JP2014200870A

JP2014200870A - 加工装置

Info

Publication number: JP2014200870A
Application number: JP2013077552A
Authority: JP
Inventors: 真司吉田; Shinji Yoshida
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: JP6069074B2

Abstract

【課題】安価な構成で加工圧力を正確に制御する。
【解決手段】板状ワークを保持する保持テーブル１１と、保持テーブル１１に保持される板状ワークを研削もしくは研磨加工する加工手段１３と、加工手段１３を保持テーブル１１に接近及び離反させる加工送り手段１４と、保持テーブル１１を支持するベース１５と、ベース１５から立設し加工手段１３を配設するコラム１６とから少なくとも構成される加工装置に、コラム１６に配設する歪み計１７と、歪み計１７が計測した歪み量を認識する認識部１８と、認識部１８で認識した歪み量に応じて加工手段１３による加工圧力に関係する加工送り手段１４を制御する制御部１９とを備える。回転負荷にかかわらず、コラム１６の歪み量と加工圧力との間には一定の関係が成立するので、歪み量を認識することで、加工圧力を正確に制御することができる。また、複数の圧力計を設ける必要がないので、コストを抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状ワークを研削もしくは研磨加工する加工装置に関する。

板状ワークの裏面を研削もしくは研磨する加工装置には、加工圧力を所望の値に制御するために、加工圧力を計測する圧力計（荷重センサー）を備えるものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００３−３２６４５９号公報

しかし、例えば、板状ワークを保持する保持テーブルや、板状ワークを研削もしくは研磨する加工手段に圧力計を設ける場合、加工時に保持テーブルや加工手段を回転させると、加工圧力だけでなく、回転負荷も認識されるため、加工圧力を正確に測定できない場合がある。また、加工圧力をより正確に測定するためには、回転軸を中心とする複数の位置に圧力計を設けて各圧力計の計測値の合計をとる必要があり、コストもかかる。

本発明は、このような事情にかんがみなされたもので、安価な構成で加工圧力を正確に制御することを目的とする。

本発明にかかる加工装置は、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持される板状ワークを研削もしくは研磨加工する加工手段と、該加工手段を該保持テーブルに接近及び離反させる加工送り手段と、該保持テーブルを支持するベースと、該ベースから立設し、該加工手段を配設するコラムと、から少なくとも構成される加工装置であって、該ベースに立設する該コラムに配設する歪み計と、該歪み計が計測した歪み量を認識する認識部と、該認識部で認識した歪み量に応じて該加工手段による加工圧力に関係する該加工送り手段を制御する制御部と、を備える。

本発明にかかる加工装置によれば、コラムに歪み計を配設してコラムの歪み量を測定し、測定した歪み量に基づいて、加工圧力を制御する。回転負荷にかかわらず、コラムの歪み量と加工圧力との間には一定の関係が成立するので、歪み量に基づいて加工圧力を制御することで、加工圧力を正確に制御することができる。また、複数の圧力計を設ける必要がないので、コストを抑えることができる。

加工装置の全体構成を示す斜視図。加工装置の要部を示す側面視断面図。歪み量と加工圧力との関係を示すグラフ図。比較例１における圧力計の配置を示す平面図。比較例２における圧力計の配置を示す平面図。（ａ）は比較例２の加工手段を示す斜視図、（ｂ）は同加工手段を示す縦断面図。（ａ）は本発明の加工装置を構成する加工手段を示す斜視図、（ｂ）は同加工手段を示す縦断面図。

図１に示す加工装置１０は、半導体ウェーハなどの板状ワークを保持する保持テーブル１１と、保持テーブル１１を回転可能に支持する支持台１２と、保持テーブル１１に保持された板状ワークに対して研削加工を施す加工手段１３と、加工手段１３をＺ軸と平行な方向に移動させる加工送り手段１４と、支持台１２を介して保持テーブル１１を支持するベース１５と、ベース１５から立設したコラム１６と、コラム１６に配設された歪み計１７とを有する。

加工手段１３は、研削砥石からなる加工具１３１と、Ｚ軸と平行な回転軸を中心として加工具１３１を回転させるモータ１３２と、モータ１３２を保持するホルダ１３３と、ホルダを保持する移動台１３４と、モータ１３２によって回転駆動される回転軸１３９とを有する。

