JP2008044079A - 傾き調整機構及びそれを用いた研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削装置の基台にワークテーブルを配設するに際し、傾き調整機構を介在させて被加工物の中凸または中凹の傾向を調整する。
【解決手段】ワークテーブル１５を回転可能に保持する保持部１６の外周の鍔部１９と基台１３とを台座２３、３０、３１を介して弾性部材４１により押し付け固定する傾き調整機構２５を等分に配置し、台座３０，３１は引っ張り方向に傾斜面３８、４０により２分割し、下台座３０に設けられた送りねじ軸部材３２により該下台座３０を基台１３に平行に軸心方向に変位することにより引っ張り方向の高さを可変にする。
【選択図】図１

Description

本発明は研削装置に関し、さらに詳細には傾き調整機構及びそれを用いた研削装置に関する。

従来、半導体用シリコンウェーハの厚み方向のばらつき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ーブルとの平行性は半径方向で２μｍ以下が一般的である。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て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）との平面を精度よ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、加工能率を向上させるため、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ーブルを少なくとも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、すなわち傾き調整装置がさらに必要である。
そこで、精度が高く，バッグラッシュの影響も少なく、剛性高く曲げ応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の技術が本出願人によって提案されている（例えば。特許文献１参照）。
特開２００４−４２２３６号公報

本発明は、前記出願人に係るワークテーブル傾き調整装置に関連してなされたもので、
研削装置の基台にワークテーブルを配設するに際し、傾き調整機構を介在させて被加工物の中凸または中凹形状を調整する傾き調整機構及びそれを用いた研削装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、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、を備えた研削装置において、
基台側に設けられた調整楔部と、
固定台側に配置された駆動部と、
を備え、前記調整楔部及び前記駆動部は継手部材で連結することにより該調整楔部は該駆動部により前記基台の上面に沿って平行に移動されることを特徴とする。
本発明によれば、基台上に配設されたワークテーブルが加工ステーションに位置決めされた場所で調整が可能となる。

請求項２記載の発明において、前記調整楔部は、前記基台側に固定されたベースと、一側面が前記ベースに摺動可能に設けられ他側に傾斜面を有する下台座と、一側面が前記下台座の傾斜面に移動可能に係合し他側面が前記鍔部に支持された上台座と、前記下台座には前記傾斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじ軸部材と、を備えるので、下台座は、傾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ので好適である。
請求項３記載の発明において、前記駆動部は、前記固定台側に固定されたシリンダと、前記シリンダと協動する電動機と、前記電動機の駆動により回転するフレキシブルの継手部材と、を備えるので、調整楔部に対する位置決めが容易になるのでよい。

請求項４記載の発明において、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される保持部と、前記保持部の外周に設けられ鍔部と、を備え、前記鍔部と前記基台とを前記台座を介して弾性部材により引っ張り固定する傾き調整機構が前記鍔部に沿って略等分に配設されているので、調整がやりやすい。
請求項５記載の研削装置において、前記鍔部には円周上に前記台座と、少なくとも２つの傾き調整機構とが３箇所に配設されており、前記傾き調整機構の一方は対向する研削砥石の実加工部におけるワーク外周部と該ワークの中心とを結ぶ線に対し略同位相に配設され、前記台座及び前記傾き調整機構の他方は前記傾き調整機構の一方に対し等配に配設されている。
本発明によれば、被加工物の中凸または中凹形状の調整を簡便にすることができる。

本発明は、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、台座を傾斜面で二分割させ、傾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、構造も簡単である。
さらに、傾き調整機構が調整楔部と駆動部よりなり、調整楔部は駆動部により基台１３の上面に沿って平行に移動されることが可能となり、例えば基台上に配設されたワークテーブルが加工ステーションに位置決めされた場所で調整が可能となる。
また、調整機構又は基準として固定する位置箇所を実研削部に対して平行、直角に配設することで、被加工物の中凸または中凹形状の調整を簡便にすることができる。

