JP2015205351A

JP2015205351A - 研削装置

Info

Publication number: JP2015205351A
Application number: JP2014085360A
Authority: JP
Inventors: 山端　一郎; Ichiro Yamahata; 一郎山端
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: JP6274956B2

Abstract

【課題】手間をかけずにテーブルベースを所望の傾きに調整できるようにする。【解決手段】板状ワークを保持して回転するチャックテーブルがテーブル装着面１１１に装着されるテーブルベース１１と、テーブルベース１１の傾きを調整可能な支持機構１２と、研削砥石が環状に配置された研削ホイールがマウント面３１１に装着されワークを研削砥石で研削する研削手段１３とを備えた研削装置において、テーブル装着面１１１の中心位置と、中心位置から同じ距離離れた２つの位置とを含む少なくとも３つの位置において、テーブル装着面とマウント面との間の距離を測定手段１５が測定し、測定した各距離の間の差が所定の目標値に一致するように制御部１９が支持機構１２を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークを研削する研削装置に関する。

円板状のワークを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたワークを研削する研削砥石を備えた研削ホイールとを有する研削装置においては、チャックテーブルの保持面を円錐面形状に形成し、保持面の一部の半径領域が研削砥石の研削面と平行になるようにチャックテーブルの回転軸を傾けた構成のものがある。かかる研削装置では、チャックテーブルに保持されたワークの半径領域において研削を行い、チャックテーブルを回転させることによりワークの全面を研削している（例えば、特許文献１参照）。

チャックテーブルの保持面の一部の半径領域が研削砥石の研削面と平行となる円錐面形状にするために、チャックテーブルが装着されるテーブルベースをあらかじめ傾けておき、テーブルベースに装着されたチャックテーブルの保持面を研削ホイールで研削している。

特開２０１４−３０８８３号公報

しかし、テーブルベースは傾きを調整可能に構成されるが、テーブルベースの傾きは、研削加工負荷や設置環境などの影響で計時変化を起こす場合がある。テーブルベースを所望の傾きに調整するためには、例えば、テーブルベースのチャックテーブル装着面と、研削手段の研削ホイール装着面とが平行になるように調整した後、テーブルベースを所定の角度傾けることが必要とされるが、この作業には手間がかかる。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、手間をかけずにテーブルベースを所望の傾きに調整できるようにすることを目的とする。

本発明に係る研削装置は、板状のワークを保持して回転するチャックテーブルがテーブル装着面に装着されるテーブルベースと、該テーブルベースの傾きを調整可能に該テーブルベースを支持する支持機構と、研削砥石が環状に配置された研削ホイールがマウント面に装着されるマウントを有し、該チャックテーブルに保持されたワークを該研削砥石で研削する研削手段と、を備えた研削装置であって、該テーブル装着面の中心位置と、該中心位置から同じ距離離れた２つの位置とを含む少なくとも３つの位置で、該テーブル装着面と該マウント面との間の距離を測定する測定手段と、該測定手段が測定した各距離の間の差が所定の目標値に一致するよう、該支持機構を制御する制御部と、を備える。

本発明に係る研削装置によれば、測定手段が測定した少なくとも３点におけるテーブル装着面とマウント面との距離の差が目標値に一致するよう支持機構を制御するので、手間をかけずにテーブルベースを所望の傾きに調整することができる。チャックテーブルの交換時や研削ホイールの交換時などに頻繁にテーブルベースの傾きを確認し調整できるので、テーブルベースの傾き異常による研削不良の発生を防ぐことができる。

研削装置の一部を示す斜視図。研削装置の一部を示す側面図。測定手段が測定する距離を示す側面図。測定手段が距離を測定する位置を示す平面図。別の研削装置において測定手段が距離を測定する位置を示す平面図。測定手段が距離を測定する位置の別の例を示す平面図。

図１に示す研削装置１０は、ウェーハなど円板状のワークを研削する装置であり、チャックテーブル２０が装着されるテーブルベース１１と、テーブルベース１１を支持する支持機構１２と、チャックテーブル２０に保持されたワークを研削する研削手段１３とを備えている。

