された研削手段３と、研削手段３を保持テーブル２に対して接近および離反させる研削送り手段４と、保持テーブル２の上面高さを測定する第１の高さゲージ５と、保持テーブル２が保持する板状ワークＷの上面高さを測定する第２の高さゲージ６とを備えている。

保持テーブル２は、多孔質部材により形成される保持部２０を有し、保持部２０の表面側が板状ワークＷを載置する保持面２０ａとなっている。保持部２０は、吸引源２１に接続され、被加工物を吸引保持することが可能となっている。また、保持テーブル２は、保持テーブル２の傾きを調整する調整軸２２と保持テーブル２を固定して支持するための固定軸２３とによって支持されており、調整軸２２の調整によって保持テーブル２の傾きを調整することができる。さらに、保持テーブル２には、研削時の押圧荷重を検出する荷重検出手段２４を備えている。なお、荷重検出手段２４は、研削手段３に備えていてもよい。

研削手段３は、鉛直方向の軸心を有する回転軸３０と、回転軸３０を回転可能に支持するハウジング３１と、回転軸３０の下端に形成されたホイールマウント３２と、ホイールマウント３２に装着された研削ホイール３３とから構成され、研削ホイール３３の下面には複数の研削砥石３４が円環状に固着されている。ハウジング３１の内部にはモータを備えており、モータに駆動されて回転軸３０が回転することにより研削ホイール３３も回転する構成となっている。

研削送り手段４は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設されたガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、ガイドレール４１に摺接するとともに内部のナット構造がボールネジ４０に螺合する昇降部４３と、ボールネジ４０と平行に配設されたリニアスケール４４とから構成されている。昇降部４３には、リニアスケール４４の目盛りを指す指示部４３ａが形成されている。

研削送り手段４を構成するモータ４２は、制御手段７と接続されており、研削送り手段４の動作は、制御手段７によって制御される。制御手段７には、ＣＰＵと、第１の記憶部７１、第２の記憶部７２及び第３の記憶部７３とを備えている。また、制御手段７は、第１のゲージ５及び第２のゲージ６の測定値を読み取ることができる。

このように構成される研削装置１においては、保持テーブル２において板状ワークＷを吸引保持して、保持テーブル２を回転させる。そして、研削ホイール３３が回転しながら、制御手段７による制御の下で、研削送り手段４が研削手段３を降下させていき、回転する研削砥石３４を板状ワークＷの上面Ｗ１に接触させて研削を行う。そして、板状ワークＷが所望の厚さに形成されると、研削手段３を上昇させて研削を終了する。

図２に示すように、保持テーブル２が研削荷重を受けていない時の保持テーブル２の保持面２０ａの高さを第１の高さゲージ５によって測定し、その値をＺ１ｓとする。このＺ１ｓを第１の値とする。一方、保持テーブル２が保持する板状ワークＷに対して研削送り手段４によって研削手段３を研削送りし、研削終了時に保持テーブル２が研削荷重を受けた時の保持面２０ａの高さを第１の高さゲージ５により測定し、その値をＺ１ｅとする。このＺ１ｅを第２の値とする。そして、第１の値と第２の値との差（Ｚ１ｓ−Ｚ１ｅ）は、研削開始から研削終了までの間の保持テーブル２の沈み量であり、この値を第１の記憶部７１に記憶させる。

また、研削手段３によって保持テーブル２が保持する板状ワークＷを所望の厚みに研削して研削を終了した時点における保持面２０ａの高さの値Ｚ１ｅと、その時に第２のゲージ６により測定された板状ワークＷの表面Ｗ１の高さＺ２ｅとの差（Ｚ１ｅ−Ｚ２ｅ）は、研削後の板状ワークＷの厚みとなる。

さらに、第１の高さゲージ５により測定され、保持テーブル２が保持する板状ワークＷが研削される前の保持面２０ａの高さの値Ｚ１ｓと、その時に第２の高さゲージ６により測定された板状ワークＷの表面Ｗ１の高さＺ２ｓとの差（Ｚ１ｓ−Ｚ２ｓ）は、研削前の板状ワークＷの厚みとなる。

そして、研削後の板状ワークＷの厚みと研削前の板状ワークＷの厚みとの差｛（Ｚ１ｓ−Ｚ２ｓ）−（Ｚ１ｅ−Ｚ２ｅ）｝は、板状ワークＷが研削された量であり、この計算により求められる値を、板状ワークＷの研削量として第２の記憶部７２に記憶させる。

