JP2014014877A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削装置において、研削スピンドルユニットの回転軸が傾斜しないようにして研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止する。
【解決手段】研削スピンドル３０に装着した研削ホイール３２に固着された研削砥石３２０を保持テーブル２に保持された板状ワークに接触させ研削送り手段４によって押圧する構成の研削装置１に関し、研削荷重の中心と、研削スピンドル３０の昇降を案内する２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、研削スピンドル３０を昇降させる進退軸４１の軸心４１ａとを１本の基準直線２００上に配置することにより、研削領域において板状ワークの上面を研削砥石３２０が押圧し、その研削荷重によって、保持テーブル２が押圧されたときに、研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜するのを防ぎ、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状ワークを研削する研削装置に関する。

半導体ウェーハ等の板状ワークを研削する研削装置には、板状ワークを保持する保持テーブルと、下端部に研削ホイールが装着される研削スピンドルユニットを備えている。例えば特許文献１に記載された研削装置は、研削スピンドルユニットが研削ホルダに支持され、研削ホルダが、進退軸及びガイドを備えた研削送り手段によって上下動可能に片持ち式に支持されており、研削送り手段によって駆動されて研削ホルダが上下動するのにともない、研削スピンドルユニットも上下動する構成となっている。

特開２０１１−１６１５４６号公報

しかし、上記研削装置において、保持テーブルに保持された板状ワークを研削する際には、研削ホイールに備えた研削砥石と板状ワークとが接触する研削領域と、研削スピンドルユニットの上下動を案内するガイドと、研削ホルダを上下動させる進退軸と、研削スピンドルユニットの重心とが一直線上に配置されていないため、保持テーブルからの反力等によって研削砥石に負荷がかかり、研削スピンドルユニットの回転軸が傾斜し、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、研削装置において、研削スピンドルユニットの回転軸が傾斜しないようにして、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することを課題とする。

本発明は、板状ワークを保持する回転可能な保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークを研削加工する研削手段と、研削手段を保持テーブルに対して接近または離反する研削送り方向に進退させる研削送り手段と、保持テーブルが保持した板状ワークを研削手段に装着された研削ホイールに環状に配置された研削砥石に対面する位置に位置づける位置づけ手段と、を少なくとも備え、保持テーブルが保持した板状ワークの上面を研削手段によってインフィード研削する研削装置において、研削手段は、研削ホイールが装着され回転可能な回転軸を有する研削スピンドルと、研削スピンドルを支持するスピンドルホルダーと、から構成され、研削送り手段は、研削送り方向に平行に配置されスピンドルホルダーの上下動を案内する２本のガイドと、２本のガイドによって方向付けられるスピンドルホルダーを研削送り方向に進退させる進退軸と、から構成されていて、保持テーブルによって保持された板状ワークの上面と研削砥石とが板状ワークに接触する研削領域は、回転軸の軸心を中心として研削ホイールの半径方向における研削砥石の幅を有する円弧形状であり、研削送り手段が所定の速度で研削手段を研削送りして研削領域において板状ワークの上面を研削砥石が押圧すると、その研削荷重によって、研削手段が研削位置に位置づけられた保持テーブルを押圧し、研削荷重の中心と、２本のガイドのそれぞれの軸心と、進退軸の軸心とが、１本の基準直線上に配置されたことを特徴とする。

上記研削装置においては、回転軸の軸心を、基準直線上に配置することが望ましい。また、２本のガイドと、研削手段を研削送りする進退軸と、を備えた門型コラムを備え、門型コラムが、２本のガイドをそれぞれ支持する２本の柱部と、２本の柱部の上部を連結する連結部と、から構成される場合は、柱部の横断面の図心が基準直線上に配置されていることが望ましい。また、２本の柱部のそれぞれの柱部横断面の図心間を結ぶ直線の中点が、進退軸の軸心と一致していることが望ましい。

本発明では、研削荷重の中心と、スピンドルホルダーの上下動を案内する２本のガイドのそれぞれの軸心と、スピンドルホルダーを研削送り方向に進退させる進退軸の軸心とが１本の基準直線上に配置されているため、板状ワークの研削時の研削荷重によって保持テーブルが押圧されても、研削スピンドルの回転軸が傾斜しにくく、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

とくに、研削スピンドルの回転軸の軸心が基準直線上に配置されていると、研削手段による押圧によって保持テーブルから反力が生じたとしても、研削手段が傾くことを確実に防止することができる。

さらに、２本のガイドと研削手段を研削送りする進退軸とを備えた門型コラムが、２本のガイドをそれぞれ支持する２本の柱部と、２本の柱部の上部を連結する連結部とから構成され、柱部の横断面の図心が基準直線上に配置されていると、柱部が傾斜しないため、基準直線方向に研削手段が傾くのを防止することができる。

