JP6920063B2 - 板状ワークの保持方法 - Google Patents

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Description

本発明は、板状ワークの保持方法に関する。
板状ワークなどの被加工物を研削する研削装置は、板状ワークを吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに吸引保持された板状ワークを研削する研削手段と、板状ワークを仮置きする仮置きテーブルと、仮置きテーブルからチャックテーブルに板状ワークを搬入する搬入手段とを少なくとも備えている(例えば、下記の特許文献1を参照)。そして、板状ワークは、搬入手段によって仮置きテーブルからチャックテーブルに搬入され、チャックテーブルの保持面において吸引保持された後、研削手段によって所定の厚みに至るまで研削される。
ところが、板状ワークの外周部に反りが発生していることがある(例えば、下記の特許文献2を参照)。このような板状ワークをチャックテーブルに搬入しても、外周部はチャックテーブルの保持面から離間する上方向に向けて反っているため、板状ワークを保持面で十分に吸引保持することができない。そのため、例えば、搬入手段によって、反った板状ワークをチャックテーブルに搬入する際に、搬入手段が保持面に向けて板状ワークの外周部を保持面に押し付けつつ、保持面と吸引源とを連通させて保持面において板状ワークを吸引保持している。また、例えば、下記の特許文献3においては、弾性パッドを介して板状ワークをチャックテーブルにおいて吸引保持する方法も提案されている。かかる方法においては、板状ワークをチャックテーブルの保持面で吸引すると、弾性パッドが収縮して板状ワークが弾性パッドに沈み込むため、板状ワークの外周部の反りを解消することができる。
特開2001−313326号公報 特開2006−261415号公報 特開2015−199153号公報
しかし、上記のような方法を用いても、チャックテーブルの保持面と板状ワークの外周部との かな隙間から吸引力がリークして、板状ワークの外周部を保持面で吸引保持ができなくなることがある。この状態のまま、研削手段によって板状ワークの研削を開始すると、チャックテーブルから板状ワークが外れて加工ができなくなるという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、反りのある板状ワークであってもチャックテーブルの保持面において吸引保持できるようにすることを目的としている。
本発明は、チャックテーブルが回転可能に装着された保持手段と、該チャックテーブルが吸引保持した板状ワークを研削する研削砥石を有する研削手段と、板状ワークを吸引保持する搬送パッドを備え該チャックテーブルに板状ワークを搬入する搬入手段とを備える研削装置の該チャックテーブルにおける板状ワークの保持方法であって、該チャックテーブルは、板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板と、該保持面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を備える枠体と、を備え、該枠体は、該凹部の底面に形成され吸引源と連通可能な吸引孔と、該枠体の該凹部に収容された該ポーラス板を囲繞する環状の上面において、該保持面に保持された板状ワークの外周より外側において開口して円状に配置されて形成され水供給源と連通可能な水供給孔とを備え、該搬入手段による板状ワークの該チャックテーブルへの搬入時、該搬送パッドが板状ワークから離間する前に水供給孔から枠体の上面に水を供給し板状ワークの外周部を水シールし、保持面に板状ワークを吸引保持した後に該搬送パッドを退避させ、該水供給孔から水を供給し続け該水シールした状態で、板状ワークを吸引保持した該チャックテーブルを回転させ該研削手段で板状ワークを研削する。