本発明に係る傾き調整機構及びそれを用いた研削装置について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら、以下，詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る研削装置１０の概略構造を示す要部断面図を示し、図２は図１の平面図を示す。
図１及び図２において、参照符号１１は研削装置１０のベース（固定台）を示し、該ベース１１には設けられた軸受１２により基台１３が回転自在に支持されている。
ワークであるシリコンウェーハ１４が載置されるワークテーブル１５が回転可能に保持部１６に図示しないベアリングで保持されている。保持部１６の下端には電動機１７が設けられワークテーブル１５が回転できるようにされている。ワークテーブル１５のワーク載置面１５ａには真空吸着面（図示しない）が設けられ下端から延出する真空チューブ１８から吸引される。保持部１６の外周には鍔部１９が設けられている。
前記基台１３上の図１の左側には固定台座（台座）２０が載置され、ボルト２１のねじ部先端２１aを鍔部１９に設けられたボルト穴２２、固定台座２０の貫通穴２０ａを通して基台１３に設けられたねじ穴１３ａにねじ込み締め付けられ、鍔部１９と基台１３とが押し付け方向に固定されている。この場合、台座２３は鍔部１９と、固定台座２０と、前記鍔部１９及び前記固定台座２０を一体的に締結するボルト２１より構成されている。

一方、基台１３上の図１の右側には、加工すべきワーク，例えばシリコンウェーハ１４を載置するワークテーブル１５面の基台１３に対する傾きを調整する傾き調整機構２５の調整楔部２６が設けられている。
図３に示すように、前記調整楔部２６は基台１３上の右側に半径方向に指向して鍔部１９の穴１９ｂに係合したボルト部材２８の先端ねじ部２８ａにより固定されたベース２９と、前記ベース２９に摺動自在に嵌挿された下台座３０と、前記ボルト部材２８に遊挿され、かつ前記下台座３０に係合する上台座３１と、前記下台座３０に螺着し、かつベース２９に係止される送りねじ軸部材３２と、前記ベース２９及び送りねじ軸部材３２に嵌着されたスペーサ部材３３と、前記送りねじ軸部材３２に係止されるフランジ部材３４と、ナット３５と、を備える。
前記ベース２９は横断面凹字状の溝３６を有して、かつ側壁面３７を形成し、該溝３６の底部は平面に形成されて下台座３０を収納する。前記下台座３０は上面に傾斜面、例えば図３において右上がりの傾斜面３８を有し、その先端（図３で左端）は軸心方向に指向する溝３９を形成してボルト部材２８に遊挿されている。
下台座３０の傾斜面３８に移動自在に配設された上台座３１は、上面３１ａが鍔部１９の下面１９ａと摺接可能な平面に形成され、該下台座３０の傾斜面３８と密にぴったりと接する傾斜面４０を有しており、鍔部１９の下面１９ａと下台座３０の傾斜面３８との間に挟持されている。この場合、前記上下の台座３１及び３０は調整楔としての機能を有し
、前記ベース２９は上下の台座３１及び３０の案内部としての機能を有する。

前記ボルト部材２８の先端ねじ部２８ａを鍔部１９に設けられた穴１９ｂ、上台座３１の穴３１ｂ、下台座３０の溝３９、ベース２９の穴２９ａを通して基台１３に設けられたねじ穴１３ｂにねじ込み締め付けられ、鍔部１９と基台１３とが皿ばね（弾性部材）４１の引っ張りの方向に固定されている。前記下台座３０の傾斜面３８に対する前後方向であって基台１３の外周面に平行な端面３０ａには、送り用雌ねじ４２（図１参照）が設けられ、送りねじ軸部材３２の先端(図３で左端)３２ａが螺着されている。一方、前記送りねじ軸部材３２の他側がベース２９に穿設された穴４３に嵌入するスペーサ部材３３に遊嵌されると共に、軸心方向の途中に設けられた鍔部４４がベース２９の溝部４５に装着されており、送りねじ軸部材３２が回動可能に支持されている。

