JP2021122881A - 研削装置及び研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】チャックテーブルに対して部分的に大きな研削荷重がかかっても、被加工物の厚さばらつきの悪化を防ぐ。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルを支持する板状のテーブルベースと、スピンドルの一端部に装着された研削ホイールにより、チャックテーブルで保持された被加工物を研削可能な研削ユニットと、研削ユニットからテーブルベースにかかる荷重を検出する荷重検出ユニットと、テーブルベースを支持し、テーブルベースの傾きを調整可能な傾き調整ユニットと、テーブルベースにかかる荷重と荷重によるテーブルベースの傾き変化量との相関関係を記憶する記憶部と、荷重検出ユニットで検出した荷重と相関関係とに基づいて、傾き調整ユニットを制御して、検出した荷重に対応するテーブルベースの傾き変化量を相殺する様にテーブルベースの傾きを調整する制御部と、を備える研削装置を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物を研削する研削装置及び被加工物を研削する研削方法に関する。
半導体デバイスチップの製造プロセスでは、半導体ウェーハの一面側を研削するために研削装置が用いられる。研削装置は、半導体ウェーハの一面とは反対側に位置する他面側を保持するチャックテーブルを備えている。
チャックテーブルの下部には、チャックテーブルを回転させるモーター等の回転駆動源が設けられている。回転駆動源の回転軸はチャックテーブルの下部に連結されている。チャックテーブルの上面は円錐状の凸面となっており、この上面は、半導体ウェーハを吸引する保持面として機能する。
チャックテーブルの上方には、研削ユニットが設けられている。研削ユニットは、円柱状のスピンドルを有する。スピンドルの下端部には、円盤状のマウントの上面側が固定されており、マウントの下面側には、環状の研削ホイールが装着される。
研削ホイールは、金属で形成された環状の基台と、基台の下面側に環状に配列された複数の研削砥石とを備える。各研削砥石はブロック状であり、複数の研削砥石の下面により規定される平面は、半導体ウェーハに対して研削を施す研削面となる。
研削装置で半導体ウェーハの一面側を研削するときには、半導体ウェーハの他面に樹脂製の保護テープを貼り付ける。そして、保護テープを介して半導体ウェーハの他面側を保持面で吸引保持する。
このとき、半導体ウェーハは、保持面の形状に倣って凸状に変形する。また、チャックテーブルの回転軸は、研削ホイールの研削面と半導体ウェーハの一面側の一部の領域とが略平行になる様に、スピンドルに対して所定の角度に傾けられる。
半導体ウェーハの一面側を研削するときには、チャックテーブル及び研削ホイールをそれぞれ所定の方向に回転させた状態で研削ホイールを下方に加工送りする。研削面が半導体ウェーハの一面側の一部（円弧状の領域）に接触することで、一面側は研削される。
ところで、研削後の半導体ウェーハは、保護テープの種類、ウェーハの直径等に応じて厚さばらつきが異なる場合がある。そこで、保護テープの種類等に応じて厚さばらつきのデータを予め収集しておき、研削時に当該データに基づいて、チャックテーブルの回転軸に対するスピンドルの角度を自動で調整する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、通常の研削装置では、スピンドルは鉛直方向に略平行に配置されており、スピンドルは鉛直方向に対して傾けられない構造になっている。そこで、スピンドルを傾けることに代えて、チャックテーブルの回転軸の傾きが調整される。
チャックテーブルの下方には、チャックテーブルの回転軸の傾きを調整するための傾き調整ユニットが設けられている。傾き調整ユニットは、例えば、固定支持機構と、第１可動支持機構と、第２可動支持機構を含み、チャックテーブルを三点で支持している。
研削時には、円弧状の被研削領域が、固定支持機構と第１可動支持機構との間の上方に位置するので、固定支持機構及び第１可動支持機構には、比較的大きな荷重がかかる。しかし、第２可動支持機構にかかる荷重は、固定支持機構及び第１可動支持機構に比べて比較的小さい。
特開２００９−９０３８９号公報
それゆえ、研削時にチャックテーブルの傾きが変化し、半導体ウェーハの厚さばらつきが大きくなるという問題がある。本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、チャックテーブルに対して部分的に大きな研削荷重がかかっても、被加工物の厚さばらつきの悪化を防ぐことを目的とする。