また、本発明に係る板状ワークの保持方法は、チャックテーブルが回転可能に装着された保持手段と、チャックテーブルが吸引保持した板状ワークを研削する研削砥石を有する研削手段と、チャックテーブルに板状ワークを搬入する搬入手段とを備える研削装置の該チャックテーブルにおける板状ワークの保持方法であって、該チャックテーブルは、板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板と、該保持面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を備える枠体と、を備え、該枠体は、該凹部の底面に形成され吸引源と連通可能な吸引孔と、該枠体の該凹部に収容された該ポーラス板を囲繞する環状の上面において、該保持面に保持された板状ワークの外周より外側において開口して円状に配置されて形成され水供給源と連通可能な水供給孔とを備え、該搬入手段による板状ワークの該チャックテーブルへの搬入時、該搬送パッドが板状ワークから離間する前に該水供給孔から該枠体の上面に水を供給し板状ワークの外周部を水シールし、該保持面に板状ワークを吸引保持した後に該搬送パッドを退避させ、該水供給孔から水を供給し続け該水シールした状態で、板状ワークを吸引保持した該チャックテーブルを回転させ該研削手段で板状ワークを研削するため、たとえ外周部に反りのある板状ワークであっても、チャックテーブルの保持面と板状ワークの外周部との間から吸引力がリークするのを防ぐことができる。したがって、研削中にチャックテーブルから板状ワークが外れるおそれを防止でき、チャックテーブルの保持面で確実に板状ワークを吸引保持して研削加工を実施することができる。
研削装置の一例の構成を示す斜視図である。 チャックテーブル、保持手段及び搬入手段の構成を示す断面図である。 チャックテーブルの構成を示す分解斜視図である。 チャックテーブルの構成を示す斜視図である。 搬入手段によって、仮置きテーブルに仮置きされた板状ワークを受け取る状 態を示す断面図である。 搬入手段によって、チャックテーブルに板状ワークを受け渡す状態を示す断 面図である。 チャックテーブルに吸引保持された板状ワークの外周部を水シールしながら 板状ワークを研削する状態を示す断面図である。
図1に示す研削装置1は、Y軸方向に延在する装置基台2を有しており、装置基台2の−Y方向側には、ステージ3a,3bが隣接して配設されている。ステージ3aには研削前の板状ワークを収容するカセット4aが載置され、ステージ3bには研削後の板状ワークを収容するカセット4bが載置されている。カセット4a及びカセット4bに対面する位置には、カセット4aからの板状ワークの搬出を行うとともにカセット4bへの板状ワークの搬入を行う搬出入手段5が配設されている。搬出入手段5の可動範囲には、板状ワークを仮置きするための仮置きテーブル6と、研削後の板状ワークに付着した研削 を洗浄して除去する洗浄手段7が配設されている。
装置基台2の中央部には、回転可能なターンテーブル8が配設されている。ターンテーブル8の上には、板状ワークを吸引保持するチャックテーブル10が回転可能に装着された保持手段13を例えば3つ備えている。ターンテーブル8が回転することにより、保持手段13を公転させ、保持手段13を、チャックテーブル10に対して板状ワークの着脱が行われる着脱領域P1と板状ワークが粗研削・仕上げ研削される研削領域P2との間で移動させることができる。
装置基台2の+Y方向側の端部には、Z軸方向に延在するコラム28が立設されている。コラム28の前方側において研削送り手段30Aを介して研削手段20Aが配設されている。研削手段20Aは、Z軸方向の軸心を有するスピンドル21と、スピンドル21の一端に接続されたモータ22と、スピンドル21が回転可能に囲繞して支持されたスピンドルハウジング23と、スピンドルハウジング23を保持するホルダ24と、スピンドル21の下端においてマウント25を介して着脱自在に装着された研削ホイール26aと、研削ホイール26aの下部において円環状に固着された粗研削用の研削砥石27aとを備えている。そして、モータ22が駆動されてスピンドル21が回転することにより、研削ホイール26aを所定の回転速度で回転させることができる。
研削送り手段30Aは、Z軸方向に延在するボールネジ31と、ボールネジ31の一端に接続されたモータ32と、ボールネジ31と平行に延在しコラム28に配設された一対のガイドレール33と、一方の面がホルダ24に連結された昇降板34とを備えている。昇降板34の他方の面に一対のガイドレール33が 接し、昇降板34の中央部に形成されたナットにはボールネジ31が螺合している。モータ32によってボールネジ31が回動することにより、一対のガイドレール33に沿って昇降板34とともに研削手段20AをZ軸方向に研削送りすることができる。
