JP7177730B2 - 研削装置 - Google Patents
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Description
そのため、研削装置には、各々の研削送り速度に応じてスピンドルモータの負荷電流値を監視し、研削加工に異常が発生したことを検知するという解決すべき課題がある。
また、本発明は、被加工物を保持する保持手段と、研削砥石を環状に配置した研削ホイールを装着したスピンドルを回転させ該保持手段に保持された被加工物を該研削砥石で研削する研削手段と、該保持手段と該研削手段とを相対的に接近および離間する方向に移動させる研削送り手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面高さを測定する上面高さ測定手段と、該研削砥石が該保持手段に保持された被加工物に接近させる方向に移動し該研削砥石が被加工物を押したときの荷重値を検知する荷重値検知手段と、制御手段と、を備える研削装置であって、該研削送り手段は、該上面高さを測定しながら、該上面が予め設定した第1の研削量だけ下がった上面高さに到達するまで第1研削送り速度で被加工物を研削する第1研削送り部と、該上面高さを測定しながら、被研削面が予め設定した第2研削量だけ下がった仕上げ高さに到達するまで該第1研削送り速度より遅い第2の研削送り速度で被加工物を研削する第2研削送り部とを備え、該制御手段は、過去の研削加工で測定した測定結果を基に、該第1研削送り速度で研削する際および該第2研削送り速度で研削する際のそれぞれの研削送り速度に対して該荷重値検知手段が検知する荷重値の上限値を設定する上限値設定部と、該第1研削送り速度および該第2研削送り速度で研削加工している際に、該荷重値検知手段が検知した荷重値がそれぞれの該上限値を超えたことを認識する認識部と、を備える研削装置。
図1に示す研削装置1は、保持手段2に保持された半導体ウェーハ等の被加工物Wを、研削手段3を用いて研削する研削装置である。以下、研削装置1の構成について説明する。
また、保持手段2には、保持手段2をZ軸方向の回転軸25を軸として回転させる回転手段24が配設されている。
加えて、保持手段2の周囲にはカバー12が配設されており、カバー12には蛇腹13が伸縮自在に連結されている。カバー12と保持手段2とは、被加工物Wの研削加工の際に、ベース10の内部に配設されている図示しないY軸方向への移動手段によって駆動されて、Y軸方向に一体的に往復移動する。このとき、カバー12のY軸方向の移動に伴って蛇腹13が伸縮することとなる。
図1及び図2に示すように、研削手段3には、Z軸方向の回転軸35を有するスピンドル30と、スピンドル30を回転軸35を軸として回転駆動するスピンドルモータ32と、スピンドル30を回転可能に支持するハウジング31とが備えられている。ハウジング31は、例えば、図2に示すように、小径部310と大径部311とから構成されている。ハウジング31の下面31aには、マウント33が接続されており、マウント33の下端には、研削ホイール34が着脱可能に配設されている。研削ホイール34は、基台341と基台341の下面に環状に配列された直方体形状の複数の研削砥石340とから構成されている。研削砥石340は、例えば、レジンボンドやメタルボンド等によって固着されたダイヤモンド砥粒等によって形成されており、その下面340aは被加工物Wを研削する研削面となっている。
図1及び図2に示すように、ホルダ44は、例えば、有底筒形状を有しており、その底面は孔441dが形成された円環形状となっている。ホルダ44の有底筒は、例えば、図2に示すように、側板440と底板441とに分離されている。
図2に示すように、ハウジング31の大径部311の下面311bとホルダ44の底板441の上面441aとが接触する形で、ホルダ44の底板441とハウジング31の大径部311が連結しており、これによってハウジング31がホルダ44に保持されている。このとき、ハウジング31の小径部310の下部が孔441dを貫通している。