本発明の一態様によれば、被加工物を研削する研削装置であって、該被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを支持する板状のテーブルベースと、スピンドルを有し、該スピンドルの一端部に装着された研削ホイールにより、該チャックテーブルで保持された該被加工物を研削可能な研削ユニットと、荷重測定器を有し、該研削ユニットから該テーブルベースにかかる荷重を検出する荷重検出ユニットと、該テーブルベースを支持し、該テーブルベースの傾きを調整可能な傾き調整ユニットと、該テーブルベースにかかる荷重と荷重による該テーブルベースの傾き変化量との相関関係を記憶する記憶部と、プロセッサを有し、該荷重検出ユニットで検出した荷重と該相関関係とに基づいて、該傾き調整ユニットを制御して、検出した荷重に対応する該テーブルベースの傾き変化量を相殺する様に該テーブルベースの傾きを調整する制御部と、を備える研削装置が提供される。
好ましくは、該傾き調整ユニットは、固定支持機構及び複数の可動支持機構を有し、該相関関係は、該固定支持機構と各可動支持機構とにかかる荷重と、荷重がかかった場合の該固定支持機構及び各可動支持機構のそれぞれの収縮量に起因する該テーブルベースの傾き変化量との相関関係であり、該制御部は、該相関関係に基づいて、各可動支持機構の長さを調整することで、該テーブルベースの傾きを調整する。
本発明の他の態様によれば、被加工物を研削する研削方法であって、ホイール基台の一面側で該一面の周方向に沿って配置された砥石部を有する研削ホイールの該砥石部の下面により規定される研削面と、該砥石部とチャックテーブルで保持された該被加工物との接触領域に重なる該チャックテーブルの保持面の一部の領域と、が平行となる様に、該チャックテーブルを支持するテーブルベースの傾きを調整する第１の傾き調整ステップと、該第１の傾き調整ステップの後、該研削ホイールで該被加工物を研削すると共に、該テーブルベースにかかる荷重を検出する第１の研削ステップと、該第１の研削ステップの後、該テーブルベースにかかる荷重と荷重による該テーブルベースの傾き変化量との相関関係と、該第１の研削ステップで検出した荷重とに基づいて、該第１の研削ステップで検出した荷重に対応する該テーブルベースの傾き変化量を相殺する様に該テーブルベースの傾きを調整する第２の傾き調整ステップと、該第２の傾き調整ステップの後、該被加工物を所定の仕上げ厚さまで研削する第２の研削ステップと、を備える研削方法が提供される。
好ましくは、該相関関係は、該テーブルベースの傾きを調整するための固定支持機構及び複数の可動支持機構にかかる荷重と、荷重がかかった場合の該固定支持機構及び各可動支持機構のそれぞれの収縮量に起因する該テーブルベースの傾き変化量との相関関係であり、該第２の傾き調整ステップでは、該固定支持機構及び各可動支持機構にかかる荷重と該相関関係とに基づいて、各可動支持機構の長さを調整する。
また、好ましくは、当該研削方法は、該第２の研削ステップの後、各可動支持機構の長さを該第２の傾き調整ステップで調整した長さにそれぞれ調整した状態で、該被加工物とは別の被加工物を該チャックテーブルで保持し、該研削ホイールで該別の被加工物を研削する第３の研削ステップを更に備える。
また、好ましくは、該第３の研削ステップでは、該研削ホイールで該別の被加工物を研削すると共に、該テーブルベースにかかる荷重を検出し、当該研削方法は、該第３の研削ステップで検出した荷重と該相関関係とに基づいて、該第３の研削ステップで検出した荷重に対応する該テーブルベースの傾き変化量を相殺する様に該テーブルベースの傾きを調整する第３の傾き調整ステップを更に備える。
本発明の一態様に係る研削装置は、テーブルベースにかかる荷重と荷重によるテーブルベースの傾き変化量との相関関係を記憶する記憶部を備える。また、研削装置は、荷重検出ユニットで検出した荷重と記憶部に記憶された相関関係とに基づいて、傾き調整ユニットを制御する制御部を備える。
制御部は、検出した荷重に対応するテーブルベースの傾き変化量を相殺する様にテーブルベースの傾きを調整する。これにより、テーブルベースの傾きを調整しない場合に比べて、被加工物の厚さばらつきの悪化を防止できる。
研削装置の構成例を示す斜視図である。 チャックテーブル等の一部断面側面図である。 図３（Ａ）はチャックテーブル等の一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は研削時のチャックテーブルの上面図である。 荷重と収縮量との対応関係の一例を示すグラフである。 チャックテーブル等の一部断面側面図である。 図６（Ａ）は研削荷重３０Ｎで研削された被加工物の裏面側の断面プロファイルであり、図６（Ｂ）は研削荷重６０Ｎで研削された被加工物の裏面側の断面プロファイルである。 被加工物を研削する様子を示す図である。 第１の実施形態に係る研削方法のフロー図である。 図９（Ａ）は別の被加工物を研削する様子を示す図であり、図９（Ｂ）はテーブルベースの傾きを更に調整する様子を示す図である。 第２の実施形態に係る研削方法のフロー図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、研削装置２の構成例を示す斜視図である。なお、図１では、研削装置２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。