テーブルベース１１は、チャックテーブル２０を載置するテーブル装着面１１１を備え、テーブル装着面１１１に載置されたチャックテーブル２０を保持し、回転軸１１９を中心としてチャックテーブル２０を回転させることができる。

チャックテーブル２０は、ワークを載置する保持面２１を備えており、保持面２１に載置されたワークを吸引保持する。チャックテーブル２０をテーブルベース１１が回転させることにより、チャックテーブル２０に保持されたワークが回転軸１１９を中心として回転する。

支持機構１２は、回転軸１１９を中心としてほぼ正三角形状に配置された固定支持部１２１及び２つの可変支持部１２２，１２３を備えている。固定支持部１２１は、高さが固定されている。一方、可変支持部１２２，１２３は、回転モータ１２４と、シャフト１２５とを備え、回転モータ１２４がシャフト１２５を回転させ、シャフト１２５の一端の雄ねじ部が、テーブル１１側の雌ねじ部に対して進入または進出する事で、テーブル１１の高さを変えることができる。

研削手段１３は、研削ホイール４０が装着されるマウント１３１を備え、±Ｚ方向に平行な回転軸１３９を中心としてマウント１３１を回転させることができる。研削ホイール４０は、基台４２の下面（−Ｚ側の面）に研削砥石４１が円環状に固着されて構成されている。研削手段１３がマウント１３１を回転させることにより、マウント１３１に装着された研削ホイール４０が回転軸１３９を中心として回転する。

また、研削手段１３は、図示していない研削送り手段によって駆動されて±Ｚ方向に移動可能となっている。研削装置１０においては、マウント１３１を回転させながら研削手段１３を−Ｚ方向に移動させて、回転しているチャックテーブル２０の保持面２１に保持されたワークに、回転している研削砥石４１を押し当てることにより、ワークを研削する。

図２に示すように、研削装置１０は、上述した構成に加えて、マウント１３１とテーブルベース１１との間の距離を測定する測定手段１５と、測定手段１５による測定結果に基づいて支持機構１２を制御する制御部１９とを備えている。

測定手段１５は、マウント１３１の下面であって研削ホイール４０が装着されるマウント面３１１と、テーブルベース１１の上面であってチャックテーブル２０が装着されるテーブル装着面１１１との間の±Ｚ方向における距離を複数の位置で測定するものであり、接触を検知する２つのタッチセンサー１５１ａ，１５１ｂと、タッチセンサー１５１ａ，１５１ｂを支持するアーム１５２と、アーム１５２を±Ｚ方向に移動させるセンサー移動機構１５３とを備えている。

タッチセンサー１５１ａはアーム１５２の下側（−Ｚ側）に配置され、タッチセンサー１５１ｂはアーム１５２の上側（＋Ｚ側）に配置されている。センサー移動機構１５３は、アーム１５２を±Ｚ方向に平行な方向に移動させる。センサー移動機構１５３は、±Ｚ方向に平行なねじ軸５３１をモータ５３２が回転させることにより、ねじ軸５３１に係合した移動部５３３がガイド５３４に案内されて±Ｚ方向に移動する構成となっている。アーム１５２は、移動部５３３に±Ｚ方向に平行な支軸を中心として回動可能に固定され、移動部５３３の移動に伴って±Ｚ方向に移動可能となっている。

アーム１５２が−Ｚ方向に移動して、タッチセンサー１５１ａがテーブル装着面１１１に接触すると、タッチセンサー１５１ａがそのことを検知する。一方、アーム１５２が＋Ｚ方向に移動して、タッチセンサー１５１ｂがマウント面３１１に接触すると、タッチセンサー１５１ｂがそのことを検知する。測定手段１５は、タッチセンサー１５１ａがテーブル装着面１１１との接触を検知したときの移動部５３３の位置と、タッチセンサー１５１ｂがマウント面３１１との接触を検知したときの移動部５３３の位置との差に基づいて、テーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の±Ｚ方向における距離を測定する。