なお、ホルダ44の側板440と底板441とは互いに分離していなくてもよい。
荷重値検知手段6は、図示しない圧電素子を備えており、研削加工中に圧電素子に圧縮力がかかることによってその力に応じた電圧を発生する。荷重値検知手段6では、発生した電圧の値を基にして荷重値を測定することができる。
ただし、上記のように、ホルダ44の側板440と底板441とは互いに分離していない構成も考えられ、かかる場合においては、荷重値検知手段6はハウジング31の大径部311とホルダ44の底板441との間に配設されることとなる。
そして、荷重値検知手段6は予め圧縮する力が加えられた状態で取り付けられていて、圧電素子は、研削荷重によって伸ばされる力がかかることによって、その力に応じた電圧を発生する。つまり、スピンドル30、スピンドルモータ32、マウント33、研削ホイール34の総重量以上の研削荷重を検出することができる。
上記の構成の研削装置1を用いて被加工物Wを研削する際の研削装置1の動作について、図1~図3を参照して説明する。
そして、吸引源23により生み出された吸引力を、吸引路22を通じて保持手段2の保持面20aに伝達して、保持手段2の保持面20aの上に被加工物Wを吸引保持する。
なお、第1研削送り部46は、被研削面である上面Waの高さを測定しながら、上面Waが研削開始時から予め設定した第1研削量だけ下がった上面高さに到達するまで、第1研削送り速度で被加工物を研削するようにしてもよい。同様に、第2研削送り部47は、
研削された上面Waの高さを測定しながら、上面Waが、上記第1研削量だけ下がった上面高さからさらに予め設定した第2研削量だけ下がった仕上げ高さに到達するまで、第1研削送り速度より遅い第2研削送り速度で被加工物を研削するようにしてもよい。
そこで、図2に示すように、研削加工中、ホルダ44の側板440と底板441との間に配設された荷重値検知手段6を用いて荷重値を測定することによって、研削砥石340にかかる荷重値を調べて、研削加工の際に発生する異常を検知する。
上記のようにホルダ44の底板441と側板440とに挟まれている荷重値検知手段6に上下方向から圧縮力が加えられることにより、荷重値検知手段6の圧電素子が電圧を生じて、生じた電圧が適宜、荷重値へと変換される。このようにして、荷重値検知手段6によって荷重値が測定される。
その後、例えば、制御手段8から研削送り手段4に電気信号が送信されて、電気信号を受信した研削送り手段4によって研削手段3が駆動されることにより、研削手段3の-Z方向への降下が停止し、さらに+Z方向に上昇させられて、被加工物Wと当接していた研削砥石340が一旦上方に退避して研削加工が中断される等の構成が考えられる。
つまり、第2研削送り速度は第1研削送り速度より遅いので、第2研削送り速度に対して設定される上限値および下限値は、第1研削送り速度で設定される上限値および下限値より小さい値が設定されている。
例えば、第3の研削送り速度、第4の研削送り速度・・・といった具合に、一枚の被加工物Wを研削する際に、さらに多くの種類の研削送り速度を組み合わせて研削加工を実施する場合においても、同様に各々の研削送り速度に対応した荷重値の上限値及び下限値を過去の加工経験を基に設定して、研削加工中に研削砥石340にかかる荷重値を監視することにより、各々の研削送り速度での研削加工において発生する異常を検知することが可能となる。
2:保持手段 20:吸引部 20a:保持面 21:枠体 22:吸引路
23:吸引源 24:回転手段 25:回転軸
3:研削手段 30:スピンドル
31:ハウジング 310:小径部 311:大径部 311b:大径部の下面
32:スピンドルモータ
33:マウント 34:研削ホイール 340:研削砥石 340a:研削砥石の下面
341:基台 35:回転軸
4:研削送り手段 40:ボールネジ 41:ガイドレール 42:Z軸モータ
43:昇降板 44:ホルダ 440:ホルダの側板 441:ホルダの底板
441a:底板の上面 441d:孔 45:回転軸
46:第1研削送り部 47:第2研削送り部