また、図１等に示す、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向、研削送り方向）は、互いに直交する方向である。研削装置２は、各構成要素が搭載される基台４を備える。
基台４の上面にはＸ軸方向に沿って長手部を有する開口４ａが形成されている。開口４ａの内部には、ボールネジ式のＸ軸移動機構８が配置されている。Ｘ軸移動機構８は、Ｘ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール（不図示）を有する。
一対のガイドレールの間には、Ｘ軸方向に沿ってボールネジ（不図示）が配置されている。ボールネジの一端には、ボールネジを回転させるためのパルスモーター（不図示）が連結されている。
ボールネジには、Ｘ軸移動テーブル（不図示）の下面側に設けられているナット部（不図示）が回転可能な態様で連結されている。パルスモーターでボールネジを回転させれば、Ｘ軸移動テーブルはＸ軸方向に沿って移動する。
Ｘ軸移動テーブル上には、テーブルカバー８ａが設けられている。また、テーブルカバー８ａ上には、チャックテーブル（保持テーブル）１０が設けられている。ここで、図２を参照してチャックテーブル１０の構成について説明する。図２は、チャックテーブル１０等の一部断面側面図である。
チャックテーブル１０は、セラミックスで形成された円盤状の枠体１２を有する。枠体１２には、円盤状の凹部が形成されている。凹部の底部には、吸引路（不図示）が形成されている。吸引路の一端は、凹部の底面に露出しており、吸引路の他端は、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。
凹部には、ポーラス板１４が固定されている。ポーラス板１４の下面は略平坦であるが、ポーラス板１４の上面は中心部が外周部に比べて僅かに突出した円錐状に形成されている。吸引源を動作させると、ポーラス板１４の上面（保持面１４ａ）には負圧が生じる。
チャックテーブル１０の下部には、円柱状の回転軸１６の上部が連結されている。回転軸１６は、サーボモーター等の回転駆動源（不図示）の出力軸である。回転駆動源を動作させると、回転軸１６の周りにチャックテーブル１０が回転する。
チャックテーブル１０の下方且つ回転軸１６の周りには、チャックテーブル１０を回転可能な態様で支持する環状のベアリング１８が設けられている。ベアリング１８の下方且つ回転軸１６の周りには、環状の支持板２０が固定されている。
支持板２０の下方且つ回転軸１６の周りには、板状且つ環状のテーブルベース２２が設けられている。また、支持板２０の平坦な下面とテーブルベース２２の平坦な上面との間には、荷重検出ユニット２４が配置されている。
荷重検出ユニット２４は、３つの荷重測定器２４ａを有する。３つの荷重測定器２４ａは、テーブルベース２２の上面の周方向に沿って互いに離れる態様で設けられている。各荷重測定器２４ａの上面は、支持板２０の下面に接している。荷重測定器２４ａは、例えば、ダイヤフラム型のロードセルである。
但し、荷重測定器２４ａは、コラム型のロードセルであってもよい。ロードセルは、荷重を電気信号に変換するセンサを含む。ロードセルは、例えば、圧電素子を有する圧電式センサを備えるが、これに代えて、ひずみゲージ式センサ又は静電容量式センサ等を備えてもよい。
チャックテーブル１０は、ベアリング１８、支持板２０及び荷重検出ユニット２４を介してテーブルベース２２で支持されるので、保持面１４ａが押圧された場合、テーブルベース２２にかかる荷重（研削荷重）が荷重検出ユニット２４で測定される。
テーブルベース２２の下面側には、テーブルベース２２の周方向に沿って互いに離れる様に、３つの支持機構（固定支持機構２６ａ、第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃ）が設けられている。各支持機構は、荷重測定器２４ａの直下に配置されている。なお、本明細書では、これら３つの支持機構をまとめて、傾き調整ユニット２６と称する。
テーブルベース２２の一部は、固定支持機構２６ａで支持されている。固定支持機構２６ａは、所定長さの支柱（固定軸）を有している。支柱の上部は、テーブルベース２２の下面に固定された上部支持体に固定されており、支柱の下部は、支持ベースに固定されている。
これに対して、テーブルベース２２の他の二箇所は、第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃで支持されている。第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃの各々は、先端部に雄ネジが形成された支柱（可動軸）２８を有している。
支柱２８の先端部（上部）は、テーブルベース２２の下面に固定された上部支持体３０に回転可能な態様で連結されている。より具体的には、上部支持体３０はネジ穴を有するロッド等の金属製柱状部材であり、支柱２８の雄ネジは、上部支持体３０のネジ穴に回転可能な態様で連結されている。
