JP2004042236A

JP2004042236A - ワークテーブル傾き調整装置

Info

Publication number: JP2004042236A
Application number: JP2002206347A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Takahashi; 高橋　真佐寿; Akihide Takehara; 竹原　明秀; Kazuhito Morita; 守田　和仁; Yoshihito Sakae; 栄　義仁
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP4164300B2

Abstract

【課題】高精度でバックラッシュの影響も少なく、高剛性で曲げ力に強く、経年変化しにくく、調整し易く複数設置も容易なワークテーブル傾き調整装置を提供し、平面研削工程でのシリコンウェーハ厚みを均一化し、製品歩留りを向上させる。
【解決手段】ワークテーブル２１を回転可能に保持する保持部２２の外周の鍔部２３と基台２４とを台座３，４，５を介して弾性部材６により引っ張り固定する調整部２を等分に配設し、台座は引っ張り方向で斜面３ａ，３ｂで移動台座３，下台座４に二分割し、下台座に設けられた送りねじ９により移動台座を基台に平行に前後にずらすことにより引っ張り方向長さを可変にする。調整部の一つを鍔部と基台とを固定台座５を介して引っ張り固定する固定部３５とする。台座の貫通穴３ｂ，４ｂ，５ｂを貫通してボルト７，８により鍔部と基台とを引っ張り方向に固定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工すべきワークを載置するワークテーブル面の基台に対する傾きを調整するためのワークテーブル傾き調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体用シリコンウェーハの厚み方向のバラツキに関する要求品質は工程や製品の大きさ及び種類にもよるが、０．５〜１μｍ以内／φ１５０ｍｍが一般的である。しかし、通常研削砥石とシリコンウェーハ搭載テ−ブルとの平行性は半径方向で２μｍ以下が一般的な目安である。従って、このシビアな要求品質を確保するため研削機械や加工条件に合わせ砥石スピンドルとシリコンウェーハを搭載するワークテーブル（回転テーブル）との平面を精度良く一致させるために姿勢調整をする必要があり、かつ調整後の姿勢を保つことが求められている。また、加工能率をアップするため研削砥石１つに対しシリコンウェーハを搭載するワークテ−ブルを２箇所以上基台上に装備した場合等にあっては、ばらつきにより平行性が悪くなるので、この姿勢、即ち傾き調整装置がなおさら必要である。そこで、特開平８−９０３７６号公報においては、ワークテーブル回りに等分に配置された３箇所のねじ機構を用いて、ワークテーブルと基台の傾きを調整している。さらに、このものは、ワークテーブルと基台のねじピッチを微少異ならせ、ピッチの異なる雌ねじに螺合するボルトを回転させることにより、ねじの回転送りに対し微少な送りを得るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平８−９０３７６号公報においては、調整ねじにより、ワークテーブルを支持するため、剛性が小さい。このため、研削加工時の加工抵抗により発生するワークテーブルの曲げ力により、容易にワークテーブルが傾き、研削砥石が均等にシリコンウェーハへあたらないため片削りが起こり厚みがばらついてしまい規格から外れるという問題があった。また、経年変化や、研削加工を長時間行うと機械の姿勢が変化し研削砥石とワークテーブルとの平行／直角性が適正値より外れ研削砥石が均等にシリコンウェーハにあたらないため片削りが起こり同様の問題が発生する。また、ワークテーブルに曲げ荷重がかかるため、ねじ機構のバックラッシュの影響も小さくない。また、構造上剛性アップのため、ねじを太くするのはワークテーブル全体が大きくなりバランスも悪いという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は上記問題点に鑑みて、精度が高く、バックラッシュの影響も少なく、剛性が高く曲げ力に強い、経年変化しにくく、調整し易いワークテーブル傾き調整装置を提供することである。