JP2022012798A - jig - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷重センサが検知する荷重の値を測定するための治具に関する。 The present invention relates to a jig for measuring a load value detected by a load sensor.
例えば、ウェーハを保持したチャックテーブルを回転させ、回転する研磨パッドをウェーハに押し付けることによってウェーハに荷重を付与しながらウェーハを研磨する研磨装置(例えば、特許文献1参照)は、ウェーハに付与した荷重を測定する荷重センサを備えている。 For example, a polishing device that polishes a wafer while applying a load to the wafer by rotating a chuck table holding the wafer and pressing a rotating polishing pad against the wafer (see, for example, Patent Document 1) is a load applied to the wafer. It is equipped with a load sensor to measure.
研磨加工においては、予め設定した値の荷重を所定の時間、ウェーハに付与し続けている。荷重センサは、例えば、スピンドルの先端に研磨パッドを装着した研磨手段と研磨手段を支持する支持ケースとの間において、スピンドルの軸心を中心とする仮想的な正三角形の頂点となる位置にそれぞれ配置されている。そして、研磨しているウェーハに掛かる荷重に対応するチャックテーブル側からの反力を研磨パッドが受けて、3つの荷重センサが検知した荷重値(反力の値)の合算値が研磨時にウェーハに付与している荷重値となる。 In the polishing process, a load having a preset value is continuously applied to the wafer for a predetermined time. The load sensor is, for example, located at the apex of a virtual equilateral triangle centered on the axis of the spindle between the polishing means having the polishing pad attached to the tip of the spindle and the support case supporting the polishing means. Have been placed. Then, the polishing pad receives the reaction force from the chuck table side corresponding to the load applied to the wafer being polished, and the total value of the load values (reaction force values) detected by the three load sensors is applied to the wafer during polishing. It is the applied load value.
上記荷重センサが故障した場合等に荷重センサの交換を行う必要がある。そして、荷重センサを交換後、研磨時に3つの荷重センサに付与された実際の荷重値と、3つの荷重センサが検知した荷重値とが一致しない事がある。そのため、交換後に荷重センサが検知する荷重値の補正が必要である。 It is necessary to replace the load sensor when the load sensor fails. Then, after replacing the load sensor, the actual load value applied to the three load sensors at the time of polishing may not match the load value detected by the three load sensors. Therefore, it is necessary to correct the load value detected by the load sensor after replacement.
ここで、荷重センサの検知する荷重値の補正は、複数の値が異なる荷重値を順次複数回研磨パッドに対して付与して行っていく必要がある。このように荷重センサに異なる荷重値を付与する荷重付与機構は、チャックテーブルの上方に位置づけられた研磨パッド、又は研磨パッドを装着するマウントに向かって、チャックテーブルの上面に配置した昇降シリンダのロッドを鉛直方向に伸ばすことによってチャックテーブルの上面と研磨パッドの研磨面、又は研磨パッドを装着するマウントの下面との間を昇降シリンダが押し広げようとする力によって荷重センサに昇降シリンダ側で計測可能な所定の荷重を付与している。そして、この付与した荷重値と荷重センサが検知した値とが一致するように補正を行っている。 Here, in order to correct the load value detected by the load sensor, it is necessary to sequentially apply load values having different values to the polishing pad a plurality of times. The load applying mechanism that applies different load values to the load sensor in this way is the polishing pad located above the chuck table, or the rod of the elevating cylinder arranged on the upper surface of the chuck table toward the mount on which the polishing pad is mounted. Can be measured on the lifting cylinder side by the load sensor by the force that the lifting cylinder tries to expand between the upper surface of the chuck table and the polished surface of the polishing pad or the lower surface of the mount on which the polishing pad is mounted by extending in the vertical direction. A predetermined load is applied. Then, correction is performed so that the applied load value and the value detected by the load sensor match.
しかし、チャックテーブルの上面と研磨パッドの研磨面との間の距離、又はチャックテーブルの上面とマウントの下面との間の距離が、縮めた昇降シリンダの全長より小さい場合があり、該間に昇降シリンダを進入させて配置することができないという問題がある。
よって、荷重センサが検知する荷重値の補正を行う場合には、チャックテーブルの上面と研磨パッドの研磨面との間、又はチャックテーブルの上面とマウントの下面との間に容易に進入可能な荷重付与機構が必要である
However, the distance between the upper surface of the chuck table and the polishing surface of the polishing pad, or the distance between the upper surface of the chuck table and the lower surface of the mount may be smaller than the total length of the shortened elevating cylinder, and the elevating between them may occur. There is a problem that the cylinder cannot be inserted and arranged.
Therefore, when correcting the load value detected by the load sensor, a load that can easily enter between the upper surface of the chuck table and the polished surface of the polishing pad, or between the upper surface of the chuck table and the lower surface of the mount. A granting mechanism is required
上記課題を解決するための本発明は、保持面で被加工物を保持する保持手段と、該保持手段の上方から被加工物に荷重を付与して被加工物を加工する加工手段と、該加工手段と該保持手段とを相対的に該保持面に対して垂直方向に移動させる移動手段と、該加工手段に配置され該加工手段を該保持面に接近する方向に移動させ被加工物が受ける荷重の反力を検知する荷重センサと、を備える加工装置において、該荷重センサが検知した荷重の値を測定するための治具であって、該保持面に載置するプレートと、該プレートの上面に配置されたエアシリンダと、該エアシリンダに供給するエアの圧力を調整するレギュレータと、を備え、該エアシリンダは、シリンダチューブと、所定の圧力のエアが該シリンダチューブ内に供給され所定の面積の下面が該エアに押されることによって該シリンダチューブ内を摺動するピストンと、該ピストンに連結されるロッドと、を備え、該シリンダチューブに供給されたエアの圧力と該ピストンの下面の面積とにより値が定まる力で該加工手段を押し上げることによって、該荷重センサが検知する荷重の値を測定する治具である。 The present invention for solving the above problems includes a holding means for holding a work piece on a holding surface, a processing means for applying a load to the work piece from above the holding means, and a processing means for processing the work piece. A moving means that moves the processing means and the holding means relatively in a direction perpendicular to the holding surface, and a workpiece that is arranged in the processing means and moves the processing means in a direction approaching the holding surface. A jig for measuring the value of the load detected by the load sensor in a processing device including a load sensor that detects the reaction force of the received load, and a plate placed on the holding surface and the plate. The air cylinder is provided with an air cylinder arranged on the upper surface of the air cylinder and a regulator for adjusting the pressure of the air supplied to the air cylinder, and the air cylinder is supplied with a cylinder tube and air having a predetermined pressure in the cylinder tube. A piston that slides in the cylinder tube when the lower surface of a predetermined area is pushed by the air and a rod connected to the piston are provided, and the pressure of the air supplied to the cylinder tube and the pressure of the piston are provided. It is a jig that measures the value of the load detected by the load sensor by pushing up the processing means with a force whose value is determined by the area of the lower surface.
本発明に係る治具は、前記プレートの上に前記エアシリンダを少なくとも3つ配置し、少なくとも3つの該エアシリンダで形成される多角形の重心と該加工手段の下面の中心とを合致させて少なくとも3つの該エアシリンダで該加工手段を押し上げると好ましい。 In the jig according to the present invention, at least three air cylinders are arranged on the plate, and the center of the polygonal center formed by the at least three air cylinders is aligned with the center of the lower surface of the processing means. It is preferable to push up the processing means with at least three of the air cylinders.
