JP2013046939A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削送りを制御する機能が停止しても、研削送りの暴走を抑制できる研削装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持する保持手段２０と、被加工物に対して粗研削を施す第一の研削手段３０と、仕上げ研削を施す第二の研削手段４０と、第一の研削送り手段５０及び第二の研削送り手段６０と、これらを制御する制御手段３とを備える研削装置１であり、第一の研削送り手段５０及び第二の研削送り手段６０には、サーボモータ５４、６４と、これらを制御するサーボドライバー５５、６５とを備えており、サーボドライバー５５、６５は、制御手段３からサーボモータ５４、６４の駆動開始の指令を受けた後、駆動終了の指令を受ける前に制御手段３に対して随時駆動の確認信号を出力する。そして、制御手段３から応答が途絶えた際にサーボモータ５４、６４５の駆動を停止することで、第一の研削送り手段５０及び第二の研削送り手段６０の暴走を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物の研削を行う研削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたシリコンウェーハ、サファイアウェーハ等のウェーハは、切削装置、レーザー加工装置等によって個々のデバイスに分割され、携帯電話機、パソコン、液晶テレビ、照明機器等の各種電気機器に利用されている。

ウェーハは、個々のデバイスに分割される前に、研削装置によって裏面が研削され、所定の厚みに形成される。研削装置は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物を研削する研削手段と、研削手段を保持手段に対して接近及び離反させる研削送り手段と、研削送り手段を制御する制御手段とを備えており、制御手段による制御によってウェーハを所望の厚みに研削することができる（例えば、下記特許文献１を参照）。

特開２００９−７９６号公報

しかし、研削装置における制御手段は、研削送り手段を制御するだけでなく、例えば搬送手段、研削手段、位置合わせ手段、加工条件設定手段等の多くの手段を複雑に制御している。したがって、研削装置の稼動中に制御手段の一部の機能が停止して制御不能となる場合がある。

特に研削送り手段の制御においては、研削送り手段に駆動の開始を指令した後、駆動の終了を指令する前に研削送り手段を制御する機能が停止すると、研削送り手段が暴走し、被加工物に向けて過度に研削送りをするおそれがある。その結果、研削手段の研削ホイールが保持手段に保持されたウェーハに対して過剰な外力を加えてウェーハを破壊し、保持手段を含めて装置自体が破壊されるおそれがあるという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、研削送り手段の暴走を抑制できる研削装置を提供することを目的とする。

本発明に係る研削装置は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物を研削する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、研削手段を保持手段に対して接近及び離反させる研削送り手段と、研削送り手段を制御する制御手段と、から少なくとも構成される研削装置であって、研削送り手段は、研削手段を移動可能に支持するガイド台と、ガイド台に形成された雌螺子に螺合するボールスクリューと、ボールスクリューを回転駆動するサーボモータと、サーボモータの回転を制御するサーボドライバーと、から少なくとも構成され、制御手段は、サーボモータの駆動の開始を指令するとともに駆動の終了を指令する信号を該サーボドライバーに出力し、サーボドライバーは、サーボモータの駆動開始の指令を受けた後、制御手段に対して随時駆動を確認する確認信号を出力し、制御手段から応答が途絶えた際に該サーボモータの駆動を停止する。

上記サーボドライバーは、制御手段から応答が途絶えた際にサーボモータの駆動を停止するとともにサーボモータの回転方向を逆転させて駆動を開始し、研削手段を保持手段から離反させることが望ましい。

本発明では、サーボドライバーが、制御手段からサーボモータの駆動開始の指令を受けた後、サーボモータの駆動を確認する信号を制御手段に対して随時出力し、制御手段はその確認信号に対して応答信号を返すように構成したため、サーボドライバーは、制御手段からの応答が途絶えた場合には制御手段が正常に動作していないと判断することができる。したがって、制御手段からの応答が途絶えた際に、サーボドライバーがサーボモータの駆動を停止することで、研削送り手段が暴走して被加工物に向けて過度に研削送りを行うのを防止し、保持手段に保持されたウェーハに対して研削ホイールが過剰な外力を加えてウェーハを破壊することを回避することができ、保持手段を含めて装置自体が破壊されるのを防ぐことができる。