さらには、シリコンウェーハ平面研削工程でのウェーハ厚みを均一化し、製品歩留まりを向上させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ワークが載置されるワークテーブルと、前記ワークテーブルを回転可能に保持する保持部と、前記保持部の外周に設けられた鍔部と、を備え、前記鍔部と基台とを台座を介して弾性部材により引っ張り固定する調整部が前記鍔に沿って略等分に配設されており、前記台座は前記引っ張り方向で斜面で二分割されており、前記斜面をずらすことにより引っ張り方向長さが可変にされ、かつ、前記斜面をずらす方向は前記斜面に対する前後方向であって、前記基台に平行としたワークテーブル傾き調整装置を提供することにより上記課題を解決した。
【０００６】
即ち、ねじで直接ワークテーブルを支持するのではなく、台座を介在させて、ワークテーブルを保持する保持部の鍔と基台とを弾性部材により引っ張り方向に付勢しながら固定するので、ワークテーブルに働く曲げ力の引っ張り方向力は、弾性部材の引っ張り力で支え、圧縮方向力は台座で受けるので、非常に剛性の高いものとなった。また、ワークテーブルの傾き調整は各調整部の引っ張り方向の長さを調整することにより得られる。各調整部は複数箇所であればよいが、一般に３箇所であり、１２０度等分に配設するのがよい。台座を斜面で二分割させ、斜面をずらすことにより引っ張り方向長さを可変にし、かつ、斜面をずらす方向を斜面に対する前後方向であって、基台に平行としたので、各調整部の引っ張り方向の長さ（ワークテーブルと基台との距離）を精度よく、容易に調整できる。また、調整部を基台上に配置できる。また、台座をずらす力もくさびに対するものとなり、台座を調整のために動かす力は小さくてよい。逆に台座はワークテーブルからの大きな力に耐えられる。
【０００７】
弾性体は、コイルスプリング、ゴム、板ばね等であるが、ストローク当たりの荷重が大きな皿ばねが好ましい（請求項２）。また、全ての調整部を調整可能としてもよいが、メインの一箇所は調整できなくてもよい。そこで、調整部の一つが、鍔部と基台とを固定台座を介して引っ張り固定する固定部とした（請求項３）。台座を引っ張り方向に挟持するためには、ボルト等を貫通させボルトを鍔及び基台に固着するのがスペース及びバランスの点からもよい。そこで、前記台座又は前記固定台座は中央に貫通穴を有し、前記貫通穴を貫通してボルトにより前記鍔部と基台とを引っ張り方向に固定した（請求項４）。なお、皿ばねをボルト頭と鍔との間に挟み、ボルトのねじを基台側にねじ込むことにより容易に引っ張り方向力を与えられる。
【０００８】
斜面で分割された台座を斜面方向にずらすには、台座の一方を固定し、他方を送りねじ等で移動させればよい、そこで、前記台座は、前記基台側に固定された下台座と、前記鍔と摺接可能にされた移動台座と、に分割し、前記下台座には、前記斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじを設けるようにした（請求項５）。送りねじ機構は大きな力が不要なので小型、軽量、簡単な構造にできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態を示すシリコンウェーハ平面研削盤のワークテーブル近傍の部分断面図、図２はワークテーブルと調整部との関係を示す配置図である。図１において、ワークであるシリコンウェーハ２０が載置されるワークテーブル２１が回転可能に保持部２２に図示しないベアリングで保持されている。保持部２２の下端には電動機２５が設けられワークテーブル２１が回転できるようにされている。ワークテーブル２１のワーク載置面２１ａには真空吸着穴が設けられ下端から延出する真空チューブ２６から吸引される。保持部２２の外周には鍔部２３が設けられている。平面研削盤を構成する基台２４上の図１の左側には固定台座５が載置され、ボルト８のねじ部先端８ａを鍔部に設けられたボルト穴２３ａ、固定台座の貫通穴５ｂを通して基台に設けられたねじ穴２４ａにねじ込み締め付けられ、鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されている。一方、基台２４上の図１の右側には、基台側に下台座３が固定ボルト２７で固定されている。下台座３は図１でみて右上がりの斜面３ａを有し、斜面の内側ほぼ中央に貫通穴３ｂが明けられている。下台座３の他端には、基台３４に平行に支持穴１１が設けられた支承部１２が垂直方向に突出している。支持穴１１に送りねじ９の円筒部９ａが回転可能に挿入され、円筒部両端にストッパ１３，１３が設けられ送りねじが軸方向に移動しないようにされている。