第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃの各支柱２８の外周には、所定の外径を有するリング状のベアリング３４が固定されている。ベアリング３４の一部は、階段状の支持板３６で支持されている。つまり、第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃは、支持板３６で支持されている。
支柱２８の下部には、支柱２８を回転させるパルスモーター３２が連結されている。パルスモーター３２を動作させて支柱２８を一方向に回転させることで、上部支持体３０が上昇する。
また、パルスモーター３２で支柱２８を他方向に回転させることで、上部支持体３０が下降する。この様に、上部支持体３０を上昇又は下降させることで、テーブルベース２２（即ち、チャックテーブル１０）の傾きが調整される。
なお、テーブルベース２２が受ける荷重に応じて、固定支持機構２６ａ、第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃのＺ軸方向の長さが収縮することがある。例えば、固定支持機構２６ａの支柱と上部支持体との距離が縮まり、第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃの各支柱２８と上部支持体３０との距離が縮まることで、各支持機構が弾性的に収縮する。
ここで、図１に戻り、研削装置２の他の構成要素について説明する。開口４ａには、Ｘ軸方向でテーブルカバー８ａを挟む様に、Ｘ軸方向で伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー４０が設けられている。
開口４ａのＸ軸方向の一端近傍には、研削条件等を入力するための操作パネル４２が設けられている。また、開口４ａのＸ軸方向の他端近傍には、上方に延伸する直方体状の支持構造６が設けられている。
支持構造６の前面側（即ち、操作パネル４２側）には、Ｚ軸移動機構４４が設けられている。Ｚ軸移動機構４４は、Ｚ軸方向に沿って配置された一対のＺ軸ガイドレール４６を備える。
一対のＺ軸ガイドレール４６には、Ｚ軸移動プレート４８がＺ軸方向に沿ってスライド可能な態様で取り付けられている。Ｚ軸移動プレート４８の後面側（裏面側）にはナット部（不図示）が設けられている。
このナット部には、Ｚ軸方向に沿って配置されたＺ軸ボールネジ５０が、回転可能な態様で結合している。Ｚ軸方向におけるＺ軸ボールネジ５０の一端部には、Ｚ軸パルスモーター５２が連結されている。
Ｚ軸パルスモーター５２によってＺ軸ボールネジ５０を回転させると、Ｚ軸移動プレート４８はＺ軸ガイドレール４６に沿ってＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動プレート４８の前面側には、支持具５４が設けられている。
支持具５４は、研削ユニット５６を支持している。研削ユニット５６は、支持具５４に固定された円筒状のスピンドルハウジング５８を有する。スピンドルハウジング５８には、Ｚ軸方向に沿う円柱状のスピンドル６０の一部が、回転可能な状態で収容されている。
スピンドル６０の上端部には、スピンドル６０を回転させるためのサーボモーター６２が連結されている。スピンドル６０の下端部（一端部）は、スピンドルハウジング５８から露出しており、この下端部には、ステンレス鋼等の金属材料で形成された円盤状のホイールマウント６４の上面が固定されている。
ホイールマウント６４の下面には、ホイールマウント６４と略同径に構成された環状の研削ホイール６６が装着されている。図２に示す様に、研削ホイール６６は、ステンレス鋼等の金属材料で形成された環状のホイール基台６８を有する。
ホイール基台６８の下面（一面）側には、当該下面の周方向に沿って複数の研削砥石７０（即ち、砥石部）が離散的に配置されている。複数の研削砥石７０の下面は、Ｚ軸方向において略同じ高さ位置にあり、当該下面により被加工物１１を研削する研削面７０ａが規定される。
研削ホイール６６を用いて、保持面１４ａで吸引保持された被加工物１１が研削される。図１に示す様に、被加工物１１は、例えば、主として炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成された直径約１５０ｍｍの半導体ウェーハである。被加工物１１の表面１１ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが形成されている。
但し、被加工物１１は、炭化ケイ素以外の材料で形成されていてもよい。被加工物１１は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、サファイア等で形成されていてもよい。
被加工物１１の表面１１ａ側には、デバイスを保護する目的で保護テープ（不図示）が貼り付けられる。被加工物１１の裏面１１ｂを研削する場合には、表面１１ａ側を保持面１４ａで吸引して保持する。このとき、被加工物１１は保持面１４ａの形状に倣って変形する。