少なくとも3つの前記エアシリンダは、前記プレートに形成される円上に等間隔を空けて配置され、該各エアシリンダが該加工手段を押し上げる力が同じになるように、前記レギュレータが前記シリンダチューブに供給するエアの圧力を調整すると好ましい。 The regulators are placed in the cylinder tube so that at least three of the air cylinders are evenly spaced on a circle formed on the plate so that each air cylinder has the same force to push up the processing means. It is preferable to adjust the pressure of the supplied air.
本発明に係る治具は、前記プレートの下面に少なくとも3つ配置され前記保持面の外周に接触する外周接触部を備えると好ましい。 It is preferable that the jig according to the present invention includes at least three outer peripheral contact portions arranged on the lower surface of the plate and in contact with the outer periphery of the holding surface.
また、上記課題を解決するための本発明は、保持面で被加工物を保持する保持手段と、該保持手段の上方から被加工物に荷重を付与して被加工物を加工する加工手段と、該加工手段と該保持手段とを相対的に該保持面に対して垂直方向に移動させる移動手段と、該加工手段に配置され該加工手段を該保持面に接近する方向に移動させ被加工物が受ける荷重の反力を検知する荷重センサと、を備える加工装置において、該荷重センサが検知する荷重の値を測定するための治具であって、該加工手段の下面に装着する装着プレートと、該装着プレートの下面に配置されたエアシリンダと、該エアシリンダに供給するエアの圧力を調整するレギュレータと、を備え、該エアシリンダは、シリンダチューブと、所定の圧力のエアが該シリンダチューブ内に供給され所定の面積の上面がエアに押されることによって該シリンダチューブ内を摺動するピストンと、該ピストンに連結されるロッドと、該ロッドの下端に取り付けられたボールジョイントと、該保持面に接触し該ボールジョイントにより該保持面の傾きに合わせて角度変更可能な接触板と、を備え、該保持面に該接触板を接触させた状態で、該シリンダチューブに供給されたエアの圧力と該ピストンの上面の面積とにより値が定まる力で該保持面を下方に向かって押して相対的に該加工手段を押し上げることによって、該荷重センサが検知する荷重の値を測定する治具である。 Further, the present invention for solving the above problems includes a holding means for holding the work piece on the holding surface and a processing means for processing the work piece by applying a load to the work piece from above the holding means. A moving means that moves the processing means and the holding means relatively in a direction perpendicular to the holding surface, and a moving means that is arranged in the processing means and moves the processing means in a direction approaching the holding surface to be processed. A mounting plate that is a jig for measuring the value of the load detected by the load sensor in a processing device including a load sensor that detects the reaction force of the load received by the object, and is mounted on the lower surface of the processing means. The air cylinder is provided with an air cylinder arranged on the lower surface of the mounting plate and a regulator for adjusting the pressure of the air supplied to the air cylinder. The air cylinder has a cylinder tube and air having a predetermined pressure is the cylinder. A piston supplied into the tube and sliding in the cylinder tube when the upper surface of a predetermined area is pushed by air, a rod connected to the piston, a ball joint attached to the lower end of the rod, and the like. The air supplied to the cylinder tube is provided with a contact plate that is in contact with the holding surface and whose angle can be changed according to the inclination of the holding surface by the ball joint, and the contact plate is in contact with the holding surface. A jig that measures the value of the load detected by the load sensor by pushing the holding surface downward with a force whose value is determined by the pressure of the piston and the area of the upper surface of the piston and pushing up the processing means relatively. Is.
本発明に係る治具は、保持手段の保持面に載置するプレートと、プレートの上面に配置されたエアシリンダと、エアシリンダに供給するエアの圧力を調整するレギュレータと、を備え、エアシリンダは、シリンダチューブと、所定の圧力のエアがシリンダチューブ内に供給され所定の面積の下面がエアに押されることによってシリンダチューブ内を摺動するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、を備えることで、保持手段の保持面と加工手段の下面との間に容易に進入させることが可能であり、進入させた状態で、シリンダチューブに供給されたエアの圧力とピストンの下面の面積とにより値が定まる力で加工手段を押し上げることによって、荷重センサが検知する荷重の値を測定することが可能となる。 The jig according to the present invention includes a plate placed on the holding surface of the holding means, an air cylinder arranged on the upper surface of the plate, and a regulator for adjusting the pressure of the air supplied to the air cylinder. Includes a cylinder tube, a piston that slides in the cylinder tube when air of a predetermined pressure is supplied into the cylinder tube and the lower surface of a predetermined area is pushed by the air, and a rod connected to the piston. As a result, it is possible to easily enter between the holding surface of the holding means and the lower surface of the processing means, and the pressure of the air supplied to the cylinder tube and the area of the lower surface of the piston in the inserted state make it possible to easily enter the space. By pushing up the processing means with a force that determines the value, it is possible to measure the value of the load detected by the load sensor.
本発明に係る治具は、プレートの上にエアシリンダを少なくとも3つ配置し、少なくとも3つのエアシリンダで形成される多角形の重心と加工手段の下面の中心とを合致させて少なくとも3つのエアシリンダで加工手段を押し上げることで、従来とは異なり複数のエアシリンダで加工手段に荷重(被加工物が研磨時に受ける荷重の反力)を付与するため、例えば保持手段の保持面と加工手段の下面との間の距離が装置構成上小さくても、間に治具を容易に進入させることが可能となる。即ち、荷重センサの検知する荷重値の補正を行う際には、加工手段の下面に大小の荷重を順次加えていく必要があるが、従来においては、1つの昇降シリンダで例えば大きな荷重を加える必要があるため、昇降シリンダの大きさが大きくなってしまうことがあり、保持手段の保持面と加工手段の下面との間の距離が小さい場合には、昇降シリンダを進入させることができない場合があった。一方、本発明に係る治具は、延在方向(鉛直方向)の大きさを小さくしたエアシリンダを複数備えているため、保持手段の保持面と加工手段の下面との間の距離が装置構成上小さくても、両者の間に治具を容易に進入させることが可能となるとともに、荷重値の補正に必要な荷重を分散して加工手段の下面に加えることができるため、一つ一つの小型化されたエアシリンダが従来の大きな昇降シリンダに比べて加えることが可能な荷重の値が小さくても、補正を行うのに必要な大きな荷重を複数のエアシリンダで生み出すことができるので、荷重センサの検知する荷重値の補正を適切に行っていくことが可能となる。 In the jig according to the present invention, at least three air cylinders are arranged on a plate, and at least three air cylinders are aligned with the center of the polygonal center formed by the at least three air cylinders and the center of the lower surface of the processing means. By pushing up the machining means with a cylinder, a load (reaction force of the load received by the workpiece during polishing) is applied to the machining means by multiple air cylinders unlike the conventional one, so for example, the holding surface of the holding means and the machining means Even if the distance from the lower surface is small due to the device configuration, the jig can be easily inserted between them. That is, when correcting the load value detected by the load sensor, it is necessary to sequentially apply large and small loads to the lower surface of the processing means, but in the past, it was necessary to apply, for example, a large load with one elevating cylinder. Therefore, the size of the elevating cylinder may become large, and if the distance between the holding surface of the holding means and the lower surface of the processing means is small, the elevating cylinder may not be able to enter. rice field. On the other hand, since the jig according to the present invention includes a plurality of air cylinders having a reduced size in the extending direction (vertical direction), the distance between the holding surface of the holding means and the lower surface of the processing means is the device configuration. Even if the size is small, the jig can be easily inserted between the two, and the load required for correcting the load value can be dispersed and applied to the lower surface of the processing means, so that each one can be applied. Even if the value of the load that can be applied by the miniaturized air cylinder is smaller than that of the conventional large lifting cylinder, the large load required for correction can be generated by multiple air cylinders, so the load can be increased. It is possible to appropriately correct the load value detected by the sensor.