【００１０】
下台座３の上方に移動台座４が設けられている。移動台座４は上面４ａが鍔部下端の平面２３ｃと摺接可能な平面にされ、下台座３の斜面３ａとぴったりと接する斜面４ａを有しており、下台座の斜面と鍔部の下面との間に挟持される。移動台座４の内側には長円断面の貫通穴４ｂが明けられ、ボルト７のねじ部先端７ａを鍔部２３に設けられたボルト穴２３ｂ、移動台座の貫通穴、下台座３の貫通穴３ｂを通して基台２４に設けられたねじ穴２４ｂにねじ込み締め付けられ、鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されている。移動台座４の斜面４ａに対する前後方向であって、基台に平行な端面に送り用雌ねじ１４が設けられ、送りねじ９の先端９ｂが螺着されている。送りねじ９の回転に伴い移動台座４が基台２４に平行（図で見て左右）に移動する。移動台座４が基台２４に対して平行移動すると、下台座３との斜面３ａとのくさび作用により引っ張り方向長さ、即ちワークテーブル２１高さを可変にすることができる。符号１０は送りねじを回転させるためのハンドルである。ボルト頭７ｂと鍔部２３との間に皿ばね６が挟持され、鍔部と基台２４とが引っ張り方向に固定されている。皿ばね６の引っ張り方向力は大きすぎると移動台座４の動きが悪くなる。小さいと研削加工時の加工抵抗により容易にワークテーブル２１が傾いてしまうので、適当な強さに調整される。本発明者等の実験では皿ばねのばね力は研削力（研削時のワーク押しつけ力）Ｆの１００倍位程度とするとよい。図２に示すように、台座２，３５は鍔部２３に沿って１２０°に等配位置に３箇所設けられ、内一箇所が固定台座３５とされている。送りねじ９の軸９ｃは、ワークテーブル２１（鍔部２３）の軸心２８を通り、基台２４に平行にされている。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明のワークテーブル傾き調整装置１を用いて研削加工した例について説明する。詳述すると、本発明のワークテーブル傾き調整装置１を有する前述した図に示す研削装置は、インフィード切込み方式平面研削盤の例であり、ワーク２０の上方には、シリコンウェーハ２０の上面２０ａを平面研削加工するための研削砥石３０が取り付けられたスピンドル３１が設けられている。研削砥石３０はワークテーブル軸２８と平行な軸２９で回転し、上下方向に移動可能にされている。研削にあたっては、まず、シリコンウェ−ハ２０をワ−クテ−ブル２１に載せワ−クテ−ブル中央に真空引きにて固定する。次に、研削砥石３０とワ−クテ−ブル２１を回転させ研削砥石を研削送り（図で下向）方向に移動させ研削加工を開始する。さらに、研削送りを継続し所定の位置まで研削砥石によるシリコンウェ−ハの研削を進行させ、シリコンウェ−ハの仕上げ厚み位置で研削を終了し、研削砥石を上方に復帰させ、研削工程を完了する。従って、シリコンウェーハの厚みを精度良く得るためには研削砥石の研削面３０ａとシリコンウェーハの下面２０ｂ、即ちワークテーブル面２１ａとが平行でなければならない。そこで、移動台座４を送りねじ９で移動させワークテーブル２１を上下させることにより、ワークテーブル面２１ａの傾きを調整する。
【００１２】
本発明においては、研削砥石の研削送り力（ワークを下方に押す力）は約
１〜２ｋｇｆであるので、皿ばね６のばね力を約１００ｋｇｆとなるようにした。また、台座３，４の斜面３ａ，４ａの傾き（勾配）を１／１００ｍｍ、送りねじ９のピッチを１ｍｍとした。これにより送りねじ１回転当たりの移動台座の移動量は１ｍｍであり、ワークテーブル２１の上下方向の移動量は０．０１ｍｍ（１０μｍ）となる。なお、送りねじ９の最大送り量３２は５ｍｍ（±２．５ｍｍ）、上下方向の最大移動量３３は５０μｍ（±２５μｍ）である。従って、ワークテーブル高さを１μｍ移動させるためには調整するには送りねじを３６°、０．１μｍ移動させるためにはおくりねじを３．６°回転させればよく、実機において０．１μｍ単位での高さ調整を容易に行うことができた。また、調整後も移動台座が動くことがなく、送りねじのバックラッシュの影響もなかった。さらに、調整後のままの状態で１８０日間（２４時間／日）連続稼働した後でもワークテーブルの姿勢変化がみられず本発明の有効性を確認できた。