装置基台2の+Y方向側の端部には、コラム28との間に所定の間隔を設けてコラム29が立設されている。コラム29の前方側において研削送り手段30Bを介して研削手段20Bが配設されている。研削手段20Bは、スピンドル21の下端においてマウント25を介して着脱自在に装着された研削ホイール26bと、研削ホイール26bの下部において円環状に固着された仕上げ研削用の研削砥石27bとを備え、これら以外は、研削手段20Aと同様の構成となっている。研削手段20Bでは、モータ22が駆動されてスピンドル21が回転することにより、研削ホイール26bを所定の回転速度で回転させることができる。
研削送り手段30Bについても、研削送り手段30Aと同様の構成となっている。すなわち、研削送り手段30Bは、ボールネジ31と、ボールネジ31の一端に接続されたモータ32と、ボールネジ31と平行に延在しコラム29に配設された一対のガイドレール33と、一方の面がホルダ24に連結された昇降板34とを備え、モータ32によってボールネジ31が回動することにより、一対のガイドレール33に沿って昇降板34とともに研削手段20BをZ軸方向に研削送りすることができる。
研削手段20A及び研削手段20Bの下方側には、板状ワークの厚みを測定する厚み測定手段40がそれぞれ配設されている。厚み測定手段40は、接触式の第1のゲージ41と第2のゲージ42とを備えている。厚み測定手段40では、第1のゲージ41でチャックテーブル10に保持された板状ワークの高さを測定するとともに、第2のゲージ42でチャックテーブル10の高さを測定して、それぞれの測定値の差を板状ワークの厚みとして算出することができる。
仮置きテーブル6の近傍には、仮置きテーブル6に仮置きされた研削前の板状ワークを着脱領域P1に位置づけられたチャックテーブル10に搬入する搬入手段9が配設されている。また、洗浄手段7の近傍には、着脱領域P1に位置づけられたチャックテーブル10に吸引保持された研削後の板状ワークを洗浄手段7に搬入する搬入手段9aが配設されている。
搬入手段9,9aは、図2に示すように、板状ワークを吸引保持する吸引面90aを有する搬送パッド90と、一端が搬送パッド90に連結されたアーム部91と、アーム部91の他端に接続され回転及び昇降可能な軸部92と、軸部92に接続されたモータ93とを備えている。搬送パッド90には、吸引源94が接続されており、吸引源94の吸引力を吸引面90aに作用させて板状ワークを吸引保持することが可能となっている。搬入手段9では、モータ93が駆動されて軸部92が回転することで、アーム部91が水平方向に旋回し、図1に示した仮置きテーブル6と着脱領域P1に位置づけられたチャックテーブル10との間で搬送パッド90を移動させることができる。また、搬入手段9aでは、モータ93が駆動されて軸部92が回転すると、アーム部91が水平方向に旋回し、着脱領域P1に位置づけられたチャックテーブル10と洗浄手段7との間で搬送パッド90を移動させることができる。さらに、搬入手段9,9aでは、軸部92が昇降すると、アーム部91が上下方向(Z軸方向)に昇降し、搬送パッド90を昇降させることができる。
図2に示すように、チャックテーブル10は、板状ワークを吸引保持する保持面11aを有するポーラス板11と、保持面11aを露出させポーラス板11を収容する凹部120を備える枠体12とを備えている。枠体12は、保持手段13を構成するベース130に装着される。ベース130の下端には、ロータリージョイント15が連結されている。枠体12及びロータリージョイント15には、吸引力の通り道となる吸引路16が形成されており、吸引路16には吸引バルブ17aを介して吸引源17が接続されている。また、枠体12及びロータリージョイント15には、水の流路となる水路18が形成されており、水路18には給水バルブ19aを介して水供給源19が接続されている。ロータリージョイント15には、ベース130に装着されたチャックテーブル10を回転させる回転手段14が接続されている。