また、制御手段からの応答が途絶えた際に、サーボドライバーがサーボモータの駆動を停止するとともにサーボモータの回転方向を逆転させて駆動を開始し、研削手段を保持手段から離反させることができるため、ウェーハや装置が破壊されるのをより確実に回避することができる。

本発明に係る研削装置の一例を示す斜視図である。 サーボモータの制御手順を示すフローチャート図である。

図１に示す研削装置１は、被加工物を保持する保持手段２０と、その被加工物に対して粗研削を施す第一の研削手段３０と、粗研削された被加工物に対して仕上げ研削を施す第二の研削手段４０と、第一の研削手段３０及び第二の研削手段４０を保持手段２０に対してそれぞれ接近及び離反させる第一の研削送り手段５０及び第二の研削送り手段６０と、これらを制御する制御手段３とを備える。研削装置１は、Ｙ軸方向に延びる直方体形状の基台２と、当該基台２の上面の一端に立設された立設基台２ａとを備えており、基台２の上面前部には、研削加工前の被加工物を収容するための供給カセット５と、切削加工後の被加工物を収容するための回収カセット６とを備えている。

図１に示すように、供給カセット５及び回収カセット６の近傍には、供給カセット５からの被加工物の搬出及び回収カセット６への被加工物の搬入を行う搬送ロボット４が配設されている。搬送ロボット４は、屈曲可能なアーム４ａと、アーム４ａの先端部に備えたハンド４ｂとを備え、供給カセット５及び回収カセット６にハンド４ｂが届くように搬送ロボット４が設置されている。また、ハンド４ｂの可動範囲には、切削加工後の被加工物を洗浄する洗浄装置８が配設されている。

ハンド４ｂの可動範囲には、搬送ロボット４によって供給カセット５から取り出された被加工物を所定の位置に位置合わせする位置合わせ手段７が配設されている。位置合わせ手段７には、円弧上に配設され径方向に移動可能なピン７ａを複数備えている。

図１に示す基台２の上面後部には、円盤形状のターンテーブル２１が配設され、ターンテーブル２１の上面側に被加工物を保持する保持手段２０が備えてある。また、図１に示すように、基台２の上面後部には、被加工物の着脱が行われる着脱領域Ａ１と、実際に被加工物が加工される研削領域Ａ２とを設けている。ターンテーブル２１は、回転可能となっており、保持手段２０を公転させることができる。

保持手段２０は、その上面に、被加工物を吸引保持する保持部２２を備えている。保持部２２は、吸引源に連通している。また、保持手段２０は、自転可能となっている。そして、保持手段２０は、ターンテーブル２１の回転に伴い公転することで着脱領域Ａ１と研削領域Ａ２との間を移動可能になっている。

図１に示すように、着脱領域Ａ１における位置合わせ手段７の近傍には、被加工物を位置合わせ手段７から着脱領域Ａ１で待機する保持手段２０へ搬入する搬入手段９が配設されている。また、着脱領域Ａ１における洗浄装置８の近傍には、被加工物を保持手段２０から洗浄装置８へ搬出する搬出手段１０が配設されている。

第一の研削手段３０は、円筒形状のスピンドルハウジング３１と、スピンドルハウジング３１を支持する支持部３２と、スピンドルハウジング３１の中心を軸通して配設されるスピンドル３３とを備える。スピンドル３３には、その下端に固定されたマウント３５を介して粗研削用ホイール３４が回転可能に装着されており、粗研削用ホイール３４の下部には、粗研削用の砥石３６が固着されている。

第二の研削手段４０も第一の研削手段３０と同様の構成としており、円筒形状のスピンドルハウジング４１と、スピンドルハウジング４１を支持する支持部４２と、スピンドルハウジング４１の中心を軸通して配設されるスピンドル４３とを備える。また、スピンドル４３には、その下端に固定されたマウント４５を介して仕上げ研削用ホイール４４が回転可能に装着されており、仕上げ研削用ホイール４４の下部には、仕上げ研削用の砥石４６が固着されている。