5:厚み測定手段 50:ウェーハ上面ハイトゲージ 51:保持面ハイトゲージ
52:算出手段 6:荷重値検知手段 6b:荷重値検知手段の下面 8:制御手段
80:上限値設定部 81:認識部 82:下限値設定部 83:第2認識部
W:被加工物 Wa:被加工物の上面 Wb:被加工物の下面
T:テープ
I1:第1研削送り速度での研削加工時における荷重値の上限値
I2:第1研削送り速度での研削加工時における荷重値の下限値
I3:第2研削送り速度での研削加工時における荷重値の上限値
I4:第2研削送り速度での研削加工時における荷重値の下限値
P1:第1研削送り速度での研削加工時に荷重値の上限値を上回った点
P2:第2研削送り速度での研削加工時に荷重値の下限値を下回った点
Claims (3)
- 被加工物を保持する保持手段と、
研削砥石を環状に配置した研削ホイールを装着したスピンドルを回転させ該保持手段に保持された被加工物を該研削砥石で研削する研削手段と、
該保持手段と該研削手段とを相対的に接近および離間する方向に移動させる研削送り手段と、
被加工物の厚みを測定する厚み測定手段と、
該研削砥石が該保持手段に保持された被加工物に接近させる方向に移動し該研削砥石が被加工物を押したときの荷重値を検知する荷重値検知手段と、
制御手段と、を備える研削装置であって、
該研削送り手段は、
第1研削送り速度で予め設定した仕上げ厚みよりも厚い第1厚みまで被加工物を研削する第1研削送り部と、該第1研削送り速度より遅い第2の研削送り速度で仕上げ厚みまで被加工物を研削する第2研削送り部とを備え、
該制御手段は、
過去の研削加工で測定した測定結果を基に、該第1研削送り速度で研削する際および該第2研削送り速度で研削する際のそれぞれの研削送り速度に対して該荷重値検知手段が検知する荷重値の上限値を設定する上限値設定部と、
該第1研削送り速度および該第2研削送り速度で研削加工している際に、該荷重値検知手段が検知した荷重値がそれぞれの該上限値を超えたことを認識する認識部と、を備える研削装置。 - 被加工物を保持する保持手段と、
研削砥石を環状に配置した研削ホイールを装着したスピンドルを回転させ該保持手段に保持された被加工物を該研削砥石で研削する研削手段と、
該保持手段と該研削手段とを相対的に接近および離間する方向に移動させる研削送り手段と、
該保持手段に保持された被加工物の上面高さを測定する上面高さ測定手段と、
該研削砥石が該保持手段に保持された被加工物に接近させる方向に移動し該研削砥石が被加工物を押したときの荷重値を検知する荷重値検知手段と、
制御手段と、を備える研削装置であって、
該研削送り手段は、
該上面高さを測定しながら、該上面が予め設定した第1研削量だけ下がった上面高さに到達するまで第1研削送り速度で被加工物を研削する第1研削送り部と、該上面高さを測定しながら、該第1研削量だけ下がった上面高さからさらに予め設定した第2研削量だけ該上面が下がった仕上げ高さに到達するまで該第1研削送り速度より遅い第2研削送り速度で被加工物を研削する第2研削送り部とを備え、
該制御手段は、
過去の研削加工で測定した測定結果を基に、該第1研削送り速度で研削する際および該第2研削送り速度で研削する際のそれぞれの研削送り速度に対して該荷重値検知手段が検知する荷重値の上限値を設定する上限値設定部と、
該第1研削送り速度および該第2研削送り速度で研削加工している際に、該荷重値検知手段が検知した荷重値がそれぞれの該上限値を超えたことを認識する認識部と、を備える研削装置。 - 該制御手段は、過去の研削加工で設定した測定結果を基に、該第1研削送り速度で研削する際および該第2研削送り速度で研削する際のそれぞれの送り速度に対して該荷重値検知手段が検知する荷重値の下限値を設定する下限値設定部と、
該第1研削送り速度および該第2研削送り速度で研削加工している際に、該荷重値検知手段が検知した荷重値がそれぞれの該下限値を超えたことを認識する第2認識部と、
を備える請求項1又は2記載の研削装置。
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