本発明に係る治具は、少なくとも3つのエアシリンダは、プレートの上面に形成される仮想的な円上に等間隔を空けて配置され、各エアシリンダが加工手段を押し上げる力が同じになるように、レギュレータがシリンダチューブに供給するエアの圧力を調整することで、加工手段の下面により適切に補正を行うのに必要な荷重を加えることができる。即ち、加工手段の下面の中心に治具の少なくとも3つのエアシリンダの荷重の合力を付与することが可能となる。 In the jig according to the present invention, at least three air cylinders are arranged at equal intervals on a virtual circle formed on the upper surface of the plate so that each air cylinder has the same force to push up the processing means. In addition, by adjusting the pressure of the air supplied to the cylinder tube by the regulator, the load required for proper correction can be applied to the lower surface of the processing means. That is, it is possible to apply the resultant force of the loads of at least three air cylinders of the jig to the center of the lower surface of the processing means.
本発明に係る治具は、プレートの下面に少なくとも3つ配置され保持面の外周に接触する外周接触部を備えることで、治具を保持面を傷つけることなく保持手段上に設置することができる。 The jig according to the present invention is provided with at least three outer peripheral contact portions arranged on the lower surface of the plate and in contact with the outer periphery of the holding surface, so that the jig can be installed on the holding means without damaging the holding surface. ..
また、本発明に係る治具は、加工手段の下面に装着する装着プレートと、装着プレートの下面に配置されたエアシリンダと、エアシリンダに供給するエアの圧力を調整するレギュレータと、を備え、エアシリンダは、シリンダチューブと、所定の圧力のエアがシリンダチューブ内に供給され所定の面積の上面がエアに押されることによってシリンダチューブ内を摺動するピストンと、ピストンに連結されるロッドと、ロッドの下端に取り付けられたボールジョイントと、保持面に接触しボールジョイントにより保持面の傾きに合わせて角度変更可能な接触板と、を備えることで、保持面に接触板を接触させた状態で、シリンダチューブに供給されたエアの圧力とピストンの上面の面積とにより値が定まる力で保持面を下方に向かって押して相対的に加工手段を押し上げることによって、荷重センサが検知する荷重の値を測定することが可能となる。 Further, the jig according to the present invention includes a mounting plate mounted on the lower surface of the processing means, an air cylinder arranged on the lower surface of the mounting plate, and a regulator for adjusting the pressure of the air supplied to the air cylinder. The air cylinder includes a cylinder tube, a piston that slides in the cylinder tube when air of a predetermined pressure is supplied into the cylinder tube and the upper surface of a predetermined area is pushed by the air, and a rod connected to the piston. By providing a ball joint attached to the lower end of the rod and a contact plate that is in contact with the holding surface and whose angle can be changed according to the inclination of the holding surface by the ball joint, the contact plate is in contact with the holding surface. , The value of the load detected by the load sensor is determined by pushing the holding surface downward with a force whose value is determined by the pressure of the air supplied to the cylinder tube and the area of the upper surface of the piston and pushing up the machining means relatively. It becomes possible to measure.
図1に示す加工装置1は、例えば、粗研削手段30、仕上げ研削手段31、及び加工手段4を備え、いずれかの保持手段50上に保持された被加工物90を粗研削手段30及び仕上げ研削手段31により研削し、さらに、加工手段4により研磨する研削研磨装置である。
加工装置1は、例えば、第1の装置ベース10の後方(+Y方向側)に第2の装置ベース11を連結して構成されている。第2の装置ベース11上は、粗研削手段30、仕上げ研削手段31、又は加工手段4によって保持手段50で保持された被加工物90が加工される加工領域110となっており、その一部が、保持手段50に対して被加工物90を搬入又は搬出するための被加工物搬入出エリア160となっている。
The
The
図1に示す被加工物90は、例えば、シリコン母材等からなる円形板状の半導体ウェーハであり、図1においては下方を向いている被加工物90の表面901は、複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。被加工物90の上側を向いている裏面902は、研削加工や研磨加工が施される被加工面となる。
The
第1の装置ベース10の正面側(-Y方向側)には、第1のカセット載置部150及び第2のカセット載置部151が設けられており、第1のカセット載置部150には加工前の被加工物90が収容される第1のカセット1500が載置され、第2のカセット載置部151には加工後の被加工物90が収容される第2のカセット1510が載置される。
A first
第1のカセット1500の開口の後方には、第1のカセット1500から加工前の被加工物90を搬出するとともに加工後の被加工物90を第2のカセット1510に搬入するロボット155が配設されている。
Behind the opening of the
ロボット155に隣接する位置には、仮置き領域152が設けられており、仮置き領域152には位置合わせ手段153が配設されている。位置合わせ手段153は、第1のカセット1500から搬出され仮置き領域152に載置された被加工物90を、縮径する位置合わせピンで所定の位置に位置合わせ(センタリング)して、被加工物90の中心位置を決定する。
A
図1に示す例において、位置合わせ手段153と隣接する位置には、被加工物90を保持した状態で旋回するローディングアーム1540が配置されている。ローディングアーム1540は、位置合わせ手段153において位置合わせされた被加工物90を保持し、被加工物搬入出エリア160内に位置づけされた保持手段50へ搬送する。ローディングアーム1540の隣には、加工後の被加工物90を保持した状態で旋回するアンローディングアーム1541が設けられている。アンローディングアーム1541の可動範囲内には、アンローディングアーム1541により搬送された加工後の被加工物90を洗浄する枚葉式の洗浄手段156が配置されている。洗浄手段156で洗浄された被加工物90は、ロボット155によって第2のカセット1510に搬入される。
In the example shown in FIG. 1, a
図1に示すように、第2の装置ベース11上の後方(+Y方向側)には第1のコラム12が立設されており、第1のコラム12の前面には粗研削送り手段20が配設されている。粗研削送り手段20は、鉛直方向(Z軸方向)の軸心を有するボールネジ200と、ボールネジ200と平行に配設された一対のガイドレール201と、ボールネジ200に連結しボールネジ200を回動させるモータ202と、内部のナットがボールネジ200に螺合し側部がガイドレール201に摺接する昇降板203と、昇降板203に連結され粗研削手段30を保持するホルダ204とから構成され、モータ202がボールネジ200を回動させると、これに伴い昇降板203がガイドレール201にガイドされてZ軸方向に往復移動し、ホルダ204に支持された粗研削手段30もZ軸方向に往復移動する。