第一の研削送り手段５０は、第一の研削手段３０を移動可能に支持するガイド台５１と、Ｚ軸方向に延び正逆両方向に回動可能なボールスクリュー５２と、ボールスクリュー５２と平行に配設された一対のガイドレール５３と、ボールスクリュー５２の一端に接続されたサーボモータ５４と、サーボモータ５４の回転を制御するサーボドライバー５５とを備えている。ガイド台５１の一方の面には、一対のガイドレール５３が摺接し、中央部分に図示しない雌螺子が形成されており、当該雌螺子にボールスクリュー５２が螺合している。そして、サーボモータ５４によって回転駆動されたボールスクリュー５２が回動することにより、ガイド台５１がガイドレール５３にガイドされてＺ軸方向に自在に移動し、併せて第一の研削手段３０をＺ軸方向に昇降させることができる。

第二の研削送り手段６０も、第一研削送り手段５０と同様に構成されており、第二の研削手段４０を移動可能に支持するガイド台６１と、Ｚ軸方向に延び正逆両方向に回動可能なボールスクリュー６２と、ボールスクリュー６２と平行に配設された一対のガイドレール６３と、ボールスクリュー６２の一端に接続されたサーボモータ６４と、サーボモータ６４の回転を制御するサーボドライバー６５とを備えている。ガイド台６１の一方の面には、一対のガイドレール６３が摺接し、中央部分に図示しない雌螺子が形成されており、当該雌螺子にボールスクリュー６２が螺合している。そして、サーボモータ６４によって回転駆動されたボールスクリュー６２が回動することにより、ガイド台６１がガイドレール６３にガイドされてＺ軸方向に自在に移動し、併せて第二の研削手段４０をＺ軸方向に昇降させることができる。

制御手段３は、サーボドライバー５５、６５に接続されている。サーボドライバー５５、６５には、サーボモータ５４、６４の制御に必要な各種データを記憶するメモリ及びＣＰＵを備えている。また、制御手段３においても、第一の研削手段３０、第二の研削手段４０、第一の研削送り手段５０、第二の研削送り手段６０、搬送ロボット４、位置合わせ手段７等の各手段の制御に必要な各種データを記憶するメモリ及びＣＰＵを備えており、これら各手段を一括して制御している。

サーボドライバー５５、６５は、それぞれサーボモータ５４、６４に接続されており、サーボドライバー５５、６５から送られる信号によってサーボモータ５４、６４がそれぞれ制御される。サーボドライバー５５及び６５は、制御手段３からサーボモータ５４、６４の駆動開始の指令を受けてから、駆動終了の指令を受けるまでの間、サーボモータ５４、６４の制御を行う。

次に、研削装置１の動作例について、図１及び２を参照しながら説明する。図１に示すウェーハＷは、被加工物の一例である。ウェーハＷが研削される面は裏面Ｗａであり、表面には保護テープＴが貼着されている。ウェーハＷは、供給カセット５に複数収容される。

図１に示す搬送ロボット４は、ハンド４ｂで供給カセット５からウェーハＷを取り出し、アーム４ａを位置合わせ手段７の上方に旋回移動させ、ウェーハＷを位置合わせ手段７に搬送する。そして、位置合わせ手段７により、ウェーハＷの中心位置合わせがなされる。

ウェーハＷの中心位置合わせがなされた後、搬入手段９を作動させてウェーハＷを着脱領域Ａ１で待機する保持手段２０に搬入し、保持手段２０の上面に保護テープＴ側を載置する。そして、図示しない吸引源から発生させた吸引力により、保持手段２０の上面にウェーハＷを保持し、保持手段２０は自転を開始する。そして、ターンテーブルを回転させながら、保持手段２０を第一の研削手段３０が配してある研削領域Ａ２に送り込む。

次に、第一の研削手段３０を構成する粗研削用ホイール３４を回転させるとともに、制御手段３が、サーボドライバー５５にサーボモータ５４の駆動開始の指令を示す信号を出力する。そうすると、サーボドライバー５５がサーボモータ５４の回転駆動を開始して、サーボモータ５４の回転に伴いボールスクリュー５２が回動し、ガイド台５１がガイドレール５３にガイドされてＺ軸方向に移動し、併せて第一の研削手段３０もＺ軸方向に下降する。