研削時には、保持面１４ａの一部が研削面７０ａと平行になる様に、回転軸１６が傾けられる。図３（Ａ）は、研削面７０ａと保持面１４ａの一部の領域１４ｂとが略平行な状態で被加工物１１を研削する様子を示す、チャックテーブル１０等の一部断面側面図である。図３（Ｂ）は、研削時のチャックテーブル１０の上面図である。
研削ホイール６６とチャックテーブル１０とを所定の方向（例えば、上面視で反時計周り）に回転させた状態で、研削ホイール６６を研削送りする。これにより、被加工物１１の裏面１１ｂのうち、保持面１４ａの一部の領域１４ｂ上に位置する円弧状の一部の領域（即ち、一部の領域１４ｂに重なる裏面１１ｂの一部の領域）が、研削面７０ａに接触して研削される。
図３（Ｂ）では、研削面７０ａと、被加工物１１の裏面１１ｂとの接触領域１３（即ち、被研削領域）を円弧状の太い破線で示す。また、図３（Ｂ）では、荷重測定器２４ａを破線の丸で示す。
図３（Ｂ）の上面図に示す様に、接触領域１３は、固定支持機構２６ａと第１可動支持機構２６ｂとの間の直上に位置している。それゆえ、研削ホイール６６で被加工物１１を押圧すると、固定支持機構２６ａと第１可動支持機構２６ｂとには、第２可動支持機構２６ｃに比べて大きな荷重がかかる。
図４は、支持機構にかかる荷重と支持機構の収縮量との対応関係の一例を示すグラフである。なお、図４では、便宜上、各支持機構において当該対応関係は同じとしているが、当該対応関係は支持機構ごとに異なっていてもよい。当該対応関係は、例えば、デバイスが形成されていないテスト加工用のウェーハを研削することで取得できる。
研削ホイール６６を研削送りすると、被加工物１１は研削ホイール６６で押圧される。上述の様に、接触領域１３は、固定支持機構２６ａ及び第１可動支持機構２６ｂの間の上方に位置するので、固定支持機構２６ａ及び第１可動支持機構２６ｂにかかる荷重（図４に示すＡ１）は、第２可動支持機構２６ｃにかかる荷重（図４に示すＡ２）に比べて大きくなる。
それゆえ、固定支持機構２６ａ及び第１可動支持機構２６ｂの収縮量（図４に示すＢ１）は、第２可動支持機構２６ｃの収縮量（図４に示すＢ２）に比べて大きくなり、テーブルベース２２が研削直前の状態から傾く。この様に、各支持機構の収縮量に起因してテーブルベース２２の傾きが変化する。
例えば、被加工物１１が研削ホイール６６で押圧されると、荷重により、固定支持機構２６ａ及び第１可動支持機構２６ｂがそれぞれＺ軸方向に２μｍ収縮し、第２可動支持機構２６ｃがＺ軸方向に１μｍ収縮する。この場合、テーブルベース２２は、研削直前の状態から変化して、第１の傾きとなる。
また、例えば、荷重により、固定支持機構２６ａがＺ軸方向に１μｍ収縮し、第１可動支持機構２６ｂがＺ軸方向に２μｍ収縮する場合、テーブルベース２２は、研削直前の状態から変化して、第２の傾きとなる。この様に、テーブルベース２２の傾き変化量は、各支持機構の収縮量に起因して異なる。
そこで、研削中に生じるテーブルベース２２の傾きの変化を調べるために、各支持機構にかかる荷重を上述の荷重測定器２４ａで測定する。測定した荷重に対応する情報は、制御装置７２へ送られる（図１参照）。
制御装置７２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ等の処理装置と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。
例えば、補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御装置７２の機能が実現される。補助記憶装置の一部は、荷重測定器２４ａで検出した荷重と各支持機構の収縮量との対応関係（即ち、検出した荷重とテーブルベース２２の傾き変化量との相関関係）を記憶する記憶部７４としても機能する。荷重と各支持機構の収縮量との対応関係は、数式、テーブル等の形態で記憶部７４に記憶される。
但し、記憶部７４は、制御装置７２が有する読み取り装置（不図示）により情報が読み取られる記憶媒体であってもよい。当該記憶媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、磁気抵抗メモリ等である。
制御装置７２は、各動作機構等を制御する制御部７６を有する。制御部７６は、Ｘ軸移動機構８、チャックテーブル１０用の吸引源及び回転駆動源、傾き調整ユニット２６、Ｚ軸移動機構４４、サーボモーター６２等の動作を制御する。
制御部７６は、荷重測定器２４ａからの測定信号を受信した後、所定のタイミングで記憶部７４にアクセスする。そして、制御部７６は、記憶部７４に記憶されている荷重と収縮量との対応関係から、荷重に対応する収縮量を読み出して又は収縮量を算出する。
その後、制御部７６は、研削面７０ａと保持面１４ａの一部の領域１４ｂとが平行となる様に、傾き調整ユニット２６における第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃの各々のパルスモーター３２の動作を制御する。
次に、図３（Ａ）及び図５から図８を用いて、研削装置２により被加工物１１を研削する研削方法について説明する。なお、図８は、第１の実施形態に係る研削方法のフロー図である。