また、アーム１５２は伸縮可能であり、アーム１５２の回動及び伸縮に伴って、タッチセンサー１５１ａ，１５１ｂは、±Ｚ方向に垂直なＸＹ平面内を移動可能となっている。これにより、測定手段１５がテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離を測定するＸＹ平面内における位置を変えることができる。

測定手段１５は、図３に示すように、テーブル装着面１１１の中心位置１１２におけるテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離ｂと、中心位置１１２から所定の距離離れた測定位置１１３におけるテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離ａと、中心位置１１２と測定位置１１３との間の距離と同じ距離だけ中心位置１１２から離れた測定位置１１４におけるテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離とを測定する。かかる測定は、例えば、ワークの研削開始前や、研削ホイール４０またはチャックテーブル２０の交換時や、所定枚数のワークの研削終了後などに行う。

図２に示した制御部１９は、測定手段１５が測定した３つの距離ａ，ｂ，ｃの間の差（ｂ−ａ），（ｃ−ａ），（ｃ−ｂ）を算出する。なお、差（ｃ−ａ）は、差（ｃ−ｂ）と差（ｂ−ａ）との和として求めることができるため、制御部１９は、３つの差をすべて算出する必要はなく、そのうちの２つだけを算出するようにしてもよい。

測定手段１５が測定する距離は、研削手段１３の±Ｚ方向における位置によって変化するが、測定中に研削手段１３を移動させなければ、制御部１９が算出する差は変化せず、上記（ｂ−ａ），（ｃ−ａ），（ｃ−ｂ）の値は、テーブルベース１１の傾きだけに依存する。すなわち、制御部１９が算出する差は、テーブルベース１１の現在の傾きを表している。

制御部１９は、算出した差と、あらかじめ記憶した目標値とを比較して、一致しているか否かを判定する。ここで、差と目標値とが一致しているとは、差と目標値との間の差が所定の許容誤差（例えば０．１μｍ）以内であることを意味する。なお、例えば差（ｂ−ａ）の目標値は１０μｍ、差（ｃ−ａ）の目標値は２０μｍというように、差の目標値は、それぞれ別に存在する。

差の目標値は、理想とするテーブルベース１１の傾きを表すものである。したがって、制御部１９が算出した差がすべて目標値と一致していれば、テーブルベース１１が所望の傾きになっているということであり、制御部１９が算出した差のなかに目標値と一致しないものがあれば、テーブルベース１１が所望の傾きからずれているということになる。

なお、差の目標値としては、例えば、テーブルベース１１を手動操作で理想とする傾きに調整し、その状態で測定手段１５がテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離を測定し、測定した距離に基づいて制御部１９が算出した差を用いる。制御部１９は、この差を目標値として記憶しておき、その後の調整作業では、算出した差と、記憶している目標値とが一致しているか否かを判定する。

算出した差がすべて目標値と一致している場合は、テーブルベース１１が所望の傾きになっているので、制御部１９は、調整処理を終了する。一方、算出した差の中に目標値と一致しないものがある場合は、制御部１９が支持機構１２を制御して可変支持部１２２，１２３のシャフト１２５を回転させる。これにより、テーブルベース１１の傾きが変化する。

そして、再び測定手段１５がテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離ａ，ｂ，ｃを測定し、制御部１９が、測定手段１５が測定した距離の差が目標値に一致しているか否かを判定する。かかる測定及び判定を、測定手段１５が測定した距離の差すべてが目標値に一致するまで繰り返すことにより、制御部１９は、測定手段１５が測定した距離の差を目標値に一致させる。なお、繰返し回数を制限するなどして、測定手段１５が測定した距離の差がどうしても目標値に一致しない場合は、制御部１９が異常を通知して調整処理を中断するようにしてもよい。