ここで、第一の研削送り手段５０が暴走しないように、サーボドライバー５５がサーボモータ５４の回転を制御する。以下、サーボドライバー５５がサーボモータ５４の回転を制御する手順について図２を参照しながら説明する。なお、第二の研削送り手段６０におけるサーボモータ６４の制御手順も第一の研削送り手段５０におけるサーボモータ５４の制御手順と同様である。

制御手段３は、第一の研削手段３０の研削送りを開始するにあたり、サーボドライバー５５に対して駆動開始指令を出力する（ステップＳ２１）。サーボドライバー５５は、制御手段３からサーボモータ５４の駆動開始の指令を受けると、サーボモータ５４の駆動を開始するとともに、サーボモータ５４を回転駆動していることを示す確認信号を随時制御手段３に出力する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。当該確認信号は、例えば１０パルス／秒で出力し、制御手段３に対してサーボモータ５４の駆動状態を定期的に通知する。サーボドライバー５５は、制御手段３に対して確認信号を出力した後、逐次制御手段３からの応答を待つ（ステップＳ１３）。

制御手段３は、サーボドライバー５５から出力された確認信号を受信すると、サーボドライバー５５に対して応答信号を出力する（ステップＳ２２、Ｓ２３）。サーボドライバー５５は、制御手段３からの応答があった場合には、駆動終了指令を受信した場合を除き、サーボモータ５４の駆動を続行し、ステップＳ１２に戻る。一方、所定の待ち時間内に制御手段３からの応答がなく、制御手段３からの応答が途絶えた場合には、サーボモータ５４の駆動を停止する（ステップＳ１５）。

このように、制御手段３からの応答が途絶えた場合は、第一の研削送り手段４０を制御する機能が停止して制御手段３がサーボドライバー５５を制御することが不可能になったと判断する。そして、サーボドライバー５５がサーボモータ５４の駆動を停止することで、第一の研削手段３０が暴走してウェーハＷに向けて過度に研削送りを行うのを回避することができる。したがって、ウェーハＷに対して過剰な押圧力を加えてウェーハＷを破壊したり、保持手段２０を含めて研削装置１自体が破壊されたりするおそれがない。

制御手段３からの応答が途絶え、サーボモータ５４の駆動を停止させた後、サーボドライバー５５は、サーボモータ５４の回転方向を逆転させて駆動を開始する（ステップＳ１６）。そうすると、当該駆動に伴いボールスクリュー５２が逆方向に回動し、ガイド台５１がガイドレール５３にガイドされて第一の研削送り手段３０が上昇し、第一の研削手段３０が保持手段２０から離反する。また、第一の研削手段３０が保持手段２０から離反すると、サーボドライバー５５は、サーボモータ５４の駆動を停止する（ステップＳ１７０）。以上の手順を経て、サーボモータ５４の回転制御を終了する。当該制御は、制御手段３からサーボモータ５４の駆動の終了が指令される前に行われる。

このように、制御手段３からの応答が途絶えた場合は、第一の研削手段３０を保持手段２０から離反させることができるため、ウェーハＷや研削装置１が破壊されるのを確実に回避することができる。

一方、サーボドライバー５５からの確認信号に対して制御手段３が正常に応答信号を出力し続けると、研削が中断することなく続行されるため、ウェーハＷが所定厚みに形成される。制御手段３では、例えばサーボドライバー５５に対して送出したパルス数により第一の研削手段３０の鉛直方向の位置を認識しその位置に基づき、又は、図示しないウェーハの厚みを計測する厚み計測器からの信号に基づき、ウェーハＷが所定厚みに形成されたことを確認すると、サーボドライバー５５に対して駆動終了指令を出力する（ステップＳ２４、Ｓ２５）、サーボドライバー５５では、駆動終了指令を出力すると、サーボモータ５４の駆動を停止して研削送りを停止させ、サーボモータ５４を逆方向に回転させて第一の研削手段３０を上昇させた後、停止させる（ステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７）。

