JP2006026751A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークのダメージ層を減少することができ、しかも、生産効率に優れた研削装置を提供する。
【解決手段】 ワーク支持台3は、複数のワークWを支持して回転可能な円盤状とされている。研削装置1のワーク支持台送り手段4は、モータ11と、モータ11とワーク支持台3とを連結してモータ11の駆動力をワーク支持台3に伝達するベルト12と、ベルト12の張力を検知する張力検出手段13と、張力検出手段13から得られた張力値に基づいてモータ11の駆動力を制御するモータ制御手段とを備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、研削装置、さらに詳しくは、シリコン、サファイアなどの硬脆材料セラミックスなどの表面をサブミクロン以下の単位の精度を確保して研削するのに好適な研削装置に関する。

ＧａＮ系を利用した白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）に用いるサファイアウェーハ等の半導体基板には、研削工程、ラップ工程およびポリッシング工程を経て所要の鏡面仕上げが施されている。ワーク支持台を定速で送るようになされた従来の研削装置を使用した場合、サファイアウェーハには研削およびラップ終了時に数μｍ程度のダメージ層が生じ、最終のポリッシング工程でこのダメージ層を除去するに際し、１μｍ当たり約１時間を要することから、ポリッシング工程がＬＥＤ生産のネックとなっている。

そこで、特許文献１には、図４に示すように、砥石送り手段によって所定位置に保持されてワーク(W)を研削する回転砥石(72)と、ワーク(W)を支持するワーク支持台(73)と、ワーク支持台(73)をワーク(W)の被加工面と平行な方向に移動させるワーク支持台送り手段(74)とを備え、砥石送り手段（図示略）は、研削ヘッドをヘッド送りモータによって上下方向に移動させ、回転砥石を位置制御してワークに接近させる定寸送り手段とされ、ワーク支持台送り手段(74)は、ワーク支持台(73)を移動させる油圧シリンダ(75)、空気圧を油圧に変換する油空圧変換器（図示略）、および油空圧変換器の空気圧室に供給される空気圧を設定することによりワークが回転砥石から受ける負荷を一定に保持する電空レギュレータ（図示略）からなる定推力送り手段とされている研削装置(71)が提案されている。
特開２０００−３１７８３０号公報

上記特許文献１の研削装置によると、ワーク支持台送り手段を定推力送り手段とすることにより、ワークのダメージ層を減少することができるものの、ワークを１枚ずつ処理するものであるため、生産効率が低いという問題があった。

この発明の目的は、ワークのダメージ層を減少することができ、しかも、生産効率に優れた研削装置を提供することにある。

この発明による研削装置は、所定位置に保持された回転砥石によって研削されるワークを支持するワーク支持台と、ワーク支持台をワークの被加工面と平行な方向に移動させるワーク支持台送り手段とを備えている研削装置において、ワーク支持台は、複数のワークを支持して回転可能な円盤状とされ、ワーク支持台送り手段は、モータと、モータの駆動軸とワーク支持台とを連結してモータの駆動力をワーク支持台に伝達するベルトと、ベルトの張力を検知する張力検出手段と、張力検出手段から得られた張力値に基づいてモータの駆動力を制御するモータ制御手段とを備えていることを特徴とするものである。

この研削装置で研削されるワークとしては、白色ＬＥＤなどに用いられるサファイアウェーハ、ハードディスクに用いられる結晶化ガラス、シリコンウェーハ、アルミナ焼結体などの硬くて脆い材料が適している。

回転砥石としては、例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素などを砥粒とする砥石が使用される。

砥石送り手段は、定寸送り手段とされ、例えば、研削ヘッドをヘッド送りモータによって上下方向に移動させ、回転砥石を位置制御してワークに接近させる構成とされる。回転砥石は、この定寸送り手段により、研削厚みに応じた所定位置に停止させられる。

ワーク支持台の径は、モータの駆動軸の径よりも大きく（例えば５〜３０倍）され、これにより、モータの回転が減速されてワーク支持台に伝達される。ワーク支持台の径が大きくされていることで、砥石との接触に対し、敏感に反応することができ、したがって、ベルト張力を検出しながらトルク制御を用いてモータを駆動することにより、ダメージ層が少ないワークの研削が可能となる。