さらに、送りねじ軸部材３２はベース２９の側壁面４６に鍔部４４と、該送りねじ軸部材３２の中間３２ｂに嵌挿するフランジ部材３４がナット３５により回動自在に係止されており送りねじ軸部材３２が軸方向に移動しないようにされている。
送りねじ軸部材３２の回動に伴い下台座３０が基台１３に平行（図１で左右方向）に移動する。よって、下台座３０が基台１３に対して平行移動すると、上台座３１の傾斜面４０が下台座３０との傾斜面３８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１３の高さを可変にすることができる。すなわち、下台座３０が矢印方向４７に移動すると、鍔部１９は矢印方向４８のように変位するようになる。

参照符号５０はカップリングを示すもので、一端（図１で左端）が送りねじ軸部材３２の小径軸３２ｃ（図３参照）に嵌挿され、他端（図１で右端）が基台１３に固着した軸受５１に回動自在に支持されるロッド５２の一端に取り付けられている。
前記傾き調整機構２５の駆動部２７はベース１１に固着したスタンド５３に取り付けられたシリンダ５４と、前記シリンダ５４のロッド５５の先端に取り付けられ、該ロッド５５と一体的に移動するブラケット５６と、前記ブラケット５６に固着されたスライド部材５７と、前記スライド部材５７に固着された電動機５８と、前記電動機５８の駆動軸（図示しない）の先端に取り付けられロッド５２の他端に取り付けられたフレキシブルの継手部材５９と、を備える。

駆動部２７はシリンダ５４の作動によりロッド５５が軸心方向に移動するとブラケット５６、スライド部材５７を介して電動機５８が協動するようになる。
一方、基台１３が回動すると、該基台１３の回動に追従してシリンダ５４が作動しロッド５５が伸縮移動するようになる。これにより、傾き調整機構２５がボルト部材２８を支点にして基台１３の回動に伴い協動する。すなわち、基台１３が回動するとシリンダ５４の作動により傾き調整機構２５がボルト部材２８を支点にして基台１３の回動に追従するようになる。
前記傾き調整機構２５は、基台１３が時計回り又は反時計回りに回動すると、鍔部１９は基台１３に協動し、該基台１３の回動により駆動部２７のシリンダ５４が作動してロッド５２が伸縮移動する。これにり、台座２３を支点にして基台１３における調整楔２６の位置が変位するようになる。

図２において、加工ステーション６０はベース１１（図１参照）に設置されている。前記加工ステーション６０には、シリコンウェーハ１４の上面１４ａ（図１参照）を平面研削加工するための研削砥石６１が取り付けられたスピンドル６２（図１参照）が設けられている。前記研削砥石６１はワークテーブル軸６３と平行な軸６４で回転し、図１で上下方向に移動可能に設置されている。図２には基台１３上には略三等配された位置に図１に示す鍔部１９が３箇所に配設されている。図２において３箇所の鍔部１９は説明の都合上、鍔部１９について説明し、他の鍔部は符号６８、６９を付して説明を省略する。

よって、鍔部１９は台座２３（図１参照）と一組の傾き調整機構２５（調整楔部２６、駆動部２７）とが該鍔部１９に沿って略１２０度の等配位置に３箇所設けられている。
ここで、台座２３及び一組の傾き調整機構２５は説明の都合上、鍔部１９、６８、６９にそれぞれ対応させるため、台座２３には符号２３ａ〜２３ｃを付し、一組の傾き調整機構２５の調整楔部２６には、符号２６ａ１，２６ａ２、２６ｂ１，２６ｂ２、２６ｃ１，２６ｃ２を付して説明する。さらに、傾き調整機構２５の駆動部２７は傾き調整機構２５ａ１，２５ａ２に対応して符号２７ａ１，２７ａ２を付して説明する。
すなわち、鍔部１９は台座２３ａ，傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２を有し、鍔部６８は台座２３ｂ，傾き調整機構２５ｂ１及び２５ｂ２を有し、鍔部６９は台座２３ｃ，傾き調整機構２５ｃ１及び２５ｃ２を有する。なお、傾き調整機構２５ｂ１，２５ｂ２，２５ｃ１、２５ｃ２は駆動部２７ｂ１，２７ｂ２、２７ｃ１，２７ｃ２は備えるが図２では省略している。