研削砥石３４の先端（下面）が保持テーブル２が保持する研削前の板状ワークＷの上面Ｗ１に接する時の研削手段３の位置、すなわち、保持テーブル２の保持面２０ａから板状ワークＷの厚さ分だけ加算した位置を、図１に示したリニアスケール４４によって読み取り、その位置を第１の研削送り位置Ｚｓとする。なお、板状ワークＷの上面Ｗ１に研削砥石３４が接したことは、図１に示した荷重検出手段２４が研削手段３からの荷重を検知したことにより認識することができる。

また、研削終了時の研削手段３の位置を、リニアスケール４４によって読み取り、その位置を第２の研削送り位置Ｚｅとする。そして、第1の研削送り位置Ｚｓと第２の研削送り位置Ｚｅとの差を、研削手段３の移動量（Ｚｓ−Ｚｅ）として第３の記憶部７３に記憶させる。

以上のように、第１の記憶部７１には、研削開始から研削終了までの間の保持テーブル２の沈み量（Ｚ１ｓ−Ｚ１ｅ）が記憶され、第２の記憶部７２には、板状ワークＷの研削量｛（Ｚ１ｓ−Ｚ２ｓ）−（Ｚ１ｅ−Ｚ２ｅ）｝が記憶され、第３の記憶部７３には、研削手段３の移動量（Ｚｓ−Ｚｅ）が記憶されている。そして、第３の記憶部７３に記憶された研削手段３の移動量は、第１の記憶部７１に記憶された保持テーブル２の沈み量と、第２の記憶部７２に記憶された板状ワークＷの研削量と、研削中における研削砥石３４の消耗量との総和であるから、研削砥石３４の消耗量は、以下の式（１）によって求めることができる。

砥石消耗量＝第３の記憶部の値−第２の記憶部の値−第１の記憶部の値・・・式（１）

かかる計算は、制御手段７に備えたＣＰＵによって行われる。また、第３の記憶部７３の値と第２の記憶部７２の値と第１の記憶部７１の値との関係は、図３に示すグラフのようになる。

このように、研削手段３の移動量及び板状ワークＷの研削量だけでなく、研削荷重による保持テーブル２の沈み量を考慮して研削砥石３４の消耗量を求めるため、研削砥石３４の消耗量を正確に算出することができる。

１：研削装置
２：保持テーブル２０：保持部２０ａ：保持面
２１：吸引源２２：調整軸２３：固定軸２４：荷重検出手段
３：研削手段
３０：回転軸３１：ハウジング３２：ホイールマウント３３：研削ホイール
３４：研削砥石
４：研削送り手段
４０：ボールネジ４１：ガイドレール４２：モータ４３：昇降部
４４：リニアスケール
５：第１の高さゲージ６：第２の高さゲージ
７：制御手段７１：第１の記憶部７２：第２の記憶部７３：第３の記憶部

Claims

板状ワークを研削する研削装置に使用する研削砥石の消耗量を検出する研削砥石消耗量検出方法であって、
該研削装置は、
板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削する研削砥石が装着された研削手段と、該研削手段を該保持テーブルに対して接近および離反させる研削送り手段と、該保持テーブルの上面高さを測定する第１の高さゲージと、該保持テーブルが保持する板状ワークの上面高さを測定する第２の高さゲージと、板状ワークの研削時に該保持テーブルが該研削手段から受ける荷重を検出する荷重検出手段と、を少なくとも備え、
該保持テーブルが研削荷重を受けていない時の該第１の高さゲージの値を第１の値とし、該保持テーブルが保持する板状ワークに対して該研削送り手段によって該研削手段を研削送りして研削終了時の該第１の高さゲージの値を第２の値とし、該第１の値と該第２の値との差を該保持テーブルの沈み量として第１の記憶部に記憶させ、
該研削手段によって該保持テーブルが保持する板状ワークを所望の厚みに研削し研削を終了した時点における該第１の高さゲージの値と該第２の高さゲージの値との差を研削後の板状ワークの厚みとし、該保持テーブルが保持する板状ワークが研削される前の該第１の高さゲージの値と該第２の高さゲージの値との差を研削前の板状ワークの厚みとし、該研削後の板状ワークの厚みと該研削前の板状ワークの厚みとの差を、該板状ワークが研削された量として第２の記憶部に記憶させ、
該研削手段に装着した研削砥石の先端が該保持テーブルが保持する研削前の板状ワークの上面に接する時の該研削手段の位置を該荷重検出手段が該研削手段からの荷重を検知することにより認識して第１の研削送り位置とし、該研削終了時の該研削手段の位置を第２の研削送り位置とし、該第１の研削送り位置と該第２の研削送り位置との差を該研削手段の移動量として第３の記憶部に記憶させ、
砥石消耗量＝第３の記憶部の値−第２の記憶部の値−第１の記憶部の値
から、研削砥石の消耗量を検出する研削砥石消耗量検出方法。