JP2014161948A - 研削装置、及び、研削ホイールの取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誤ってボルトを落下させてしまうことによる装置の損傷の防止が図られた研削装置、及び、研削ホイールの取付方法を提供する。
【解決手段】被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置であって、該研削手段は、回転スピンドル２１と、該回転スピンドル２１の回転軸の先端に固定され雄ねじまたは雌ねじのねじ部２３ｃを有するマウント２３と、該マウント２３の該ねじ部２３ｃに螺合する雌ねじまたは雄ねじ７０ｃが形成された基台７０ａと該基台７０ａの自由端７０ｅに配設された研削砥石７０ｄとを含む研削ホイール７０と、を少なくとも有する研削装置とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物を研削する研削装置及び研削装置における研削ホイールの取付方法に関する。

従来、半導体ウェーハなどの被加工物を研削するための研削装置において、回転するスピンドルの下端部に設けたマウントに対し、ボルトを用いて研削ホイールをねじ留めにより固定する形態が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような特許文献１に開示される構成では、作業員は、マウントの下方において研削ホイールを下から手で支えて保持しつつ、マウントの上方からボルトを挿入して研削ホイールに対して螺結する、といった作業形態とされていた。

特開２００７−２９６６０１号公報

しかし、研削ホイールを下から手で支えて保持しながらボルトをねじ込む作業は作業性が悪く、作業者が誤ってボルトを落下させてしまい被加工物を保持する保持テーブルを傷つけてしまうことや、研削装置の他の部位で落下したボルトを噛み込んで研削装置を損傷させてしまうおそれがあった。

特に、研削ホイールの直径が大きい場合には、研削ホイールの重量も増すことから作業性がより悪くなることが予想されるため、ボルトの落下に伴う不具合発生を確実に防止するための方策が望まれていた。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、誤ってボルトを落下させてしまうことによる装置の損傷の防止が図られた研削装置、及び、研削ホイールの取付方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によると、被加工物を保持する保持手段と、保持手段で保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置であって、研削手段は、回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端に固定されスピンドルの反対側に雄ねじまたは雌ねじが形成されたねじ部を有するマウントと、マウントのねじ部に螺合する雌ねじまたは雄ねじが形成されたねじ部を有する基台、及び、基台の自由端に配設された研削砥石を含む研削ホイールと、を少なくとも有する研削装置が提供される。

請求項２に記載の発明によると、スピンドルの研削加工の際の回転方向は、スピンドルの回転を規制した場合にマウントに対して研削ホイールを螺合させる際の回転方向と逆方向とする、ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置が提供される。

請求項３に記載の発明によると、請求項１又は請求項２に記載の研削装置において研削ホイールを取り付ける研削ホイールの取り付け方法であって、研削手段のマウントのねじ部と研削ホイールのねじ部を対応させた状態で研削ホイールをマウントに位置付ける位置付けステップと、位置付けステップを実施した後、研削手段のスピンドルを回転させてマウントのねじ部に研削ホイールのねじ部を螺合させる螺合ステップと、を備えた研削ホイールの取付方法が提供される。

本発明によると、誤ってボルトを落下させてしまうことによる装置の損傷の防止が図られた研削装置、及び、研削ホイールの取付方法が提供される。

より具体的には、マウント及び研削ホイールの基台にねじが形成され、両者のねじを互いに螺合することで、別途ボルトを必要とせずに研削ホイールをマウントに装着することができる。これにより、ボルトを落下させてしまうことがなく、ボルトの落下に伴う装置の損傷を防止できる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、スピンドルの回転によってマウントと研削ホイールの基台のねじ部同士を螺合させることができるため、マウントに対する研削ホイールの取り付けが容易となる。

本発明の実施に適した研削装置の斜視図である。 スピンドル先端に固定されたマウントに装着される研削ホイールについて示す斜視図である。 （Ａ）はマウントと研削ホイールの構造について示す断面図、（Ｂ）はマウントに研削ホイールを固定した状態について示す断面図である。 （Ａ）はマウントと研削ホイールの構造の他の実施形態について示す断面図、（Ｂ）は他の実施形態においてマウントに研削ホイールを固定した状態について示す断面図である。 （Ａ）はマウントと研削ホイールの構造の別の実施形態について示す断面図、（Ｂ）は別の実施形態においてマウントに研削ホイールを固定した状態について示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態の研削装置２の斜視図を示している。この研削装置２では、図示せぬ被加工物としてのウェーハ（半導体ウェーハ）の研削加工が実施されるものとしている。

図１において、４は研削装置２のベースであり、ベースの後方にはコラム６が垂直に立設されている。コラム６には、上下方向に延びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０から下方に突出されるスピンドル２１と、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドル２１の先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石を有する研削ホイール７０を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

さらに、コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する移動基台１７に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６から下方に突出されるスピンドル３７と、スピンドル３７を回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６の前側においてベース４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着部を有しており、吸着部の保持面上に載置された被加工物としてのウェーハ（半導体ウェーハ）を真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウェーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウェーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ベース４の前側部分には、第１のウェーハカセット５０と、第２のウェーハカセット５２と、ウェーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピンを有する位置決めテーブル５６と、ウェーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウェーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。