第１の実施形態に係る研削方法では、まず、保持面１４ａで表面１１ａ側を保持した状態で、研削面７０ａと一部の領域１４ｂとが平行となる様に、テーブルベース２２の傾きを調整する（第１の傾き調整ステップ（Ｓ１０））。
第１の傾き調整ステップ（Ｓ１０）の後、研削ユニット５６をＺ軸方向に沿って加工送りし、図３（Ａ）に示す様にテーブルベース２２を傾けた状態で、研削ホイール６６で裏面１１ｂ側を研削する（第１の研削ステップ（Ｓ２０））。例えば、スピンドル６０を４０００ｒｐｍで、回転軸１６を３００ｒｐｍでそれぞれ回転させ、０．２μｍ／ｓの加工送り速度で研削ユニット５６を加工送りする。
第１の研削ステップ（Ｓ２０）では、裏面１１ｂ側を研削すると共に、荷重検出ユニット２４でテーブルベース２２に係る荷重を検出する。研削が進むにつれて、サーボモーター６２の負荷電流は変化しないが、研削ユニット５６からチャックテーブル１０にかかる荷重が増加する場合がある。
この場合、裏面１１ｂ上で研削砥石７０の滑りが生じており、スピンドル６０の回転数は変化しないが、接触領域１３にかかる荷重が増加する。接触領域１３にかかる荷重が増加すると、固定支持機構２６ａと第１可動支持機構２６ｂとには、第２可動支持機構２６ｃに比べて大きな荷重がかかる。
これにより、固定支持機構２６ａ及び第１可動支持機構２６ｂの収縮量は、第２可動支持機構２６ｃの収縮量に比べて大きくなり、例えば、図５に示す様に、研削面７０ａとテーブルベース２２の上面とが略平行となる様に、テーブルベース２２の傾きが変化する。図５は、研削面７０ａとテーブルベース２２の上面とが略平行となった状態を示すチャックテーブル１０等の一部断面側面図である。
テーブルベース２２の上面が研削面７０ａと略平行な状態で研削を続けると、保持面１４ａが円錐状の凸面であることに起因して、被加工物１１の中心部の厚さが減少する。中心部の厚さが減少する例を、実験例を用いて説明する。
図６（Ａ）は、研削荷重３０Ｎで研削された被加工物１１の裏面１１ｂ側の断面プロファイルであり、図６（Ｂ）は、研削荷重６０Ｎで研削された被加工物１１の裏面１１ｂ側の断面プロファイルである。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）での研削荷重は、チャックテーブル１０にかかる荷重である。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、横軸は、裏面１１ｂの中心を通る被加工物１１の断面での被加工物１１の径方向の位置であり、縦軸は、研削装置２に設けられた厚さ測定ゲージで測定された裏面１１ｂ側の高さ（μｍ）である。なお、縦軸のゼロ点は、保持面１４ａから所定の高さに位置する。
図６（Ａ）に示す様に、研削荷重が３０Ｎの場合には、被加工物１１の外周部に比べて、中心部が高くなった。図６（Ａ）の断面プロファイルでは、裏面１１ｂ側の最高点と最低点との差が０．９４μｍであった。
これに対して、図６（Ｂ）に示す様に、研削荷重が６０Ｎに上昇すると接触領域１３直下の一部の領域１４ｂが沈み込むことにより、図６（Ａ）に比べて中心部が低くなった。図６（Ｂ）の断面プロファイルでは、裏面１１ｂ側の最高点と最低点との差が０．６４μｍであった。
この様に、保持面１４ａへの荷重の増加と共に、被加工物１１の中心部の厚さが減少した。これは、図５に示す様に、研削面７０ａに対してテーブルベース２２の上面が略水平になったことに起因すると考えられる。
この様な中心部における厚さの部分的な減少を防ぐために、本実施形態では、第１の研削ステップ（Ｓ２０）の後、第１の研削ステップ（Ｓ２０）で検出した荷重に基づいて、テーブルベース２２の傾きを調整する（第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０））。
第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）では、制御部７６が、記憶部７４に記憶された相関関係を利用して、第１の研削ステップ（Ｓ２０）で検出した荷重に対応する各支持機構の収縮量を算出する又は読み出す。
その後、制御部７６は、テーブルベース２２の傾き変化量を相殺する様に、パルスモーター３２を制御して各支持機構の長さを相対的に調整する。これにより、テーブルベース２２の傾きを調整し、第１の傾き調整ステップ（Ｓ１０）時のテーブルベース２２の傾きに戻す。
例えば、荷重により、固定支持機構２６ａ及び第１可動支持機構２６ｂがそれぞれＺ軸方向に２μｍ収縮し、第２可動支持機構２６ｃがＺ軸方向に１μｍ収縮する場合、パルスモーター３２を動作させて第２可動支持機構２６ｃを更にＺ軸方向に１μｍ収縮させる。
また、例えば、荷重により、固定支持機構２６ａがＺ軸方向に１μｍ収縮し、第１可動支持機構２６ｂがＺ軸方向に２μｍ収縮する場合、第１可動支持機構２６ｂをＺ軸方向に１μｍ伸ばし、第２可動支持機構２６ｃをＺ軸方向に１μｍ収縮させる。
なお、第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）では、研削しながら、研削を止めた状態で、又は、研削ホイール６６を被加工物１１から離した状態で、第１可動支持機構２６ｂ及び第２可動支持機構２６ｃのＺ軸方向の長さを調整してよい。