図２に示されるように、例えば鍔部１９は台座２３ａと、傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２の調整楔部２６ａ１及び２６ａ２が円周上に略１２０度の等配位置に配設され、該調整楔部２６ａ１及び２６ａ２は互いに対向位置に配設されている。鍔部６８、６９の台座２３ｂ，２３ｃ，傾き調整機構２５ｂ１，２５ｂ２は鍔部１９と同様に配置されている。
また、傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２において，調整楔部２６ａ１及び２６ａ２は基台１３上に配設され、駆動部２７ａ１及び２７ａ２はマシンベースであるベース１１上に配設している。これによって、調整楔部２６ａ１及び２６ａ２に合わせて駆動部２７ａ１及び２７ａ２の位置が変化するため傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２を自動化にすることができる。

また、鍔部１９において、台座２３ａと、傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２は基台１３の上面の円周上に３等配に配設され、そのうち１箇所、例えば傾き調整機構２５ａ２は対向するテーション６０に取り付けられた研削砥石６１の実加工部におけるシリコンウェーハ１４の外周部１４ｃと、該シリコンウェーハ１４の中心とを結ぶ線６５に対し略同位相に配設され、残る２箇所、例えば台座２３ａ及び傾き調整機構２５ａ１は前記傾き調整機構２５ａ２に対し等配に配設される。すなわち、台座２３ａと傾き調整機構２５ａ２とを結ぶ線（接線方向）６６が実加工部におけるシリコンウェーハ１４の外周部４ｃと該シリコンウェーハ１４の中心を結ぶ線（法線方向）６５に対し直角となる。

これにより、基台１３の中心と重心とが略一致して研削装置１０としてバランスを確保することができる。この場合、台座２３ａは調整機構または基準として固定する位置として機能する。
同様に、鍔部６８における台座２３ｂ、傾き調整機構２５ｂ１及び２５ｂと、鍔部６９における台座２３ｃ、傾き調整機構２５ｃ１及び２５ｃ２も前述した鍔部１９と同じように配設されている。
さらに、ワークテーブル１５に鍔部１９、６８，６９に少なくと二つの傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２，２５ｂ１及び２５ｂ２，２５ｃ１及び２６ｃ２を設けることにより、
傾き調整機構の削減を図ることでき、調整作業が簡単になり作業時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態に係る研削装置１０において、鍔部１９において、台座２３ａと、傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２は基台１３の上面の円周上に３等配に配設したが、前記台座２３ａと、前記傾き調整機構２５ａ１及び２５ａ２は３等配でなくても勿論よい。この場合、基台１３の中心と重心とが略一致しないため、研削装置１０はバランスが保たれないが、例えば基台１３にバランス用の錘（図示しない）を設けてよい。

本発明の実施の形態に係る研削装置１０は、基本的には以上のよう構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
図１に示す研削装置１０は、例えばインフィード切込み方式平面装置を示し、ワークであるシリコンウェーハ１４の上方には、該シリコンウェーハ１４の上面１４ａを平面研削加工するための研削砥石６１を取り付けたスピンドル６２が設けられている。
研削にあたっては、まず、シリコンウェーハ１４をワークテーブル１５に載置し該ワークテーブル１５の中央部に真空引きにて固定する。次に、ワークテーブル１５と研削砥石６１とを回転させ、該研削砥石６１を研削送り方向（図１で矢印方向６７）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６１によるシリコンウェーハ１４の研削を進行させ、該シリコンウェーハ１４の仕上げ厚み位置で研削を終了し、研削砥石６１を上方に復帰させ、研削工程を完了する。

かかる研削加工において、シリコンウェーハ１４の厚みを精度良く得るためには研削砥石６１の研削面６１ａとシリコンウェーハ１４の下面１４ｂ、即ちワークテーブル１５の載置面１５ａとを平行に保つことが必要である。
そこで、電動機５８を駆動して送りねじ軸部材３２を回転させて下台座３０を移動させると、上台座３１が下台座３０の矢印方向４７の移動に伴いワークテーブル１５を矢印方向４８に上下させることにより、ワークテーブル面１５ａの傾きを調整することができる。
ここで、例えばシリコンウェーハ１４の傾きを傾き調整機構２５ａ１及び２５a２により調整する際の順序について説明する。加工されたシリコンウェーハ１４の直径の断面形状（図示しない）が例えば中凸の形状となった場合は、駆動部２７ａ２により傾き調整機構２５ａ２を低くしてシリコンウェーハ１４ａの中心部より外周部が研削砥石６１に対して近くして該シリコンウェーハ１４の仕上り形状をよりフラットにする。