As shown in FIG. 1, a
粗研削手段30は、軸方向が鉛直方向(Z軸方向)であるスピンドル300と、スピンドル300を回転可能に支持するハウジング301と、スピンドル300を回転駆動するモータ302と、スピンドル300の下端に接続された円形状のマウント303の下面に着脱可能に接続された図示しない研削ホイールとを備える。そして、研削ホイールは、ホイール基台と、ホイール基台の底面に環状に装着された略直方体形状の複数の粗研削砥石とを備える。粗研削砥石は、例えば、砥石中に含まれる砥粒が比較的大きな砥石である。
The rough grinding means 30 is connected to a
例えば、スピンドル300の内部には、Z軸方向に延びる研削水流路が形成されており、この研削水流路に図示しない研削水供給手段が連通している。研削水供給手段からスピンドル300に対して供給される研削水は、研削水流路の下端の開口から粗研削砥石に向かって下方に噴出し、粗研削砥石と被加工物90との接触部位に到達する。
For example, a grinding water flow path extending in the Z-axis direction is formed inside the
また、図1に示す第2の装置ベース11上の後方には、第2のコラム13が第1のコラム12にX軸方向に並んで立設しており、第2のコラム13の前面には仕上げ研削送り手段21が配設されている。仕上げ研削送り手段21は、粗研削送り手段20と同様に構成されており、仕上げ研削手段31をZ軸方向に研削送りすることができる。仕上げ研削手段31は、砥石中に含まれる砥粒が比較的小さな仕上げ研削砥石を備えており、その他の構成は粗研削手段30と略同様となっている。
Further, behind the
第2の装置ベース11上の片側(-X方向側)には、第3のコラム14が立設されており、第3のコラム14の前面には、加工手段4と保持手段50とを相対的に保持面502に対して垂直方向(Z軸方向)に移動させる移動手段25が配設されている。移動手段25は、該垂直方向の軸心を有するボールネジ250と、ボールネジ250と平行に配設された一対のガイドレール251と、ボールネジ250に連結しボールネジ250を回動させるモータ252と、内部のナットがボールネジ250に螺合し側部がガイドレール251に摺接する昇降板253とで構成され、モータ252がボールネジ250を回動させると昇降板253がガイドレール251にガイドされてZ軸方向に移動し、昇降板253に支持された加工手段4もZ軸方向に移動する。
A
加工手段4は、例えば、軸方向が鉛直方向であるスピンドル40と、スピンドル40を回転可能に支持するハウジング41と、スピンドル40を回転駆動する図示しないモータと、スピンドル40の下端に固定された円形板状のマウント43と、マウント43の下面に円形板状のプラテン47(図2参照)を介して着脱可能に取り付けられた円形の研磨パッド44(図2参照)と、ハウジング41を支持し移動手段25の昇降板253に固定されたホルダ48とを備える。研磨パッド44は、例えば、フェルト等の不織布からなる。研磨パッド44の直径は、保持手段50の直径よりも例えば大径となっている。本実施形態において、研磨パッド44は、例えば乾式で被加工物90を研磨するものである。
なお、研磨パッド44は、接着剤で砥粒を接着させていてもよいし、研磨液を用いるCMP(化学的機械研磨)用のものであってもよい。
The processing means 4 includes, for example, a
The
なお、研磨加工中に加工手段4を被加工物90の面方向(Y軸方向)に移動可能な構成となっていてもよい。これは、研磨加工中(本実施形態においてはドライ研磨加工中)に、被加工物90の被研磨面である裏面902に縞模様が形成される場合があり、これは被加工物90の抗折強度を低下させる要因となる。そこで、例えば、研磨加工中において、加工手段4をY軸方向に往復移動させて、研磨パッド44を被加工物90の裏面902上でY軸方向に摺動させて、被加工物90の抗折強度の低下を防ぐものとしてもよい。
なお、加工手段4は、研削ホイールの下面に環状の研削砥石を配置した研削手段であってもよい。
The processing means 4 may be configured to be movable in the surface direction (Y-axis direction) of the
The processing means 4 may be a grinding means in which an annular grinding wheel is arranged on the lower surface of the grinding wheel.
例えば、図1、2に示すように、加工手段4には、加工手段4を保持手段50の被加工物90を保持した保持面502に対して-Z方向に接近するように移動させ研磨パッド44を被加工物90の裏面902に対して接触させた際に、被加工物90が加工手段4から受ける荷重に対して保持手段50側から加工手段4に加えられる反力を検知するための荷重センサが例えば3つ配置されている。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the processing means 4 moves the processing means 4 so as to approach the holding
本実施形態においては、図2に示す第1荷重センサ81、第2荷重センサ82、及び第3荷重センサ83(図1のみ図示)が、ホルダ48の底板480と略円筒状の側板481との間において、研磨パッド44の周方向に120度間隔空けて、即ち、仮想的な正三角形の頂点にとなる位置にそれぞれ配設されている。そして、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83は、研磨実施時に保持手段50側から加工手段4に加わる+Z方向の向きの反力が作用する作用点部となっており、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電素子を用いたキスラー社製の薄型力センサ等で構成されている。第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知した反力の値の合計値が、研磨加工時に被加工物90が受ける荷重の値であると加工装置1は認識する。
In the present embodiment, the
例えば、加工手段4がCMP研磨を実施可能な構成となっている場合には、図1に示すスピンドル40の内部から図2に示すプラテン47の内部にかけては、Z軸方向に延びる図示しない研磨液流路が形成されており、この研磨液流路には研磨液を送出可能な研磨液供給源が連通している。研磨液供給源からスピンドル40に対して送出される研磨液は、該図示しない研磨液流路の下端の開口から研磨パッド44に供給される。研磨パッド44の被加工物90に当接する下面には、例えば中央に円形の開口が形成され、また該開口につながる図示しない格子状の溝が形成されており、研磨パッド44に供給された研磨液は主に格子状の溝内を流れて研磨パッド44の下面全面に広がっていく。
なお、研磨パッド44の径方向外側から研磨パッド44と被加工物90との接触部位に対して、研磨液をノズルから直接噴射して供給するものとしてもよい。
For example, when the processing means 4 has a configuration capable of performing CMP polishing, a polishing liquid (not shown) extending in the Z-axis direction from the inside of the
The polishing liquid may be directly injected from the nozzle to the contact portion between the polishing
図1に示すように、第2の装置ベース11上には、平面視円形のターンテーブル17が配設され、ターンテーブル17の上面には、ターンテーブル17の中心を中心としてターンテーブル17の周方向に等間隔で配置され被加工物90を保持する保持面502を有する複数(例えば、4つ)の保持手段50が配設されている。
As shown in FIG. 1, a
ターンテーブル17の中心には、ターンテーブル17を自転させるための回転軸179が連結されており、軸方向がZ軸方向である該回転軸179は図示しないモータによって回転可能となっている。そして、回転軸179及びモータによって、ターンテーブル17の中心を軸にターンテーブル17を自転させることによって被加工物90を保持した複数(例えば4つ)の保持手段50を公転させ、仮置き領域152の近傍から、粗研削手段30の下方、仕上げ研削手段31の下方、加工手段4の下方へと保持手段50を順次位置付けることができる。例えば、ターンテーブル17は、第2の装置ベース11上において下面にエアが噴き付けられ浮上しており上記のように回転可能な状態になっている。
ターンテーブル17上には仕切り壁が平面視十字に形成されており、該仕切り壁によって4つの保持手段50の間は仕切られている。
A
A partition wall is formed on the