図3は、ポーラス板11が枠体12に収容される前の状態を示している。ポーラス板11は、例えば円盤状に形成され、ポーラスセラミックス等の多孔質部材によって構成されている。本実施形態に示すポーラス板11の保持面11aは、板状ワークと相似形に形成され、かつ、板状ワークと略同一の面積を有している。枠体12には、リング状の凸部123が形成されており、この凸部123の内側の領域がポーラス板11の形状に応じて形成された凹部120となっている。つまり、枠体12の凹部120の内径は、ポーラス板11の外径よりも かに大きく形成され、凹部120にポーラス板11を嵌め込むことが可能となっている。
凹部120の底面120aは、ポーラス板11の下面11bを水平に固定するために、平坦面に形成されている。凹部120の底面120aの中央には、図2に示す吸引路16を通じて吸引源17に連通可能な吸引孔121が形成されている。また、凹部120の底面120aには、底面120aよりも低い位置に吸引溝122が形成されている。吸引孔121を通じて吸引溝122に負圧を発生させることで、凹部120に嵌合されたポーラス板11に吸引力を伝達し保持面11aにおいて吸引作用を発揮させることができる。なお、図示の例では、吸引孔121は、凹部120の底面120aの中央に1つのみ形成されているが、吸引孔121の数や位置は限られない。したがって、吸引孔121の数を2つ以上に増やして、底面120aの所望の位置にそれぞれ形成してもよい。
枠体12の凸部123の上面123aは、図2に示すように、ポーラス板11が凹部120に嵌合されたときの保持面11aと同じ高さ位置に設定され基準面となっている。そして、板状ワークの研削時には、上記の第2のゲージ42が上面123aに接触してチャックテーブル10の高さが測定される。
凸部123の上面123aには、水路18を通じて水供給源19に連通可能な水供給孔124が複数形成されている。水供給孔124は、凸部123の上面123aにおいて開口しており、上面123aの上方に向けて水を噴出させることができる。本実施形態に示す水供給孔124は、図3に示すように、ポーラス板11の外周の外側に沿った位置に所定の間隔を設けて複数形成されており、全体としてリング状となっている。また、図示の例では、水供給孔124の形状は、円形状の開口部としたが、例えばリング状の一連の開口部として形成してもよい。
ポーラス板11を枠体12に収容する場合は、凹部120の底面120aに例えば接着材を塗布してから、ポーラス板11を凹部120に嵌め込んで、底面120aにおいてポーラス板11の下面11bを接着固定させる。これにより、図4に示すように、ポーラス板11と枠体12とが一体となったチャックテーブル10が形成される。複数の水供給孔124は、ポーラス板11の外周を囲むようにして位置づけられている。このように構成されるチャックテーブル10の保持面11aで板状ワークを吸引保持すると、複数の水供給孔124によって板状ワークの外周部が囲まれた状態となる。かかる状態において、複数の水供給孔124から水を噴出させることにより、板状ワークの外周部の外側に水層を形成して、板状ワークの外周部を水層によって水シールしながら保持面11aにおいて板状ワークを吸引保持することができる。このように、本発明に係るチャックテーブル10では、チャックテーブル10で保持しようとする板状ワークの外周部に反りがあっても、板状ワークの外周部を水層によって水シールするため、外周部と保持面11aとの間から吸引力がリークするのを防ぎ、確実に保持面11aで板状ワークを吸引保持することが可能となる。
次に、研削装置1の動作例について説明する。図5(a)に示す板状ワークWは、円形板状の被加工物の一例であって、図1に示したカセット4aに複数収容されている。まず、搬出入手段5は、カセット4aから研削前の板状ワークWを1枚取り出し、図5(a)に示すように、仮置きテーブル6に板状ワークWを仮置きする。ここで、板状ワークWの外周部Wcは、デバイスチップを封止樹脂で封止する際に生じる熱の影響等によって、例えば仮置きテーブル6の上面から離間する上方向に反りが発生している。搬入手段9は、図5(b)に示すように、アーム部91とともに搬送パッド90を降下させることにより、搬送パッド90の吸引面90aを仮置きテーブル6において反った状態で仮置きされた板状ワークWの上面に接触させ、搬送パッド90で下方に押し付ける。搬入手段9は、吸引源94の吸引力を吸引面90aに作用させて板状ワークWを吸引保持する。このようにして、搬入手段9が板状ワークWを受け取る。