２本の柱部のそれぞれの柱部横断面の図心間を結ぶ直線の中点が、進退軸の軸心と一致している場合は、研削送り方向に傾斜が生じないため、板状ワークの面精度を維持することができる。

研削砥石の一例を示す斜視図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第１の例を模式的に示す横断面図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第２の例を模式的に示す横断面図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第３の例を模式的に示す横断面図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第４の例を模式的に示す横断面図である。 保持テーブルと研削手段と研削送り手段との位置関係の第５の例を模式的に示す横断面図である。

図１に示す研削装置１は、板状ワークを保持する保持テーブル２と、保持テーブル２に保持された板状ワークを研削加工する研削手段３と、研削手段３を保持テーブルに２対して接近または離反する研削送り方向（Ｚ軸方向）に進退させる研削送り手段４とを備えている。

保持テーブル２は、回転可能であるとともに、位置づけ手段２０によって駆動されてジャバラ状のカバー部材２１の伸縮をともなって前後方向（Ｙ軸方向）に水平移動可能となっている。保持テーブル２の保持面２ａは、回転中心を頂点とする円錐面に形成されている。

研削手段３は、研削ホイール３２が装着され回転可能な回転軸３００を有する研削スピンドル３０と、研削スピンドル３０を支持するスピンドルホルダー３１とから構成されている。研削ホイール３２の下面には、回転軸３００の軸心３００ａを中心として半径方向に所定の幅を有する研削砥石３２０が円弧上に固着されている。

研削送り手段４は、スピンドルホルダー３１を上下動可能に支持し研削送り方向に平行に配置される２本のガイド４０と、２本のガイドによって方向付けられるスピンドルホルダー４０を研削送り方向に進退させる進退軸４１とを備えている。進退軸４１は、スピンドルホルダー３１の内部に備えたナット構造に螺合している。

研削送り手段４を構成する２本のガイド４０及び進退軸４１は、保持手段２のＹ軸方向の移動経路をまたいで配設された門型コラム４２に配設されている。この門型コラム４２は、２本のガイド４０をそれぞれ支持する柱部４２０と、２本の柱部４２０の上部を連結する連結部４２１とから構成されている。

板状ワークの研削時は、最初に、図１に示した位置づけ手段２０によって、図２に示すように、保持テーブル２が保持した板状ワークＷを、研削砥石３２０に対面する研削位置に位置づける。そして、保持テーブル２が研削位置に位置した状態で回転するとともに研削手段３の回転軸３００が回転し、研削送り手段４が所定の速度で研削手段３をＺ方向に研削送りすると、保持テーブル２の保持面２ａが円錐面であるため、板状ワークＷの上面と研削砥石３２０の下面とは、回転軸３００の軸心３００ａを中心として研削ホイール３２の半径方向における研削砥石３２０の幅を有し保持テーブル２の回転中心から板状ワークＷの外周縁にかけての研削領域１００において接触し、板状ワークＷの上面が押圧されてインフィード研削が行われる。また、そのときの研削荷重によって、研削位置に位置づけられた保持テーブル２も押圧される。

このとき、図２に示すように、研削荷重の中心、すなわち研削領域１００の中心１００ａと、２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、柱部４２０の図心４２０ａとが、１本の基準直線２００上に配置されている。したがって、研削荷重によって保持テーブル２が押圧され、研削砥石３２０に負荷がかかったとしても、研削送り手段４が傾斜しないため、研削送り手段４に支持された研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜しにくく、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

また、２本の柱部４２０のそれぞれの柱部横断面の図心４２０ａ間を結ぶ直線の中点が、進退軸４１の軸心４１ａと一致しているため、研削送り手段４が傾斜するのをより確実に防止することができ、板状ワークの面精度を維持することができる。

図３に示すように、研削領域１０１の中心１０１ａと、２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、２本の柱部４２０の図心４２０ａとが、１本の基準直線２０１上に配置されていることに加え、回転軸３００の軸心３００ａも基準直線２０１上に位置している研削装置１ａでは、研削送り手段４が傾斜するのを防止するだけでなく、研削スピンドル３０の回転軸３００自体が傾斜するのをより確実に防ぐことができ、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

また、図４に示す研削装置１ｂのように、２本の柱部４２０の図心４２０ａと研削領域１０２の中心１０２ａとの間に進退軸４１の軸心４１ａが位置していてもよい。この場合も、研削領域１０２の中心１０２ａと、２本のガイド４０のそれぞれの軸心４０ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、２本の柱部４２０の図心４２０ａとが、１本の基準直線２０２上に配置されているため、研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜しにくく、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