第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）の後、第１の研削ステップ（Ｓ２０）と同じ条件で裏面１１ｂ側を研削し、被加工物１１を所定の仕上げ厚さとする（第２の研削ステップ（Ｓ４０））。
図７は、テーブルベース２２の傾きを調整した後、被加工物１１を研削する様子を示す図である。被加工物１１が仕上げ厚さまで研削されると、裏面１１ｂ側は研削前に比べて例えば１０μｍ除去される。
本実施形態では、第１の研削ステップ（Ｓ２０）で検出した荷重に応じて、第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）で、傾き変化量を相殺する様にテーブルベース２２の傾きを調整する。これにより、第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）でテーブルベース２２の傾きを調整しない場合に比べて、被加工物１１の厚さばらつきの悪化を防止できる。
ところで、荷重検出ユニット２４で測定する荷重とテーブルベース２２の傾きの変化量との相関関係は、各支持機構にかかる荷重と各支持機構の収縮量との対応関係に限定されない。例えば、当該相関関係は、各支持機構にかかる荷重と、テーブルベース２２の上面の３次元的な傾きとの対応関係であってもよい。
テーブルベース２２の上面の３次元的な傾きは、例えば、画像を用いてテーブルベース２２の傾きを自動的に検出するカメラ内蔵型変位センサ（不図示）、レーザー変位計、接触式変位センサ等を利用して特定できる。
次に、図９（Ａ）、図９（Ｂ）及び図１０を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）で調整されたテーブルベース２２の傾きを利用して、１つの被加工物１１と同様に別の被加工物１１を研削する。
第２の実施形態では、まず、第１の実施形態と同様に、１つの被加工物１１に対して第１の傾き調整ステップ（Ｓ１０）から第２の研削ステップ（Ｓ４０）まで行う。その後、第２の研削ステップ（Ｓ４０）の後、１つの被加工物１１をチャックテーブル１０から搬出する。
そして、各可動支持機構の長さを第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）で調整された長さにそれぞれ調整した状態のままで、別の被加工物１１の表面１１ａ側を、保持面１４ａで保持する。
次いで、研削ホイール６６を研削送りし、別の被加工物１１の裏面１１ｂ側を研削する（第３の研削ステップ（Ｓ５０））。図９（Ａ）は、別の被加工物１１を研削する様子を示す図である。
第２の実施形態では、第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）で調整された各可動支持機構の長さをそのまま利用できるので、第３の研削ステップ（Ｓ５０）での傾き調整ユニット２６の調整が容易又は不要になる。
第３の研削ステップ（Ｓ５０）では、研削ホイール６６で別の被加工物１１を研削すると共に、テーブルベース２２にかかる荷重を荷重検出ユニット２４で検出する。そして、テーブルベース２２が第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）時の傾きから変化したならば、テーブルベース２２の傾きを調整する（第３の傾き調整ステップ（Ｓ６０））。
なお、テーブルベース２２が第２の傾き調整ステップ（Ｓ３０）時の傾きから変化していないならば、第３の傾き調整ステップ（Ｓ６０）を省略してもよい。第３の傾き調整ステップ（Ｓ６０）でも、荷重とテーブルベース２２の傾き変化量との相関関係が利用される。
制御部７６は、当該相関関係と第３の研削ステップ（Ｓ５０）で検出した荷重とに基づいて、第３の研削ステップ（Ｓ５０）で検出した荷重に対応するテーブルベース２２の傾き変化量を相殺する様に傾き調整ユニット２６を動作させて、テーブルベース２２の傾きを調整する。これにより、被加工物１１の厚さばらつきの悪化を防止できる。
図９（Ｂ）は、第３の研削ステップ開始後にテーブルベース２２の傾きを更に調整する様子を示す図である。第３の傾き調整ステップ（Ｓ６０）の後、１つの被加工物１１と同じ仕上げ厚さとなるまで別の被加工物１１を研削する。なお、図１０は、第２の実施形態に係る研削方法のフロー図である。
第２の実施形態でも、第３の傾き調整ステップ（Ｓ５０）でテーブルベース２２の傾きを調整しない場合に比べて、被加工物１１の厚さばらつきの悪化を防止できる。その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。例えば、荷重測定器２４ａの数は、必ずしも３つには限定されず、４つ以上であってもよい。
２ ：研削装置
４ ：基台
４ａ ：開口
６ ：支持構造
８ ：Ｘ軸移動機構
８ａ ：テーブルカバー
１０ ：チャックテーブル
１１ ：被加工物
１１ａ ：表面