図1、2に示すように、保持手段50は、例えば、その外形が円形板状であるポーラス板500と、ポーラス板500の上面を露出させポーラス板500を収容する凹部を有する枠体501とを備えている。そして、ポーラス板500には、図示しない吸引源が連通しており、吸引源が生み出す吸引力が伝達される。また、保持手段50は、軸方向がZ軸方向である回転軸を軸に回転可能となっている。ポーラス板500の上面と枠体501の上面とで構成される保持面502は、保持手段50の回転中心を頂点とし肉眼では判断できない程度の極めてなだらかな円錐斜面となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the holding means 50 includes, for example, a
図1に示すように、ターンテーブル17及び保持手段50上は、ケースカバー16で略全体が覆われている。ケースカバー16の一角は、例えば平面視矩形に切り欠かれており、該切り欠き部分において、保持手段50の保持面502は被加工物90を搬入出可能に、ケースカバー16から外部に露出している。該ケースカバー16の切り欠き部分は、保持手段50にローディングアーム1540が被加工物90を搬入でき、また、保持手段50からアンローディングアーム1541が被加工物90を搬出する被加工物搬入出エリア160となる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すケースカバー16の天板166には、粗研削手段30の研削ホイール、仕上げ研削手段31の研削ホイール、又は加工手段4の研磨パッド44を通過させケースカバー16内に進入可能とする図示しない3つの開口が貫通形成されている。
The
本実施形態において、加工装置1は装置全体の制御を行う制御手段19を備えている。
制御手段19は、制御プログラムに従って演算処理するプロセッサ及びメモリ等の記憶媒体等を備えており、図示しない有線又は無線の通信経路を介して、例えば、加工手段4、及び移動手段25等に電気的に接続されており、制御手段19により、加工手段4における研磨パッド44の回転動作の制御、又は移動手段25による加工手段4の上下動動作の制御等がされる。
また、制御手段19には、研磨加工を実施中において第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知した反力についての情報が送られてくる。
In the present embodiment, the
The control means 19 includes a processor, a storage medium such as a memory, and the like that perform arithmetic processing according to a control program, and is electrically connected to, for example, the processing means 4 and the moving means 25 via a wired or wireless communication path (not shown). The control means 19 controls the rotational movement of the
Further, information about the reaction force detected by the
例えば、加工装置1は入出力手段としてのタッチパネル199を備えており、タッチパネル199には入力画面及び表示画面が映し出され、入力画面によって作業者が加工条件の各種情報等を加工装置1に入力して設定でき、表示画面によって加工条件の各種情報等、制御手段19による処理等、及び装置の各部の状態等を表示する。
For example, the
図3は、図1に示す加工装置1において、第1荷重センサ81、第2荷重センサ82、及び第3荷重センサ83が検知する荷重の値(研磨加工時に保持手段50側から受ける反力の値)を測定するための治具6の一例を示す斜視図である。
FIG. 3 shows the value of the load detected by the
治具6は、例えば、合金又は汎用プラスチック等からなる外形が円形板状のプレート60を備えている。本実施形態におけるプレート60の下面の外周側の領域からは、-Z方向側に垂下する外周接触部602が形成されている。柱状の外周接触部602は、例えば、プレート60の周方向に120度間隔を開けて3つ形成されており、その下面603が一段の段差を備える段差面となっている。
なお、外周接触部602は、4つ以上形成されていてもよい。
The
In addition, four or more outer
治具6は、プレート60の上面に配置されたエアシリンダ62と、エアシリンダ62に供給するエアの圧力を調整するレギュレータ64と、を備えている。
エアシリンダ62は、従来のエアシリンダよりもその延在方向(Z軸方向)における全長が小型化されたものであり、有底円筒状のシリンダチューブ620と、所定の圧力のエアがシリンダチューブ620内に供給され所定の面積の下面がエアに押されることによってシリンダチューブ620内をZ軸方向に摺動するピストン622(図2参照)と、ピストン622に例えば下端が連結され平坦な上端面が図2に示す研磨パッド44の下面又はマウント43の下面に接触するロッド624と、を備えている。
The
The
シリンダチューブ620の側壁の下部側には、エア導入口6203が貫通形成されており、エア導入口6203は、コンプレッサー等からなるエア源69が各エア配管690を介して連通している。各エア配管690には、それぞれレギュレータ64が配設されている。各レギュレータ64は、図示しない電力供給源から供給される電力に比例して、各エアシリンダ62に供給するエアの圧力を無段階に調整することができる。
なお、本実施形態においては、各エア配管690の上流側は、4方管等の分岐部694によって一本の配管に合流してエア源69に連通しており、治具6全体のZ軸方向における大きさの縮小及び治具6の簡素化を図っており、また、作業者による治具6の取り回しを容易にしている。
An
In this embodiment, the upstream side of each
本実施形態においては、プレート60上にエアシリンダ62を少なくとも3つ配置しており、さらに、プレート60に形成される仮想的な一点鎖線で示す円上に等間隔(120度間隔)を空けて配置している。即ち、3つのエアシリンダ62は、本実施形態においては、水平面内(X軸Y軸平面内)に形成される正三角形の頂点となる位置にそれぞれ配置されている。
なお、エアシリンダ62の個数は4つ以上であってもよいし、プレート60上に異なった間隔を空けて配設されていてもよい。
例えば、エアシリンダ62を6つプレート60上に配置する場合には、プレート60に形成された2条の同心円上に3つずつ等間隔(120度間隔)を空けて配置してもよい。これによって、エアシリンダ62の延在方向における大きさをさらに縮小して、治具6全体のZ軸方向における大きさの縮小を図ってもよい。
In the present embodiment, at least three
The number of
For example, when six
以下に、図1に示す加工装置1を用いて、被加工物90を研削してから研磨する場合について簡単に説明する。
まず、図1に示すターンテーブル17が回転することで、被加工物90が載置されていない状態の保持手段50が+Z方向側から見て反時計回り方向に回転し、被加工物搬入出エリア160に位置づけされる。そして、ロボット155が第1のカセット1500から引き出した被加工物90を仮置き領域152に移動させる。次いで、位置合わせ手段153によりセンタリングされた被加工物90が、保持手段50上に搬送され、保持手段50の保持面502の中心と被加工物90の中心とが略合致するように、保持面502で被加工物90が吸引保持される。
Hereinafter, a case where the
First, by rotating the
次いで、ターンテーブル17によって被加工物90を保持した保持手段50が粗研削手段30の下方となる位置に位置づけされる。該位置づけは、粗研削手段30の粗研削砥石の回転中心が被加工物90の回転中心に対して所定距離だけ水平方向にずれ、粗研削砥石の回転軌跡が被加工物90の回転中心を通るようになされる。
Next, the holding means 50 holding the
粗研削手段30が粗研削送り手段20によって-Z方向へと送られ、回転する粗研削砥石が被加工物90の裏面902に当接することで研削加工が行われる。研削中は、保持手段50が回転するのに伴って被加工物90も回転するので、粗研削砥石が被加工物90の裏面902の全面の研削加工を行う。粗研削加工が終了すると、ターンテーブル17が粗研削加工が施された被加工物90を保持した保持手段50を仕上げ研削手段31の下方となる位置に位置づけし、さらに、粗研削と略同様の手順により被加工物90が仕上げ厚みまで研削される。
The rough grinding means 30 is sent in the −Z direction by the rough grinding feed means 20, and the rotating rough grinding wheel abuts on the
その後、被加工物90から仕上げ研削手段31が離間し、さらに、ターンテーブル17が回転され、仕上げ厚みとなった被加工物90を保持した保持手段50が加工手段4の下方となる位置に位置づけされる。該位置づけは、例えば、研磨加工中において、常に、被加工物90の裏面902全面に研磨パッド44が当接するように研磨パッド44が裏面902を覆うようになされる。そして、加工手段4が移動手段25により-Z方向に研磨送りされ、回転する研磨パッド44が回転する被加工物90の裏面902に当接することで研磨加工が行われる。被加工物90に対して予め設定した値の荷重が加えられているかの監視が、第1荷重センサ81、第2荷重センサ82、及び第3荷重センサ83により保持手段50側からの反力を検知すること共に制御手段19によってなされつつ、被加工物90の裏面902が所定時間研磨され鏡面化され、被加工物90の抗折強度が高められた後、移動手段25により加工手段4を上昇させて被加工物90から研磨パッド44を離間させる。