図１−図４に示した柱部４２０は、横断面がＬ字型に形成されているが、柱部の横断面形状は、Ｌ字型以外であってもよい。例えば、図５に示すように、２つの柱部５２０の横断面が三角形である場合は、斜辺５２０ｂに沿って２本のガイド４００が配設され、研削領域１０３の中心１０３ａと、２本のガイド４００のそれぞれの軸心４００ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、柱部５２０の図心５２０ａとが、１本の基準直線２０３上に配置されているため、研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜しにくく、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

また、図６に示すように、２つの柱部６２０の横断面が略Ｌ字の内側にテーパ面６２０ｂを設けた形状であり、テーパ面６２０ｂに沿って２本のガイド４０１が配設され、研削領域１０４の中心１０４ａと、２本のガイド４０１のそれぞれの軸心４０１ａと、進退軸４１の軸心４１ａと、柱部６２０の図心６２０ａとが、１本の基準直線２０４上に配置されているため、研削スピンドル３０の回転軸３００が傾斜しにくく、研削砥石３２０の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。

なお、研削手段及び研削送り手段を複数備えた研削装置においても同様であり、各研削手段及び研削送り手段について、少なくとも、研削荷重の中心と、２本のガイドのそれぞれの軸心と、進退軸の軸心とが1本の基準直線上に配置されていると、研削スピンドルの回転軸が傾斜しにくく、研削砥石の異常磨耗や研削不良が発生するのを防止することができる。なお、研削手段及び研削送り手段を複数備えた研削装置においては、複数の保持テーブルがターンテーブルによって支持され、ターンテーブルの回転によって各保持テーブルが研削砥石に対面する位置に移動する構成となっており、ターンテーブルが位置づけ手段として機能する。

１：研削装置
２：保持テーブル
２０：位置づけ手段 ２１：カバー部材 ２ａ：保持面
３：研削手段
３０：研削スピンドル ３００：回転軸 ３００ａ：軸心
３１：スピンドルホルダー ３２研削ホイール ３２０：研削砥石
４：研削送り手段
４０：ガイド ４０ａ：軸心 ４１：進退軸 ４１ａ：軸心
４２：門型コラム ４２０：柱部 ４２０ａ：図心 ４２１：連結部
４００、４０１：ガイド ４００ａ、４０１ａ：軸心
５２０、６２０：柱部 ５２０ａ、６２０ａ：図心
１００：研削領域 １００ａ：研削領域の中心
１０１：研削領域 １０１ａ：研削領域の中心
１０２：研削領域 １０２ａ：研削領域の中心
２００、２０１，２０２、２０３、２０４：基準直線

Claims (4)

1. 板状ワークを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを研削加工する研削手段と、該研削手段を該保持テーブルに対して接近または離反する研削送り方向に進退させる研削送り手段と、該保持テーブルが保持した板状ワークを該研削手段に装着された研削ホイールに環状に配置された研削砥石に対面する位置に位置づける位置づけ手段と、を少なくとも備え、該保持テーブルが保持した板状ワークの上面を該研削手段によってインフィード研削する研削装置において、
   該研削手段は、研削ホイールが装着され回転可能な回転軸を有する研削スピンドルと、該研削スピンドルを支持するスピンドルホルダーと、から構成され、
   該研削送り手段は、該研削送り方向に平行に配置され該スピンドルホルダーの上下動を案内する２本のガイドと、該２本のガイドによって方向付けられる該スピンドルホルダーを該研削送り方向に進退させる進退軸と、から構成されていて、
   該保持テーブルによって保持された板状ワークの上面に該研削砥石が接触する研削領域は、該回転軸の軸心を中心として該研削ホイールの半径方向における該研削砥石の幅を有する円弧形状であり、
   該研削送り手段が所定の速度で該研削手段を研削送りして該研削領域において該板状ワークの上面を該研削砥石が押圧すると、その研削荷重によって、該研削手段が該研削位置に位置づけられた該保持テーブルを押圧し、
   該研削荷重の中心と、該２本のガイドのそれぞれの軸心と、該進退軸の軸心とが、１本の基準直線上に配置された研削装置。
2. 前記回転軸の軸心を、前記基準直線上に配置した請求項１記載の研削装置。
3. 前記２本のガイドと、前記研削手段を研削送りする進退軸と、を備えた門型コラムを備え、
   該門型コラムは、該２本のガイドをそれぞれ支持する２本の柱部と、該２本の柱部を連結する連結部と、から構成され、
   該柱部の横断面の図心が前記基準直線上に配置された請求項１または２に記載の研削装置。
4. ２本の該柱部のそれぞれの該柱部横断面の図心間を結ぶ直線の中点が、該進退軸の軸心と一致している請求項３に記載の研削装置。

Images