１１ｂ ：裏面
１２ ：枠体
１３ ：接触領域
１４ ：ポーラス板
１４ａ ：保持面
１４ｂ ：領域
１６ ：回転軸
１８ ：ベアリング
２０ ：支持板
２２ ：テーブルベース
２４ ：荷重検出ユニット
２４ａ ：荷重測定器
２６ ：傾き調整ユニット
２６ａ ：固定支持機構
２６ｂ ：第１可動支持機構
２６ｃ ：第２可動支持機構
２８ ：支柱
３０ ：上部支持体
３２ ：パルスモーター
３４ ：ベアリング
３６ ：支持板
４０ ：防塵防滴カバー
４２ ：操作パネル
４４ ：Ｚ軸移動機構
４６ ：Ｚ軸ガイドレール
４８ ：Ｚ軸移動プレート
５０ ：Ｚ軸ボールネジ
５２ ：Ｚ軸パルスモーター
５４ ：支持具
５６ ：研削ユニット
５８ ：スピンドルハウジング
６０ ：スピンドル
６２ ：サーボモーター
６４ ：ホイールマウント
６６ ：研削ホイール
６８ ：ホイール基台
７０ ：研削砥石
７０ａ ：研削面
７２ ：制御装置
７４ ：記憶部
７６ ：制御部

Claims (6)

  1. 被加工物を研削する研削装置であって、
    該被加工物を保持するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルを支持する板状のテーブルベースと、
    スピンドルを有し、該スピンドルの一端部に装着された研削ホイールにより、該チャックテーブルで保持された該被加工物を研削可能な研削ユニットと、
    荷重測定器を有し、該研削ユニットから該テーブルベースにかかる荷重を検出する荷重検出ユニットと、
    該テーブルベースを支持し、該テーブルベースの傾きを調整可能な傾き調整ユニットと、
    該テーブルベースにかかる荷重と荷重による該テーブルベースの傾き変化量との相関関係を記憶する記憶部と、
    プロセッサを有し、該荷重検出ユニットで検出した荷重と該相関関係とに基づいて、該傾き調整ユニットを制御して、検出した荷重に対応する該テーブルベースの傾き変化量を相殺する様に該テーブルベースの傾きを調整する制御部と、を備えることを特徴とする研削装置。
  2. 該傾き調整ユニットは、固定支持機構及び複数の可動支持機構を有し、
    該相関関係は、該固定支持機構と各可動支持機構とにかかる荷重と、荷重がかかった場合の該固定支持機構及び各可動支持機構のそれぞれの収縮量に起因する該テーブルベースの傾き変化量との相関関係であり、
    該制御部は、該相関関係に基づいて、各可動支持機構の長さを調整することで、該テーブルベースの傾きを調整することを特徴とする請求項１記載の研削装置。
  3. 被加工物を研削する研削方法であって、
    ホイール基台の一面側で該一面の周方向に沿って配置された砥石部を有する研削ホイールの該砥石部の下面により規定される研削面と、該砥石部とチャックテーブルで保持された該被加工物との接触領域に重なる該チャックテーブルの保持面の一部の領域と、が平行となる様に、該チャックテーブルを支持するテーブルベースの傾きを調整する第１の傾き調整ステップと、
    該第１の傾き調整ステップの後、該研削ホイールで該被加工物を研削すると共に、該テーブルベースにかかる荷重を検出する第１の研削ステップと、
    該第１の研削ステップの後、該テーブルベースにかかる荷重と荷重による該テーブルベースの傾き変化量との相関関係と、該第１の研削ステップで検出した荷重とに基づいて、該第１の研削ステップで検出した荷重に対応する該テーブルベースの傾き変化量を相殺する様に該テーブルベースの傾きを調整する第２の傾き調整ステップと、
    該第２の傾き調整ステップの後、該被加工物を所定の仕上げ厚さまで研削する第２の研削ステップと、を備えることを特徴とする研削方法。
  4. 該相関関係は、該テーブルベースの傾きを調整するための固定支持機構及び複数の可動支持機構にかかる荷重と、荷重がかかった場合の該固定支持機構及び各可動支持機構のそれぞれの収縮量に起因する該テーブルベースの傾き変化量との相関関係であり、
    該第２の傾き調整ステップでは、
    該固定支持機構及び各可動支持機構にかかる荷重と該相関関係とに基づいて、各可動支持機構の長さを調整することを特徴とする請求項３記載の研削方法。
  5. 該第２の研削ステップの後、各可動支持機構の長さを該第２の傾き調整ステップで調整した長さにそれぞれ調整した状態で、該被加工物とは別の被加工物を該チャックテーブルで保持し、該研削ホイールで該別の被加工物を研削する第３の研削ステップを更に備えることを特徴とする請求項４記載の研削方法。
  6. 該第３の研削ステップでは、該研削ホイールで該別の被加工物を研削すると共に、該テーブルベースにかかる荷重を検出し、
    該第３の研削ステップで検出した荷重と該相関関係とに基づいて、該第３の研削ステップで検出した荷重に対応する該テーブルベースの傾き変化量を相殺する様に該テーブルベースの傾きを調整する第３の傾き調整ステップを更に備えることを特徴とする請求項５記載の研削方法。
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