After that, the finish grinding means 31 is separated from the
次いで、ターンテーブル17が回転して、研磨加工後の被加工物90を保持した保持手段50が、ケースカバー16内から退出して被加工物搬入出エリア160に位置づけられる。そして、保持手段50から研磨加工が施された被加工物90が搬出されるとともに、新たな被加工物90が保持手段50に搬入される。
Next, the
例えば、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が故障した場合には、作業者によって第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が新しいものと交換される。ここで、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83は、圧電素子に所定の圧縮圧力(与圧)が付与されてある程度圧縮された状態で、加工手段4に配設される。そして、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83は、先に説明した研磨加工を行っている際に保持手段50側からの反力を受けて圧縮されると、プラスの電圧を発生する。この電圧信号は荷重を示し制御手段19に送信され、制御手段19は被加工物90にかけられている荷重(第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検出値の合計値)を認識することができる。
For example, when the
上記交換を行うにあたって、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の出力値に関しては、例えば、3つの荷重センサに無荷重の時にゼロとなるように均等な与圧をかけつつ、加工手段4の組み立てが行われるが、均等な所望の与圧をかけつつ交換作業を完了させることは難しい作業である。そのため、交換された新しい第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が、交換後に行う研磨加工時に第1荷重センサ81~第3荷重センサ83にそれぞれ付与された実際の荷重値(保持手段50側からの反力)と、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知した荷重値とが一致しない事があり、結果、該3つの実際の荷重値の合計値と制御手段19に送られてきた第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の3つの検知値の合計値が異なり、研磨加工時に制御手段19が認識する加工手段4に加えられている反力の値、即ち、被加工物90に加えていると認識している荷重の値と、実際に被加工物90に加えられている荷重の値とが異なり、被加工物90に適切な研磨加工が施されない場合が生じ得る。
このような事態が生じないようにするために、図2~図5に示す治具6を用いて、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知する荷重値の補正を行う。以下に、治具6を用いた該補正について説明していく。
In performing the above exchange, regarding the output values of the
In order to prevent such a situation from occurring, the
まず、図2に示すように、治具6が作業者によって保持手段50の保持面502に載置される。即ち、本実施形態においては、治具6は、保持面502の外周側の領域を構成する枠体501の上面に外周接触部602の段差面である下面603を接触させて、水平方向にずれることがない状態で保持面502に載置される。また、外周接触部602により、保持手段50のポーラス板500の上面に治具6の下面が接触しないよう両面の間に空間が設けられることで、治具6によってポーラス板500の上面が傷ついてしまうことがないようになる。
なお、治具6を保持手段50に自動的に載置するロボット等を、加工装置1に配設してもよい。
First, as shown in FIG. 2, the
A robot or the like that automatically mounts the
次いで、図1に示すターンテーブル17によって治具6が載置された保持手段50が加工手段4の下方となる位置に位置づけされる。該位置づけは、図4に示すように、3つのエアシリンダ62によってプレート60の上面上で仮想的に形成される多角形である三角形の重心P1と加工手段4の研磨パッド44の下面の中心とを合致させるように行われる。特に、本実施形態においては、3つのエアシリンダ62は、プレート60上に形成される仮想的な一点鎖線で示す円上に120度間隔を空けて配置されており、水平面内における正三角形の頂点となる位置に配設されているため、該重心P1は3つのエアシリンダ62によって形成される仮想的な正三角形の外心であり内心でもある中心となる。
なお、図2は、図4に示す治具6、加工手段4、及び保持手段50を+X方向側から見た状態を示している。また、図5は、図4に示す治具6、加工手段4、及び保持手段50を+Y方向側から見た状態を示している。
Next, the holding means 50 on which the
Note that FIG. 2 shows a state in which the
次いで、図2、5に示す加工手段4が移動手段25によって-Z方向へと降下し、所定の高さ位置に位置付けされた後、降下が停止する。図2、図5に示すエア源69からエアが送出され、送出されたエアが分岐部694(図2、及び図5には不図示)によって分流された後、各レギュレータ64によってそれぞれ圧力調整されエア配管690を通り各エアシリンダ62のシリンダチューブ620内に供給される。そして、各シリンダチューブ620内に供給されたエアの圧力を、各ピストン622はその下面に受けることによって+Z方向に上昇していき、これに伴って各ロッド624も上昇していく。
Next, the processing means 4 shown in FIGS. 2 and 5 descends in the −Z direction by the moving
例えば、本実施形態においては、3本のロッド624の上端面と研磨パッド44の下面との間に1枚の円形板状のパッド保護部材626を挟むように配設しているが、パッド保護部材626は無くてもよい。
また、本実施形態においては、3つのエアシリンダ62それぞれの加工手段4を押し上げる力が同じになるように、各レギュレータ64によって各エアシリンダ62に供給されるエアの圧力が所定の値(例えば、同値)に調整される。レギュレータ64の制御は、レギュレータ64に電気的に接続された制御手段19によってなされる。例えば、各エアシリンダ62に供給されるエアの圧力を圧力V1とし、各エアシリンダ62のピストン622の下面の面積を面積S1とした場合に、各エアシリンダ62が加工手段4を+Z方向に押し上げる力、即ち、各エアシリンダ62の推力F1=面積S1×圧力V1となる。
なお、各レギュレータ64によるエアの圧力調整によって、各エアシリンダ62に対して供給されるエアの圧力が、それぞれ異なった値となっていてもよく、3つのエアシリンダ62それぞれの加工手段4を押し上げる力が異なった値となってもよい。
For example, in the present embodiment, one circular plate-shaped
Further, in the present embodiment, the pressure of the air supplied to each
The pressure of the air supplied to each
例えば、3つのエアシリンダ62の推力F1の合計値=3×F1であり、該合計値3×F1がエアシリンダ62から加工手段4に加えている実際の荷重値として、制御手段19は図1に示すタッチパネル199に表示する。
一方、3つのエアシリンダ62によって+Z方向に向かって押し上げられる加工手段4の第1荷重センサ81~第3荷重センサ83がそれぞれ荷重を検知して、検知した荷重を示す電圧信号をそれぞれ制御手段19に送信する。制御手段19において、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値=Faが算出され、タッチパネル199に表示される。例えば、作業者が、タッチパネル199に表示された3つのエアシリンダ62の推力F1の合計値であり実際に加工手段4に加えられている荷重値=3×F1と、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値=Faとを比較して、実際に加工手段4に加えられている荷重値=3×F1に対する第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値=Faのずれ量を認識して、制御手段19に該ずれ量を補正量として設定する。なお、該補正量の設定は、作業者によらず、制御手段19自らが自動的に行ってもよい。
For example, the total value of the thrusts F1 of the three
On the other hand, the