ベース４の前側部分には、各種操作を入力したり、動作状況を表示するためのタッチパネル３が配設されている。

次に、図２及び図３を用いて本発明の特徴的な構成について説明する。図２はスピンドル２１先端に固定されたマウント２３に装着される研削ホイール７０について示す斜視図であり、図３（Ａ）はマウント２３と研削ホイール７０の構造について示す断面図、図３（Ｂ）はマウント２３に研削ホイール７０を固定した状態について示す断面図である。

なお、図２、図３（Ａ）（Ｂ）に示す構成は、図１に示す粗研削ユニット１０に適用する例について示すものであるが、図１に示す仕上げ研削ユニット２８に装着される研削ホイール４０についても同様に適用することができる。

図２、図３（Ａ）（Ｂ）に示される構成において、マウント２３は、スピンドル２１よりも径の大きい円環状のフランジ部２３ａを有して構成されている。フランジ部２３ａの下面側には、中ぐり加工などにより円周方向に連続する内周壁面を有する凹部２３ｂが形成されており、この凹部２３ｂの内周壁面に雌ねじ部２３ｃが形設されている。

研削ホイール７０は、マウント２３のフランジ部２３ａの径と略同一の径を有する基台７０ａを有して構成されている。基台７０ａの上部には、マウント２３の凹部２３ｂに挿入させるための挿入凸部７０ｂが形成されており、この挿入凸部７０ｂの外周壁面に雄ねじ部７０ｃが形設されている。

以上のような構成により、研削ホイール７０の挿入凸部７０ｂを、マウント２３の凹部２３ｂに螺挿することで、凹部２３ｂの雌ねじ部２３ｃに挿入凸部７０ｂの雄ねじ部７０ｃを螺合させることができ、マウント２３に対する研削ホイール７０の取付を完了することができる。

研削ホイール７０において、基台７０ａの下部には、複数の研削砥石７０ｄが周方向に配設されている。この研削砥石７０ｄにより被加工物の薄化などの研削加工が行われ、研削砥石７０ｄが磨耗した際には、新たな研削ホイール７０に付け替えられる。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、図１に示すように、被加工物であるウェーハを保持する保持手段としてのチャックテーブル４６と、チャックテーブル４６で保持されたウェーハを研削する研削手段となる研削ユニット（粗研削ユニット１０、仕上げ研削ユニット２８）を備えた研削装置２であって、図２、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、研削ユニットは、回転駆動されるスピンドル２１と、スピンドル２１の先端に固定されスピンドル２１の反対側に雌ねじが形成された雌ねじ部２３ｃ（ねじ部）を有するマウント２３と、マウント２３の雌ねじ部２３ｃ（ねじ部）に螺合する雄ねじが形成された雄ねじ部７０ｃを有する基台７０、及び、基台７０の自由端（基台７０の下面７０ｅ側）に配設された研削砥石７０ｄとを含む研削ホイール７０と、を少なくとも有する研削装置２とするものである。

このような構成とすることで、誤ってボルトを落下させてしまうことによる装置の損傷の防止が図られた研削装置２が提供される。

より具体的には、マウント２３及び研削ホイール７０の基台７０ａにねじ（雌ねじ部２３ｃ、雄ねじ部７０ｃ）が形成され、両者のねじを互いに螺合することで、別途ボルトを必要とせずに研削ホイール７０をマウント２３に装着することができる。これにより、ボルトを落下させてしまうことがなく、ボルトの落下に伴う装置の損傷を防止できる。

さらに、図４（Ａ）（Ｂ）に示す構成のように、研削ホイール７１において、貴台７１ａに形成される挿入凸部７１ｂの径を小さく構成するとともに、当該挿入凸部７１ｂの軸心部分をくり貫いて貫通部７１ｆを形成することにより、研削ホイール７１の軽量化を図ることとしてもよい。

この場合、マウント２３Ａの凹部２３Ａｂの径は、挿入凸部７１ｂと対応するように小さく構成される。また、凹部２３Ａｂには雌ねじ部２３Ａｃ、挿入凸部７１ｂには雄ねじ部７１ｃがそれぞれ形設され、互いに螺合させる構成とする。

加えて、図５（Ａ）（Ｂ）に示す構成のように、スピンドル２１の先端に固定されスピンドル２１の反対側に雄ねじが形成された雄ねじ部２３Ｂｃ（ねじ部）を有するマウント２３Ｂと、マウント２３Ｂの雄ねじ部２３Ｂｃ（ねじ部）に螺合する雌ねじが形成された雌ねじ部７２ｃを有する基台７２ａを備える研削ホイール７２との組み合わせにて、本発明を実施してもよい。

つまり、図５（Ａ）（Ｂ）の実施形態では、マウントと研削ホイールを螺合させるためのねじについて、図３（Ａ）（Ｂ）における雄ねじ、雌ねじの関係を逆にするものである。

なお、この実施形態では、マウント２３Ｂにおいて、フランジ部２３Ｂａの下面中央部から下方に軸部２３Ｂｅを突出させ、この軸部２３Ｂｅの外周部に雄ねじ部２３Ｂｃが形設される。