搬入手段9は、アーム部91とともに搬送パッド90を上昇させるとともに、図6(a)に示すように、モータ93が駆動されて軸部92を矢印A方向に回転することにより、アーム部91を水平方向に旋回させ、チャックテーブル10の上方側に搬送パッド90を移動させる。続いて、搬入手段9は、アーム部91とともに搬送パッド90を降下させ、チャックテーブル10の保持面11aに板状ワークWを載置する。
図6(b)に示すように、吸引路16に配設された吸引バルブ17aを開き、吸引源17と吸引路16とを通じてチャックテーブル10の保持面11aに吸引作用を発揮させ、板状ワークWを保持面11aで吸引保持する。搬入手段9は、吸引面90aの吸引力を開放させアーム部91とともに搬送パッド90を上昇させる。搬送パッド90が板状ワークWから離間する前に、水路18に配設された給水バルブ19aを開き、水供給源19から水路18に所定量の水の供給を開始し、水供給孔124から上方側へ水を噴出させる。水供給孔124から水を噴出し続けて板状ワークWの外周部Wcを囲繞する水層100を形成し、水層100によって板状ワークWの外周部Wcを水シールする。そして、搬送パッド90を板状ワークWから退避させる。このようにして、搬入手段9からチャックテーブル10へと板状ワークWを受け渡す。
次いで、図1に示したターンテーブル8が回転することにより、板状ワークWを吸引保持したチャックテーブル10を、研削手段20Aの下方に移動させる。図7に示すように、回転手段14によってチャックテーブル10を例えば矢印A方向に回転させるとともに、研削手段20Aは、スピンドル21を回転させ研削砥石27aを所定の回転速度で矢印A方向に回転させつつ、図1に示した研削送り手段30Aによって研削手段20Aを例えば−Z方向に下降させて研削砥石27aで板状ワークWの上面全面を押圧しながら粗研削する。
粗研削中は、水供給源19から水路18に水を供給し続けて、水供給孔124から水を噴出させ板状ワークWの外周部Wcを水層100によって常に水シールする。そのため、外周部Wcの反りによって保持面11aと外周部Wcとの間に かな隙間が生じたとしても、水層100により保持面11aから吸引力がリークするのを防ぐことができる。このように、水層100により板状ワークWの外周部Wcを水シールしながら、回転する研削砥石27aで板状ワークWの上面全面を所定の厚みに至るまで粗研削する。板状ワークWの粗研削中は、図1に示した厚み測定手段40を用いて、常に板状ワークWの厚みを測定して所定の厚みに達した時点で粗研削を終了する。
上記のように、板状ワークWの粗研削が終了するまで外周部Wcを水シールしてもよいが、板状ワークWがある程度薄化されると外周部Wcの反りが解消されることから、この場合は、水供給源19から水路18への水の供給を停止してもよい。つまり、粗研削中は、板状ワークWの外周部Wcの反りが解消されるまで、外周部Wcを水シールしながらチャックテーブル10で板状ワークWを吸引保持すればよい。
粗研削終了後、図1に示したターンテーブル8がさらに回転し、粗研削後の板状ワークWを吸引保持したチャックテーブル10を研削手段20Bの下方に移動させる。仕上げ研削は、粗研削と同様の動作によって行われる。すなわち、チャックテーブル10を回転させるとともに、研削手段20Bは、スピンドル21を回転させ研削砥石27bを所定の回転速度で回転させる。研削送り手段30Aによって研削手段20Bを例えば−Z方向に下降させて研削砥石27bで板状ワークWの上面全面を押圧しながら仕上げ研削する。仕上げ研削を行う際に、板状ワークWの外周部Wcの反りが解消されていなければ、粗研削と同様に、水供給孔124から水を噴出させ板状ワークWの外周部Wcを水層100によって常に水シールしながら保持面11aで板状ワークWを吸引保持するとよい。仕上げ削中は、厚み測定手段40を用いて常に板状ワークWの厚みを測定して、所定の仕上げ厚みに達した時点で仕上げ研削を終了する。
仕上げ研削終了後、ターンテーブル8が回転し、チャックテーブル10を着脱領域P1に位置づけ、搬入手段9aにより研削済みの板状ワークWをチャックテーブル10から洗浄手段7に搬送する。そして、洗浄手段7で板状ワークWを洗浄した後、搬出入手段5によってカセット4bに板状ワークWを収容する。