このように、テーブルベース１１のテーブル装着面１１１と、マウント１３１のマウント面３１１との間の±Ｚ方向における距離を、ＸＹ平面内の少なくとも３つの位置で測定し、測定した距離の差が目標値に一致するように、支持機構１２を制御するので、手間をかけずにテーブルベース１１を所望の傾きに調整することができる。テーブルベース１１の傾き調整に時間や手間がかからないので、例えばチャックテーブル２０や研削ホイール４０を交換するときなど、頻繁にテーブルベース１１の傾きを確認して調整することができ、テーブルベース１１の傾き異常による研削不良の発生を防ぐことができる。

図４に示すように、テーブルベース１１及び研削手段１３は、Ｘ−Ｙ方向において、テーブル装着面１１１の中心位置１１２がマウント面３１１の外周にほぼ一致するように配置されている。これにより、マウント面３１１に装着された研削ホイール４０に設けられた環状の研削砥石４１が、チャックテーブル２０に保持されたワークに回転軸１１９上で当接する。

２つの測定位置１１３，１１４は、例えば、テーブル装着面１１１の外周とマウント面３１１の外周とのＸＹ平面内における交点にほぼ一致する位置である。すなわち、中心位置１１２と測定位置１１３との間の距離及び中心位置１１２と測定位置１１４との間の距離は、いずれも、テーブル装着面１１１の半径にほぼ等しい。

測定手段１５がテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離を測定する位置が互いに離れているほうが、テーブルベース１１の傾きに対する感度が高くなる。測定手段１５がテーブル装着面１１１とマウント面３１１との間の距離を測定できるのは、テーブル装着面１１１とマウント面３１１とがＸＹ平面内において重なっている範囲内であるから、上述した３つの位置１１２〜１１４が、距離を測定できる位置の中で互いに最も離れた位置である。したがって、この３つの位置で測定すれば、テーブルベース１１の傾きに対する感度を高くすることができ、テーブルベース１１の傾きを正確に調整することができる。

図５に示す研削装置１０Ａは、ワークの中心部分だけを研削し、外周部分を研削せずに残すことにより、ワークの外周部分に環状凸部を形成する研削装置である。研削装置１０Ａは、ワークの外周部分を研削せずに残すため、ワークの半径よりも外径の小さい研削ホイールを使ってワークを研削する。マウント面３１１Ａに装着される研削ホイールの径が小さいので、それに合わせて、マウント面３１１Ａの径も、テーブル装着面１１１の半径より小さい。

このような場合、測定手段１５は、例えば、テーブル装着面１１１の中心位置１１２及び２つの測定位置１１３Ａ，１１４Ａで、テーブル装着面１１１とマウント面３１１Ａとの間の距離を測定する。中心位置１１２及び測定位置１１３Ａ，１１４Ａは、マウント面３１１Ａの外周にほぼ一致する位置であって、マウント面３１１Ａの中心から互いに１２０度ずつ離れた方向に位置する。これにより、テーブルベース１１の傾きに対する感度を高くすることができる。

そして、制御部１９は、例えば、測定手段１５が測定位置１１４Ａで測定した距離ｃから測定位置１１３Ａで測定した距離ａを差し引いた差（ｃ−ａ）と、中心位置１１２で測定した距離ｂから距離ａを差し引いた差（ｂ−ａ）とを算出し、差（ｃ−ａ）が目標値（例えば６μｍ）と一致し、かつ、差（ｂ−ａ）が目標値（例えば３μｍ）と一致するよう、支持機構１２を制御する。なお、ａ，ｂ，ｃは、図３と同様に、３つの測定点におけるテーブル装着面１１１とマウント面３１１Ａとの間の距離である。テーブルベース１１の傾きに対する感度が高いので、テーブルベース１１を所望の傾きに正確に調整することができる。