また、研削ホイール７２については、円盤状の基台７２ａの軸中心部に貫通部７２ｆが形設され、この貫通部７２ｆの内周部に雌ねじ部７２ｃが形設される。

さらに、研削ホイール７２をマウント２３Ｂに取付た後において、さらに、ナットの形態にて構成される緩み止め部材８０を軸部２３Ｂｅの雄ねじ部２３Ｂｃに締結してもよい。

このように緩み止め部材８０を用いることによって、マウント２３Ｂに対する研削ホイール７２の緩めをより確実に防止することが可能となる。

加えて、図２に示すように、マウント２３を回転させない場合において、雌ねじ部２３ｃに対し研削ホイール７０の雄ねじ部７０ｃを螺合させる場合に、研削ホイール７０の回転方向が矢印Ｋ１となるようにしている。

そして、この場合において、スピンドル２１（マウント２３）の研削加工の際の回転方向（矢印Ｋ２）は、スピンドル２１（マウント２３）の回転を規制した場合にマウント２３に対して研削ホイール７０を螺合させる際の回転方向（矢印Ｋ１）と逆方向とする。

これにより、スピンドル２１の回転によってマウント２３と研削ホイール７０の基台７０ａのねじ部同士を螺合させることができるため、マウント２３に対する研削ホイール７０の取り付けが容易な取付方法が実現できる。

具体的には、研削ホイール７０の取り付け方法であって、研削手段となる研削ユニット（粗研削ユニット１０）のマウント２３の雌ねじ部２３ｃ（ねじ部）と研削ホイール７０の雄ねじ部７０ｃ（ねじ部）を対応させた状態で研削ホイール７０をマウント２３に位置付ける位置付けステップと、位置付けステップを実施した後、粗研削ユニット１０のスピンドル２１を回転させてマウント２３の雌ねじ部２３ｃに研削ホイール７０の雄ねじ部７０ｃを螺合させる螺合ステップと、を備えた研削ホイールの取付方法とするものである。

この取付方法によれば、例えば、作業員が研削ホイール７０を手で保持しつつ、スピンドル２１を自動、或いは、手動で回転させることにより、マウント２３に対する研削ホイール７０の取り付けを実施することができる。また、マウント２３を研削ホイール７０の待機位置まで自動的に移動させ、スピンドル２１を回転させることで、自動制御による研削ホイール７０の取り付けを自動的に行うこととしてもよい。

さらに、スピンドル２１（マウント２３）の研削加工の際の回転方向である矢印Ｋ２を基準とし、スピンドル２１（マウント２３）の回転を規制した場合（スピンドルが回転しない状況）にマウント２３に対して研削ホイール７０を螺合させる際の回転方向である矢印Ｋ１を矢印Ｋ２と逆方向となるように定義する、つまりは、ねじの向き（順ねじ、或いは、逆ねじ）を定義することによれば、研削加工の際に、研削ホイール７０が常にマウント２３に締め付けられる方向に荷重を発生させることができ、研削ホイール７０（ねじ）が緩むことを防止することができる。

また、以上の実施形態では、研削ホイールの取り付けについてのみ説明したが、取り外しについても、ボルトを利用する場合の不具合が発生することがない。また、研削ホイールの回転を規制しつつ、スピンドルを逆方向に回転させることにより、容易に研削ホイールの取り外しが可能となり、研削ホイールの自動交換機能（いわゆるオートチェンジャー）も実現できることとなる。

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
２０ ハウジング
２１ スピンドル
２３ マウント
２３ａ フランジ部
２３ｂ 凹部
２３ｃ 雌ねじ部
７０ 研削ホイール
７０ａ 基台
７０ｂ 挿入凸部
７０ｃ 雄ねじ部
７０ｄ 研削砥石

Claims (3)

1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を研削する研削手段とを備えた研削装置であって、
   該研削手段は、
   回転駆動されるスピンドルと、
   該スピンドルの先端に固定され該スピンドルの反対側に雄ねじまたは雌ねじが形成されたねじ部を有するマウントと、
   該マウントの該ねじ部に螺合する雌ねじまたは雄ねじが形成されたねじ部を有する基台、及び、該基台の自由端に配設された研削砥石を含む研削ホイールと、
   を少なくとも有する研削装置。
2. 前記スピンドルの研削加工の際の回転方向は、該スピンドルの回転を規制した場合にマウントに対して研削ホイールを螺合させる際の回転方向と逆方向とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の研削装置において前記研削ホイールを取り付ける研削ホイールの取り付け方法であって、
   前記研削手段の前記マウントの前記ねじ部と前記研削ホイールの前記ねじ部を対応させた状態で該研削ホイールを該マウントに位置付ける位置付けステップと、
   該位置づけステップを実施した後、該研削手段の前記スピンドルを回転させて該マウントのねじ部に該研削ホイールのねじ部を螺合させる螺合ステップと、を備えた研削ホイールの取付方法。
   
   

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