モータとしては、減速機構があるモータでは、微小推力の制御が困難であるため、減速機構がないＤＤ（ダイレクトドライブ）モータが好ましい。

張力検出手段としては、歪みゲージ式、逆磁歪効果を利用した磁歪式などの張力センサが適宜使用される。

モータ制御手段は、張力検出手段から得られた張力値に基づいてモータの駆動力（トルク）を制御する。この際、ワーク支持台に与えられる回転トルクは、一定でもよいが、回転砥石とワークとの接触面積（接触長×切り込み量）に応じて変化させるようにしてもよい。

この発明の研削装置によると、ワーク支持台が複数のワークを支持して回転可能な円盤状とされているので、複数枚のワークのバッチ処理が可能であり、生産効率を向上させることができる。また、モータの駆動力をベルトを介してワーク支持台に伝達するので、ワーク支持台を回転させるトルクをベルトの張力を検知して制御することで、ワークに作用する力を制御することができ、ワークのダメージ層を減少することができ、研削装置の自動化も容易なものとなる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。

図１は、この発明の研削装置の１実施形態を示すもので、研削装置(1)は、例えばサファイアウェーハなどのワーク(W)を研削する回転砥石(2)と、回転砥石(2)の軸(2a)をワーク(W)の被加工面と垂直な方向に移動させる砥石送り手段（図示略）と、ワーク(W)を支持するワーク支持台(3)と、ワーク支持台(3)をワーク(W)の被加工面と平行な方向に移動させるワーク支持台送り手段(4)とを備えている。

ワーク支持台(3)は、複数のワーク(W)を支持可能な円盤状とされており、固定軸(3a)に回転自在に支持されている。ワーク(W)は、例えば、ワックスによりワーク支持台(3)に保持される。

ワーク支持台送り手段(4)は、モータ(11)と、モータ(11)の駆動軸(11a)とワーク支持台(3)とを連結してモータ(11)の駆動力をワーク支持台(3)に伝達するベルト(12)と、ベルト(12)の張力を検知する張力センサ（張力検出手段）(13)と、張力センサ(13)から得られた張力値に基づいてモータ(11)の駆動力を制御するモータ制御手段（図示略、図３参照）とを備えている。

モータ(11)は、ＤＤ（ダイレクトドライブ）モータ方式のブラシレスＤＣモータとされている。

図３は、モータ(11)のトルクを制御するモータ制御手段の概略の構成を示すもので、モータ制御手段は、サーボアンプ(22)を介してモータ(11)に制御電流を印加するコントローラ(21)を有しており、張力センサ(13)で得られたベルト張力値がコントローラ(21)にフィードバックされ、これに基づいて、ワーク支持台(3)を回転させるトルクが所定値となるように、モータ(11)の制御電流が制御されている。また、ワーク支持台(3)の送り量および送り速度がエンコーダ(23)で測定されて、コントローラ(21)にフィードバックされるようになされている。このように制御することにより、ワーク(W)に作用する力が所定範囲に制御され、ワーク(W)のダメージ層を減少することができる。

この研削装置(1)によると、複数のワーク(W)を支持するワーク支持台(3)が１回転させられる間に、複数枚のワーク(W)が処理されるので、枚葉処理の研削装置に比べて、生産効率が高いものとなる。ワーク(W)は、この研削装置(1)による研削工程を経て、ラップ工程およびポリッシング工程へと送られるが、これらの研削工程以降の工程では、複数枚のワーク(W)がバッチ処理されていることが通例であり、研削工程で複数枚のワーク(W)のバッチ処理を可能とすることで、半導体基板の製造装置の生産効率を大幅に向上させることができる。

図１は、この発明の研削装置の第１実施形態を示す平面図である。 図２は、同側面図である。 図３は、この発明の研削装置の制御系の構成を示すブロック図である。 図４は、従来の研削装置を示す側面図である。

符号の説明

(1) 研削装置
(2) 回転砥石
(3) ワーク支持台
(4) ワーク支持台送り手段
(11) モータ
(12) ベルト
(13) 張力検出手段
(W) ワーク

Claims (1)

1. 所定位置に保持された回転砥石によって研削されるワークを支持するワーク支持台と、ワーク支持台をワークの被加工面と平行な方向に移動させるワーク支持台送り手段とを備えている研削装置において、ワーク支持台は、複数のワークを支持して回転可能な円盤状とされ、ワーク支持台送り手段は、モータと、モータの駆動軸とワーク支持台とを連結してモータの駆動力をワーク支持台に伝達するベルトと、ベルトの張力を検知する張力検出手段と、張力検出手段から得られた張力値に基づいてモータの駆動力を制御するモータ制御手段とを備えていることを特徴とする研削装置。

Images