第一の研削手段３０でウェーハＷを所望の厚みに粗研削した後は、ウェーハＷを仕上げ研削するために、ターンテーブル２１を所定角度回転させることにより、ウェーハＷが保持された保持手段２０を第二の研削手段４０の直下に送り込む。そして、第二の研削手段４０を構成する仕上げ研削用ホイール４４を回転させるとともに、第二の研削送り手段６０を制御手段３によって作動させて第二の研削手段４０をＺ軸方向に下降させ、回転する仕上げ研削用ホイール４４でウェーハＷの表面Ｗａを仕上げ研削する。仕上げ研削時も、粗研削時と同様に、図２に示した手順によってサーボモータ６４を制御することにより、第二の研削手段４０の暴走が防止される。

仕上げ研削用ホイール４４によるウェーハＷの仕上げ研削が終了し、ウェーハＷが所望の厚みに形成されると、ターンテーブル２１を回転させて保持手段２０を着脱領域Ａ１に移動させる。

加工後のウェーハＷには、加工屑が付着しているため、図１に示す搬出手段１０が、研削領域Ａ２から着脱領域Ａ１に戻ってきた保持手段２０に保持されたウェーハＷを吸着し、洗浄装置８に搬送する。そして、ウェーハＷを洗浄後、搬送ロボット４のアーム４ａが洗浄装置８に旋回移動し、ハンド４ｂでウェーハＷを取り出し、回収カセット６に搬送する。以上のようにして、研削装置１の一連の動作が終了する。

本実施形態では、２つの研削手段及び研削送り手段を有する研削装置を例に挙げて説明したが、研削手段及び研削送り手段が１つまたは３つ以上の研削装置にも本発明を適用することができる。

１：研削装置
２：基台 ２ａ：立設基台
３：制御手段
４：搬送ロボット ４ａ：アーム ４ｂ：ハンド
５：供給カセット
６：回収カセット
７：位置合わせ手段 ７ａ：ピン
８：洗浄手段
９：搬入手段
１０：搬出手段
２０：保持手段 ２１：ターンテーブル
３０：第一の研削手段 ３１：スピンドルハウジング ３２：支持部 ３３：スピンドル ３４：粗研削用ホイール ３５：マウント ３６：砥石
４０：第二の研削手段 ４１：スピンドルハウジング ４２：支持部 ４３：スピンドル ４４：仕上げ研削用ホイール ４５：マウント ４６：砥石
５０：第一の研削送り手段：５１：ガイド台 ５２：ボールスクリュー ５３：ガイドレール ５４：サーボモータ ５５：サーボドライバー
６０：第二の研削送り手段：６１：ガイド台 ６２：ボールスクリュー ６３：ガイドレール ６４：サーボモータ ６５：サーボドライバー
Ａ１：着脱領域 Ａ２：研削領域
Ｗ：ウェーハ Ｗａ：表面 Ｔ：保護テープ

Claims (2)

1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を研削する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、該研削手段を該保持手段に対して接近及び離反させる研削送り手段と、研削送り手段を制御する制御手段と、から少なくとも構成される研削装置であって、
   該研削送り手段は、該研削手段を移動可能に支持するガイド台と、
   該ガイド台に形成された雌螺子に螺合するボールスクリューと、
   該ボールスクリューを回転駆動するサーボモータと、
   該サーボモータの回転を制御するサーボドライバーと、から少なくとも構成され、
   該制御手段は、該サーボモータの駆動の開始を指令するとともに駆動の終了を指令する信号を該サーボドライバーに出力し、
   該サーボドライバーは、該サーボモータの駆動開始の指令を受けた後、該制御手段に対して随時駆動を確認する確認信号を出力し、該制御手段から応答が途絶えた際に該サーボモータの駆動を停止する研削装置。
2. 前記サーボドライバーは、前記制御手段から応答が途絶えた際に前記サーボモータの駆動を停止するとともに該サーボモータの回転方向を逆転させて駆動を開始し、前記研削手段を前記保持手段から離反させる請求項１に記載の研削装置。

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