【００１３】
また、送りねじ９を含む台座３，４は、基台２４上に容易に配置でき、円形のワークテーブル２１に合わせた保持部２２の円形の鍔部２３に合わせ円周上に配置するので、複数のワークテーブルを配設しても互いに邪魔になることがなく調整も容易である。なお、送りねじの構造は前述のものの他種々の形態が適用できることはいうまでもない。例えば従来例で述べたと同様に、支持穴に雌ねじを設け移動台座の送り用ねじとピッチを微少異ならせることにより、より細かい調整が可能である。また、固定台座はボルトのみで締め付け固定してもよいが、移動台座と同様に皿ばねを介して固定するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明においては、台座を介在させて、ワークテーブルを引っ張り方向に付勢しながら基台に固定し、台座を斜面で二分割させ、斜面をずらすくさび作用によって高さを調整し、ワークテーブルの傾きを調節するようにし、非常に剛性の高く、調整のし易いものとしたので、研削加工力等による曲げ力に耐え、経年変化がしにくく、構造も簡単なワークテーブル傾き調整装置を提供するものとなった。さらに、送り量も高精度で調整でき、前述したように試験では０．１μｍまで調整できるものとなった。従って、シリコンウェーハの平面研削工程でのウェーハ厚みの均一化が容易になり、製品歩留まりも向上するものとなった。
【００１５】
また、弾性体に皿ばねを用いたので構造が簡単であり、荷重調整も容易であり適切な荷重を与えることができる（請求項２）。また、調整部の一つを固定部としたので、調整がやりやすい（請求項３）。さらにまた、貫通穴を貫通してボルトにより鍔部と基台とを引っ張り方向に固定したので、構造が簡単で剛性もより高いものとなった（請求項４）。
【００１６】
下台座は、斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじを設けるようにし、小型、軽量、簡単な構造とし、基台上に容易に配設でき、複数のワークテーブルを配設できるので、量産に適したものとなった。また、基台上に配設するので操作も容易である等の効果を奏するものとなった（請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すシリコンウェーハ平面研削盤のワークテーブル近傍の部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すワークテーブルと調整部との関係を示す配置図である。
【符号の説明】
１　　ワークテーブル傾き調整装置
２　　調整部
３　　下台座（台座）
３ａ、４ａ　斜面
３ｂ、４ｂ、５ｂ　貫通穴
４　　　　移動台座（台座）
５　　固定台座（台座）
６　　弾性部材（皿ばね）
７、８　　ボルト
９　　送りねじ
２０　ワーク（シリコンウェーハ）
２１　ワークテーブル
２２　保持部
２３　鍔部
２４　基台
３５　固定部

Claims

ワークが載置されるワークテーブルと、前記ワークテーブルを回転可能に保持する保持部と、前記保持部の外周に設けられた鍔部と、を備え、前記鍔部と基台とを台座を介して弾性部材により引っ張り固定する調整部が前記鍔に沿って略等分に配設されており、前記台座は前記引っ張り方向で斜面で二分割されており、前記斜面をずらすことにより引っ張り方向長さが可変にされ、かつ、前記斜面をずらす方向は前記斜面に対する前後方向であって、前記基台に平行であることを特徴とするワークテーブル傾き調整装置。
前記弾性部材は皿ばねであることを特徴とする請求項１に記載のワークテーブル傾き調整装置。
前記調整部の一つが、前記鍔部と基台とを固定台座を介して引っ張り固定する固定部とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワークテーブル傾き調整装置。
前記台座又は前記固定台座は中央に貫通穴を有し、前記貫通穴を貫通してボルトにより前記鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のワークテーブル傾き調整装置。
前記台座は、前記基台側に固定された下台座と、前記鍔と摺接可能にされた移動台座と、に分割され、前記下台座には、前記斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のワークテーブル傾き調整装置。