このように、本発明に係る研削装置1は、チャックテーブル10が回転可能に装着された保持手段13と、チャックテーブル10が吸引保持した板状ワークWを研削する研削手段20A,20Bと、チャックテーブル10に板状ワークWを搬入する搬入手段9とを備え、搬入手段9によって板状ワークWをチャックテーブル10に搬入しチャックテーブル10が板状ワークWを吸引保持した後、水供給孔124から枠体12の上面123aに水を供給して水層100を形成し、水層100によって板状ワークWの外周部Wcを水シールしながらチャックテーブル10を回転させ研削手段20A,20Bで板状ワークWを研削するように構成したため、たとえ外周部Wcに反りのある板状ワークWであっても、チャックテーブル10の保持面11aと板状ワークWの外周部Wcとの間から吸引力がリークするのを防ぐことができる。したがって、研削中にチャックテーブル10から板状ワークWが外れるおそれを防止でき、チャックテーブル10の保持面11aで確実に板状ワークWを吸引保持して研削加工を実施することができる。
上記実施形態に示したチャックテーブル10では、ポーラス板11の保持面11aが板状ワークWと略同一の面積を有しているが、チャックテーブル10の保持面11aの面積は例えば板状ワークWよりも かに小さい面積であってもよい。また、チャックテーブル10の保持面11aの面積は板状ワークWよりも かに大きい面積であってもよい。この場合においても、本発明によれば、複数の水供給孔124から水を噴出させて板状ワークWの外周部Wcを水シールすることができるため、チャックテーブル10の保持面11aと板状ワークWの外周部Wcとの間から吸引力がリークするのを防ぎ、保持面11aで板状ワークを確実に吸引保持することができる。
1:研削装置 2:装置基台 3a,3b:ステージ
4a,4b:カセット 5:搬出入手段 6:仮置きテーブル
7:洗浄手段 8::ターンテーブル
9,9a:搬入手段 90:搬送パッド 91:アーム部 92:軸部
93:モータ 94:吸引源
10:チャックテーブル 11:ポーラス板 11a:保持面
12:枠体 120:凹部 120a:底面 121:吸引孔 122:吸引溝
123:凸部 123a:上面 124:水供給孔
13:保持手段 130:ベース 14:回転手段 15:ロータリージョイント
16:吸引路 17:吸引源 17a:吸引バルブ 18:水路 19:水供給源
19a:給水バルブ 20A,20B:研削手段 21:スピンドル 22:モータ
23:スピンドルハウジング 24:ホルダ 25:マウント
26a,26b:研削ホイール 27a,27b:研削砥石 28,29:コラム
30A,30B:研削送り手段 31:ボールネジ 32:モータ
33:ガイドレール 34:昇降板
40:厚み測定手段 41:第1のゲージ 41:第2のゲージ
100:水層

Claims (1)

  1. チャックテーブルが回転可能に装着された保持手段と、該チャックテーブルが吸引保持した板状ワークを研削する研削砥石を有する研削手段と、板状ワークを吸引保持する搬送パッドを備え該チャックテーブルに板状ワークを搬入する搬入手段とを備える研削装置の該チャックテーブルにおける板状ワークの保持方法であって、
    該チャックテーブルは、
    板状ワークを吸引保持する保持面を有するポーラス板と、
    該保持面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を備える枠体と、を備え、
    該枠体は、該凹部の底面に形成され吸引源と連通可能な吸引孔と、
    該枠体の該凹部に収容された該ポーラス板を囲繞する環状の上面において、該保持面に
    保持された板状ワークの外周より外側において開口して円状に配置されて形成され水供給
    源と連通可能な水供給孔とを備え、
    該搬入手段による板状ワークの該チャックテーブルへの搬入時、該搬送パッドが板状ワ
    ークから離間する前に水供給孔から枠体の上面に水を供給し板状ワークの外周部
    を水シールし、保持面に板状ワークを吸引保持した後に該搬送パッドを退避させ、
    該水供給孔から水を供給し続け該水シールした状態で、板状ワークを吸引保持した該チ
    ャックテーブルを回転させ該研削手段で板状ワークを研削する
    板状ワークの保持方法。
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