加工送り手段１４は、例えばボールねじなどの送りねじでありＺ軸と平行なねじ軸１４１と、ねじ軸１４１を回転させるモータ１４２と、コラム１６に固定されねじ軸１４１を回転可能に保持する軸受け１４３ａ，１４３ｂ（軸受け１４３ｂは、図２参照）と、コラム１６に固定されＺ軸と平行なガイド１４４ａ，１４４ｂとを有する。

加工手段１３を構成する移動台１３４は、図示しないナットがねじ軸１４１に螺合するとともに側部がガイド１４４ａ，１４４ｂと係合し、ガイド１４４ａ，１４４ｂに規制され、ねじ軸１４１の回転に伴って、＋Ｚ方向及び−Ｚ方向に移動する。加工送り手段１４が移動台１３４を−Ｚ方向へ移動させると、加工手段１３全体が保持テーブル１１に接近し、加工送り手段１４が移動台１３４を＋Ｚ方向へ移動させると、加工手段１３全体が保持テーブル１１から離反する。

図２に示すように、加工装置１０は、更に、歪み計１７が計測した歪み量を認識する認識部１８と、認識部１８が認識した歪み量に基づいて加工送り手段１４を制御する制御部１９とを有する。

保持テーブル１１の保持面１１１には、加工対象の板状ワーク２０が保持される。この板状ワーク２０に対する加工を行うには、保持テーブル１１及び加工具１３１を回転させた状態で、加工手段１３を保持テーブル１１に接近させ、板状ワーク２０に加工具１３１を接触させる。

加工送り手段１４が加工手段１３を更に−Ｚ方向へ移動させようとすると、加工圧力が高くなる。このとき、コラム１６が＋Ｚ方向に引っ張られるように変形し、その変形を歪み計１７が歪み量として計測する。歪み計１７は、例えば圧電素子であり、計測した歪み量に比例する電圧を出力する。歪み計１７の設置位置は、加工位置に最も近い−Ｙ方向の側面であることが望ましい。そうすれば、加工圧力に対する感度が高くなる。また、歪み計１７の設置位置は、コラム１６の±Ｘ方向の真ん中付近であることが望ましい。そうすれば、歪み計１７が計測する歪み量と加工圧力との間の関係が直線的になる。

認識部１８は、例えばアナログデジタル変換回路であり、歪み計１７が出力した電圧などの物理量を入力して、歪み計１７が計測した歪み量を表す数値データに変換する。また、制御部１９は、例えばコンピュータであり、認識部１８が変換した数値データを入力し、入力した数値データが表す歪み量に基づいて、加工送り手段１４を制御する。例えば、制御部１９は、加工圧力が、あらかじめ定めた一定の目標値になるよう、加工送り手段１４を制御する。

図３に示すように、歪み量と加工圧力との間には一定の関係が成立する。あらかじめ、実験などにより、この関係を表す関係式を求めておく。かかる関係式は、加工位置に位置する保持テーブル１１に向けて、加工具１３１を回転させずに加工手段１３を加工送りを行い、加工手段１３が保持テーブル１１を押し付けるときの加工圧力の値とその時の歪み量との関係から求められる。制御部１９は、この関係式を使って、歪み計１７が計測した歪み量を加工圧力に変換する。変換した加工圧力が目標値より低い場合、制御部１９は、加工送り手段１４を制御して加工手段１３を更に−Ｚ方向へ移動させることにより、加工圧力を高くする。逆に、変換した加工圧力が目標値より高い場合、制御部１９は、加工送り手段１４を制御して、加工手段１３を＋Ｚ方向へ移動させることにより、加工圧力を低くする。
なお、制御部１９は、歪み量を加工圧力に変換して目標値と比較するのではなく、加工圧力の目標値に対応する歪み量の目標値と歪み量とを比較して、加工送り手段１４を制御する構成であってもよい。