あるいは、図６に示すように、測定手段１５は、テーブル装着面１１１の中心位置１１２及び３つの測定位置１１３Ｂ，１１４Ｂ，１１５で、テーブル装着面１１１とマウント面３１１Ａとの間の距離を測定するようにしてもよい。中心位置１１２及び測定位置１１３Ｂ，１１４Ｂ，１１５は、マウント面３１１Ａの外周にほぼ一致する位置であって、マウント面３１１Ａの中心から互いに９０度ずつ離れた方向に位置する。これにより、テーブルベース１１の傾きに対する感度を高くすることができる。

そして、制御部１９は、例えば、測定手段１５が測定位置１１４Ｂで測定した距離ｃから測定位置１１３Ｂで測定した距離ａを差し引いた差（ｃ−ａ）と、中心位置１１２で測定した距離ｂを距離ｃから差し引いた差（ｃ−ｂ）と、測定位置１１５で測定した距離ｄから距離ｂを差し引いた差（ｄ−ｂ）とを算出し、差（ｃ−ａ）が目標値（例えば１０μｍ）と一致し、かつ、差（ｃ−ｂ）が目標値（例えば５μｍ）と一致し、かつ、差（ｄ−ｂ）が目標値（例えば０μｍ）と一致するよう、支持機構１２を制御する。テーブルベース１１の傾きに対する感度が高いので、テーブルベース１１を所望の傾きに正確に調整することができる。

なお、測定手段１５がテーブル装着面とマウント面との間の距離を測定する位置の数は、３つあるいは４つに限らず、５つ以上であってもよい。測定位置のうちの１つは、テーブル装着面の中心位置であり、他の測定位置のうちの少なくとも２つは、テーブル装着面の中心位置から等距離の位置であればよい。

制御部１９は、測定手段１５が距離を測定する位置の数よりも１つ少ない数の差を算出すればよい。ただし、測定手段が測定したすべての距離を少なくとも１回は使用するものとする。そうすれば、測定手段が測定するすべての距離の間の関係を目標に一致させることができる。

測定手段は、テーブル装着面とマウント面との間の距離を測定するものであればよく、他の接触式センサーで距離を測定するものであってもよいし、非接触式センサーで距離を測定するものであってもよい。たとえば、タッチセンサーの代わりにレーザー光線を照射し反射光にて高さの測定を可能にするレーザー変位計を用いても良い。その場合、アーム１５２の上下にレーザー変位計を配設し、下側のレーザー変位計とテーブル装着面１１２との距離と、上側のレーザー変位計とマウント面１３９との距離とをそれぞれ測定し、その測定値を合算する事でテーブル装着面１１２とマウント面１３９との距離を測定でき、この場合、センサー移動機構１５３を備えなくとも測定することができる。

１０，１０Ａ研削装置、
１１テーブルベース、１１１テーブル装着面、１１２中心位置、
１１３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１１４，１１４Ａ，１１４Ｂ，１１５測定位置、
１１９回転軸、１２支持機構、１２１固定支持部、１２２，１２３可変支持部、１２４回転モータ、１２５シャフト、
１３研削手段、１３１マウント、３１１，３１１Ａマウント面、１３９回転軸、１５測定手段、１５１ａ，１５１ｂタッチセンサー、１５２アーム、
１５３センサー移動機構、
５３１ねじ軸、５３２モータ、５３３移動部、５３４ガイド、
１９制御部、２０チャックテーブル、２１保持面、
４０研削ホイール、４１研削砥石、４２基台

Claims

板状ワークを保持して回転するチャックテーブルがテーブル装着面に装着されるテーブルベースと、
該テーブルベースの傾きを調整可能に該テーブルベースを支持する支持機構と、
研削砥石が環状に配置された研削ホイールがマウント面に装着されるマウントを有し、該チャックテーブルに保持されたワークを該研削砥石で研削する研削手段と、
を備えた研削装置であって、
該テーブル装着面の中心位置と、該中心位置から同じ距離離れた２つの位置とを含む少なくとも３つの位置において、該テーブル装着面と該マウント面との間の距離を測定する測定手段と、
該測定手段が測定した各距離の間の差が所定の目標値に一致するよう、該支持機構を制御する制御部と、
を備える、研削装置。