上記のような第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重値についての補正量の設定が、各エアシリンダ62に供給するエアの圧力をレギュレータ64が順次例えば大きくしていく、即ち、3つのエアシリンダ62が加工手段4に加える荷重値の大きさを変えつつ行われていくことで、補正量の制御手段19に対する設定が複数回行われて、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値を実際に加工手段4に加えられている荷重値と一致させる荷重値の補正作業が完了する。その後、作業者が治具6を保持手段50から搬出して、加工装置1が再び被加工物90に加工を施すことができる状態になる。
なお、補正量の制御手段19に対する設定を複数回行うために、3つのエアシリンダ62を大気開放させるバルブを備え、エアシリンダ62を大気開放させエアの圧力を無くし、第1荷重センサ81、第2荷重センサ82、及び第3荷重センサ83の値をゼロにした後、レギュレータ64によってエアの圧力を所定の圧力に調整し、3つのエアシリンダ62にエアを供給するようにしてもよい。
The setting of the correction amount for the load value detected by the
In order to set the correction amount for the control means 19 a plurality of times, a valve for opening the three
上記のように、本発明に係る治具6は、保持手段50の保持面502に載置するプレート60と、プレート60の上面に配置されたエアシリンダ62と、エアシリンダ62に供給するエアの圧力を調整するレギュレータ64と、を備え、エアシリンダ62は、シリンダチューブ620と、所定の圧力のエアがシリンダチューブ620内に供給され所定の面積の下面がエアに押されることによってシリンダチューブ620内を摺動するピストン622と、ピストン622に連結されるロッド624と、を備えることで、保持手段50の保持面502と加工手段4の下面との間に容易に進入させることが可能であり、進入させた状態で、シリンダチューブ620に供給されたエアの圧力とピストン622の下面の面積とにより値が定まる力で加工手段4を押し上げることによって、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知する荷重値を測定することが可能となる。
As described above, the
本発明に係る治具6は、プレート60の上にエアシリンダ62を少なくとも3つ配置し、少なくとも3つのエアシリンダ62で形成される多角形の重心と加工手段4の下面の中心とを合致させて少なくとも3つのエアシリンダ62で加工手段4を押し上げることで、従来とは異なり複数のエアシリンダ62で加工手段4に荷重(被加工物90が研磨時に受ける荷重の反力)を付与するため、例えば保持手段50の保持面502と加工手段4の下面との間の距離が装置構成上小さくても、該間に治具6を容易に進入させることが可能となる。即ち、第1荷重センサ81~第3荷重センサの検知する荷重値の補正を行う際には、加工手段4の下面に大小の荷重を順次加えていく必要があるが、従来においては、1つの昇降シリンダで例えば大きな荷重を加える必要があるため、昇降シリンダの大きさが大きくなってしまうことがあり、保持手段50の保持面502と加工手段4の下面との間の距離が小さい場合には、昇降シリンダを進入させることができない場合があった。一方、本発明に係る治具6は、延在方向(鉛直方向)の大きさを小さくしたエアシリンダ62を複数(3つ)備えているため、保持手段50の保持面502と加工手段4の下面との間の距離が装置構成上小さくても、両者の間に治具6を容易に進入させることが可能となるとともに、荷重値の補正に必要な荷重を分散して加工手段4の下面に加えることができるため、一つ一つの小型化されたエアシリンダ62が従来の大きな昇降シリンダに比べて加えることが可能な荷重の値が小さくても、補正を行うのに必要な大きな荷重を複数のエアシリンダ62で生み出すことができるので、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知する荷重値の補正を適切に行っていくことが可能となる。
なお、プレート60は、少なくとも3つのエアシリンダ62で形成される多角形の重心と加工手段4の下面の中心とが一致するように保持面502に載置した際に位置決めできる様にプレート60の下面に突出したピンを備えている。
なお、外周接触部602で、位置決めをしてもよい。
また、エアシリンダ62は、3つより少ない1つでも2つでもよい。エアシリンダ62が2つの場合は、2つのエアシリンダ62を結ぶ線上に加工手段4の下面の中心が位置づけられるとよい。
また、プレート60とエアシリンダ62とは連結していなくてもよい。プレート60の上面には、エアシリンダ62が所定の位置に置かれるようにエアシリンダ62を囲む枠を備えていてもよい。
In the
The
The outer
Further, the number of
Further, the
本発明に係る治具6は、少なくとも3つのエアシリンダ62は、プレート60の上面に形成される仮想的な円上に等間隔を空けて配置され、各エアシリンダ62が加工手段4を押し上げる力が同じになるように、レギュレータ64がシリンダチューブ620に供給するエアの圧力を調整することで、加工手段4の下面に対してより適切に補正を行うのに必要な荷重を加えることができる。即ち、加工手段4の下面の中心に治具6の3つのエアシリンダ62の荷重の合力を付与することが可能となる。
なお、3つのエアシリンダ62が加工手段4に付与する荷重が所定の荷重であることを事前に測定している。また、保持手段50の保持面502に治具6を設置した後、ロッド624とマウント43の下面との間に荷重を測定可能な荷重測定器を介在させて、3つのエアシリンダ62が加工手段4に付与する荷重が所定の荷重であることを測定できるようにしてもよい。また、この荷重測定器で予め付与する荷重が所定の荷重であることを測定しておいてもよい。
In the
It is measured in advance that the load applied to the processing means 4 by the three
なお、本発明に係る治具6は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている加工装置1の各構成の形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、治具6のロッド624を加工手段4の研磨パッド44に接触させて荷重値の補正を行っているが、図2に示す加工手段4の研磨パッド44及びプラテン47をマウント43の下面から取り外して、マウント43の下面に上昇するロッド624を接触させて荷重値の補正を行っていってもよい。
The
For example, in the above embodiment, the
図1に示す加工装置1とともに用いられる治具は、以下に説明する図6、図7に示す治具7であってもよい。
図6、7に示す治具7は、例えば、合金又は汎用プラスチック等からなる外形が円形板状の装着プレート70を備えている。そして、装着プレート70の平坦な上面は、加工手段4のマウント43に対する装着面となる。該装着面には、ボルト孔701が複数周方向に等間隔を空けて形成されている。そして、マウント43に形成された複数の挿通孔433と装着プレート70に設けられた複数のボルト孔701とを重なるように位置合わせし、挿通孔433から図6に示す締結ボルト439を挿入しボルト孔701に螺合することにより、加工手段4のマウント43の下面に装着プレート70を装着できる。
The jig used together with the
The
治具7は、装着プレート70の下面に配置されたエアシリンダ72と、エアシリンダ72に供給するエアの圧力を調整するレギュレータ74と、を備えている。
エアシリンダ72は、従来のエアシリンダよりもその延在方向(Z軸方向)における全長が小型化されたものであり、有底円筒状のシリンダチューブ720と、所定の圧力のエアがシリンダチューブ720内に供給され所定の面積の上面がエアに押されることによってシリンダチューブ720内をZ軸方向に摺動するピストン722と、ピストン722に上端が連結されたロッド724と、を備えている。
The
The
シリンダチューブ720の側壁の下部側には、エア導入口7203が貫通形成されており、エア導入口7203は、エア源79が各エア配管790を介して連通している。各エア配管790には、それぞれレギュレータ74が配設されている。各レギュレータ74は、制御手段19から供給される電力に比例して、各エアシリンダ72に供給するエアの圧力を無段階に調整することができる。
An
ロッド724の下端には、ボールジョイント76が取り付けられており、また、ボールジョイント76の下部側には例えば平面視円形の接触板77が取り付けられている。そして、平坦な下面を備える接触板77はボールジョイント76により角度変更が可能となっている。
A ball joint 76 is attached to the lower end of the
本実施形態においては、装着プレート70の下面にエアシリンダ72を少なくとも3つ配置しており、さらに、装着プレート70の下面に形成される仮想的な円上に等間隔(120度間隔)を空けて配置している。即ち、3つのエアシリンダ72は、本実施形態においては、水平面内(X軸Y軸平面内)に形成される正三角形の頂点となる位置にそれぞれ配置されている。さらに、本実施形態においては、例えば、該正三角形の中心と装着プレート70が装着されたマウント43の下面の中心とが合致した状態にする。