図４に示す比較例１では、保持テーブル１１の外周付近に、等間隔に３つの圧力計１１５ａ〜１１５ｃが設置されている。３つの圧力計１１５ａ〜１１５ｃが計測した圧力を合計し、合計値を加工圧力として認識しているが、それぞれの圧力計１１５ａ〜１１５ｃが計測する圧力には、保持テーブル１１の回転負荷が含まれるため、計測値には誤差がある。

図５に示す比較例２では、研磨パッドからなる加工具１３１の裏側に、等間隔に３つの圧力計１３５ａ〜１３５ｃが設置されている。３つの圧力計１３５ａ〜１３５ｃが計測した圧力を合計し、合計値を加工圧力として認識しているが、それぞれの圧力計１３５ａ〜１３５ｃが計測する圧力には、加工具１３１の回転負荷が含まれるため、計測値には誤差がある。

このように、圧力計では加工圧力を正しく計測できない場合があるので、それに基づいて加工送り手段１４を制御しても、加工圧力を正確に制御できない場合がある。

これに対し、本発明に係る加工装置１０は、コラム１６の歪み量を計測し、計測した歪み量に基づいて加工送り手段１４を制御するので、加工具１３１及び保持テーブル１１の回転負荷の影響を受けずに加工圧力を正確に制御することができ、加工品質を高めることができる。また、センサーの数が少なくて済み、加工装置１０のコストを抑えることができる。

また、例えば図６（ａ）、（ｂ）に示す比較例２では、加工具１３１の上方に３つの圧力計１３５ａ〜１３５ｃが設置されており、これらの圧力計１３５ａ〜１３５ｃは、回転軸１３９と一体となったリング状のベース１３６の上面とホルダ１３３の下面との間に挟まれた状態で、ネジ１３７によってホルダ１３３に固定されているため、ベース１３６とボルダ１３３との間には、圧力計１３５ａ〜１３５ｃの厚さに相当する隙間１３８がある。したがって、この隙間１３８の存在によって加工具１３１が不安定な状態となり、加工品質に悪影響を及ぼすことがある。

しかし、図１及び図２に示した本発明の加工装置１０では、コラム１６に設置した歪み計１７によって計測した歪み量に基づき加工送り手段１４を制御するため、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース１３６とホルダ１３３との間に隙間がなく、ベース１３６の上面とホルダ１３３の下面とを密着させた状態で多数のネジ１３７によって両者を固定することができる。したがって、加工具１３１が不安定になることがなく、加工品質が安定する。

なお、歪み計１７の設置位置は、コラム１６の±Ｚ方向の伸縮を計測できる位置であればよく、コラム１６の−Ｙ方向の側面ではなく、＋Ｙ方向の側面であってもよい。

また、加工装置１０は、歪み計１７だけでなく、更に、比較例で説明した圧力計を有する構成であってもよい。複数の情報源からの情報を総合して、加工圧力を制御することにより、いずれかのセンサーに異常が発生した場合であっても、加工圧力を正確に制御することができる。

なお、本発明の効果は、加工圧力を正確に制御する必要がある研削加工をする場合に最も顕著であるが、加工装置１０が研磨加工やその他の加工を行う場合でも、同様の効果を奏する。

１０加工装置、１１保持テーブル、１１１保持面、１１５，１３５圧力計、
１２支持台、１３加工手段、１３１加工具、１３２モータ、１３３ホルダ、
１３４移動台、１４加工送り手段、１４１ねじ軸、１４２モータ、
１４３軸受け、１４４ガイド、１５ベース、１６コラム、１７歪み計、
１８認識部、１９制御部、２０板状ワーク、３１，３２時刻

Claims

板状ワークを保持する保持テーブルと、
該保持テーブルに保持される板状ワークを研削もしくは研磨加工する加工手段と、
該加工手段を該保持テーブルに接近及び離反させる加工送り手段と、
該保持テーブルを支持するベースと、
該ベースから立設し、該加工手段を配設するコラムと、
から少なくとも構成される加工装置であって、
該ベースに立設する該コラムに配設する歪み計と、
該歪み計が計測した歪み量を認識する認識部と、
該認識部で認識した歪み量に応じて該加工手段による加工圧力に関係する該加工送り手段を制御する制御部と、
を備えた加工装置。