逆にシリコンウェーハ１４の直径の断面形状（図示しない）が例えば中凹の形状となった場合は、駆動部２７ａ２により傾き調整機構２５ａ２を高くてシリコンウェーハ１４の中心部より外周部が研削砥石６１に対して遠くして該シリコンウェーハ１４の仕上り形状をよりフラットにする。
一方、シリコンウェーハ１４の半径での断面形状が例えばＵ字型（逆Ｕ字型）の形状となった場合は、駆動部２７ａ１により傾き調整機構２５ａ１を低く（高く）してシリコンウェーハ１４の中心部や外周部に対して研削砥石６１に遠く（近く）してシリコンウェーハ１４の仕上り形状をよりフラットにする。

本発明の実施の形態に係る研削装置１０では、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。
前記傾き調整機構２５はシリコンウェーハ１４の傾きを調整する場合について説明したが，測定器具、他の部材等の傾きを調整するときにも利用することができる。

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、構造も簡単である。
さらに、傾き調整機構が調整楔部と駆動部よりなり、調整楔部は駆動部により固定側に平行に移動させることが可能となり、例えば基台上に配設されたワークテーブルが加工ステーションに位置決めされた場所で調整が可能となる。
また、調整機構又は基準として固定する位置箇所を実研削部に対して平行、直角に配設することで、被加工物の中凸または中凹形状の調整を簡便にすることができる。

本発明の実施の形態に係る傾き調整機構と該傾き調整機構を研削装置に設けた概略構造を示す縦断面図である。 図１の平面図である。 図１に調整楔部の分解斜視図である。

符号の説明

１０ 研削装置 １１ ベース
１３ 基台 １４ シリコンウェーハ
１５ ワークテーブル １９、６８、６９ 鍔部
２３ 台座 ２５ 傾き調整機構
２６ 調整楔部 ２７ 駆動部
２９ ベース ３０ 下台
３１ 上台座 ５４ シリンダ

Claims (5)

1. 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、を備えた研削装置において、
   基台側に設けられた調整楔部と、
   固定台側に配置された駆動部と、
   を備え、前記調整楔部及び前記駆動部は継手部材で連結することにより該調整楔部は該駆動部により前記基台の上面に沿って平行に移動されることを特徴とする傾き調整機構。
2. 請求項１記載の傾き調整機構において、
   前記調整楔部は、前記基台側に固定されたベースと、一側面が前記ベースに摺動可能に設けられ他側に傾斜面を有する下台座と、一側面が前記下台座の傾斜面に移動可能に係合し他側面が前記鍔部に支持された上台座と、前記下台座には前記傾斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじ軸部材と、を備えることを特徴とする傾き調整機構。
3. 請求項１または２記載の傾き調整機構において、
   前記駆動部は、前記固定台側に固定されたシリンダと、前記シリンダと協動する電動機と、前記電動機の駆動により回転するフレキシブルの継手部材と、を備えることを特徴とする傾き調整機構。
4. 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鍔部と、を備え、前記鍔部と前記基台とを前記台座を介して弾性部材により押し付け固定する傾き調整機構が前記鍔部に沿って略等分に配設されていることを特徴とする研削装置。
5. 請求項４記載の研削装置において、前記鍔部には円周上に前記台座と、少なくとも２つの傾き調整機構とが３箇所に配設されており、前記傾き調整機構の一方は対向する研削砥石の実加工部におけるワーク外周部と該ワークの中心とを結ぶ線に対し略同位相に配設され、前記台座及び前記傾き調整機構の他方は前記傾き調整機構の一方に対し等配に配設されることを特徴とする研削装置。
   
   

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