なお、エアシリンダ72の個数は4つ以上であって水平面内おける仮想的な正方形の頂点に位置するように配設してもよいし、装着プレート70の下面において異なった間隔を空けて配設されていてもよい。又は、装着プレート70の下面に形成される仮想的な2条の同心円上にそれぞれ3つずつ、計6つ配設されていてもよい。
In the present embodiment, at least three
The number of
図1に示す第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の交換を行うにあたって、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の出力値に関しては、例えば、マウント43に図2に示すプラテン47及び研磨パッド44を取り付けた状態(被加工物90の研磨加工が可能な状態)の加工手段4において、3つの荷重センサに無荷重の時にゼロとなるように均等な与圧をかけつつ、加工手段4の組み立てが行われるが、プラテン47と研磨パッド44とを合わせた重量は、図6、7に示す治具7の重量と異なるため、該重量の差は、プラテン47及び研磨パッド44の代わりにマウント43に治具7を装着して、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知する荷重値の補正を行う場合に考慮される補正重量差となる。該補正重量差は、例えば、治具7の重量が、プラテン47及び研磨パッド44の合計重量よりも大きい場合には、治具7をマウント43に取り付けた状態と比較して、マウント43に図2に示すプラテン47及び研磨パッド44を取り付けた状態(被加工物90の研磨加工が可能な状態)の加工手段4における第1荷重センサ81~第3荷重センサ83にかかる与圧が小さくなるため、実際に加工手段4に加えられている荷重値に対する第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値のずれ量を設定する場合に考慮すべき補正重量差となる。そして、プラテン47及び研磨パッド44の合計重量と、治具7の重量とを予め認識可能な制御手段19の記憶部に、該補正重量差が記憶される。
When replacing the
以下に、治具7を用いた第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が検知する荷重値の補正について説明していく。
まず、図6、及び図7に示すように作業者によって治具7が加工手段4のマウント43の下面に装着された状態になる。
次いで、図1に示すターンテーブル17によって何も保持していない保持手段50が加工手段4の下方となる位置に位置づけされる。該位置づけは、例えば、仮に加工手段4が保持手段50に保持されている被加工物90を研磨する場合の位置づけと同様になされる。
The correction of the load value detected by the
First, as shown in FIGS. 6 and 7, the
Next, the holding means 50 holding nothing by the
次いで、図6、7に示す加工手段4が移動手段25によって-Z方向へと降下し、保持手段50の極めて緩やかな円錐斜面である保持面502に接触板77が接触するとともに、各接触板77がボールジョイント76によって角度変更されて、それぞれの下面が保持面502に平行になり、加工手段4の降下が停止する。この状態においては、加工手段4側から保持面502に荷重はかけられていない。
なお、保持手段50が、保持手段50側に配設された傾き調整手段によって保持面502の傾き調整がされていてもよい。
Next, the processing means 4 shown in FIGS. 6 and 7 descends in the −Z direction by the moving
The holding
図6、図7に示すエア源79からエアが送出され、各レギュレータ74によってそれぞれ圧力調整されエア配管790を通り各エアシリンダ72のシリンダチューブ720内に供給される。そして、各シリンダチューブ720内に供給されたエアの圧力を、各ピストン722はその上面に受けることによって-Z方向に下降していき、これに伴って各ロッド724も下降していく。そして、保持面502に接触板77を接触させた状態で、シリンダチューブ720に供給されたエアの圧力とピストン722の上面の面積とにより値が定まる力(エアシリンダ72の推力)で保持面502を下方に向かって押すことで、保持手段50側からの反力により相対的に加工手段4を押し上げる。
Air is sent out from the
例えば、3つのエアシリンダ72それぞれの加工手段4を押し上げる力が同じになるように、各レギュレータ74によって各エアシリンダ72に供給されるエアの圧力が所定の値(例えば、同値)に調整される。レギュレータ74の制御は、レギュレータ74に電気的に接続された制御手段19によってなされる。エアシリンダ72の推力の計算等は、先に説明した図5に示す治具6の場合と同様である。
なお、各レギュレータ74によるエアの圧力調整によって、各エアシリンダ72に対して供給されるエアの圧力が、それぞれ異なった値となっていてもよく、3つのエアシリンダ72それぞれの加工手段4を押し上げる力が異なった値となってもよい。
For example, the pressure of the air supplied to each
The pressure of the air supplied to each
例えば、3つのエアシリンダ72の推力の合計値がエアシリンダ72から加工手段4に加えている実際の荷重値として、制御手段19は図1に示すタッチパネル199に表示する。
一方、3つのエアシリンダ72の推力に対する保持手段50側からの反力によって+Z方向に向かって押し上げられる加工手段4の第1荷重センサ81~第3荷重センサ83が、それぞれ荷重を検知して、検知した荷重を示す電圧信号をそれぞれ制御手段19に送信する。制御手段19は第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値を算出して、合計値をタッチパネル199に表示する。そして、例えば、制御手段19が、タッチパネル199に表示された3つのエアシリンダ72の推力の合計値であり実際に加工手段4に加えられている荷重値と、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値とを比較して、実際に加工手段4に加えられている荷重値に対する第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値のずれ量を認識して、さらに、プラテン47及び研磨パッド44の合計重量と治具7の重量との補正重量差も考慮にいれて、適切な補正量を設定する。
なお、該補正量の設定は、タッチパネル199の表示を見た作業者が行ってもよい。
For example, the control means 19 is displayed on the
On the other hand, the
The correction amount may be set by an operator who has seen the display on the
上記のような第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重値についての補正量の設定が、各エアシリンダ72に供給するエアの圧力をレギュレータ74が順次例えば大きくしていく、即ち、3つのエアシリンダ72が加工手段4に加える荷重値の大きさを変えつつ行われていくことで、補正量の制御手段19に対する設定が複数回行われて、第1荷重センサ81~第3荷重センサ83の検知した荷重の合計値を実際に加工手段4に加えられている荷重値と一致させる荷重値の補正作業が完了する。その後、作業者が治具7を保持手段50から搬出して、加工装置1が再び被加工物90に加工を施すことができる状態になる。
なお、補正量の制御手段19に対する設定を複数回行うために、3つのエアシリンダ72を大気開放させるバルブを備え、エアシリンダ72を大気開放させエアの圧力を無くし、第1荷重センサ81、第2荷重センサ82、及び第3荷重センサ83の値をゼロにした後、レギュレータ74によってエアの圧力を所定の圧力に調整し、3つのエアシリンダ72にエアを供給するようにしてもよい。
The setting of the correction amount for the load value detected by the
In order to set the correction amount for the control means 19 a plurality of times, a valve for opening the three
本発明に係る治具7は、加工手段4のマウント43の下面に装着する装着プレート70と、装着プレート70の下面に配置されたエアシリンダ72と、エアシリンダ72に供給するエアの圧力を調整するレギュレータ74と、を備え、エアシリンダ72は、シリンダチューブ720と、所定の圧力のエアがシリンダチューブ720内に供給され所定の面積の上面がエアに押されることによってシリンダチューブ720内を摺動するピストン722と、ピストン722に連結されるロッド724と、ロッド724の下端に取り付けられたボールジョイント76と、保持面502に接触しボールジョイント76により保持面502の傾きに合わせて角度変更可能な接触板77と、を備えることで、保持面502に接触板77を接触させた状態で、シリンダチューブ720に供給されたエアの圧力とピストン722の上面の面積とにより値が定まる力で保持面502を下方に向かって押して、保持手段50側からの反力により相対的に加工手段4を押し上げることによって、第1荷重センサ81、第2荷重センサ82、及び第3荷重センサ83が検知する荷重の値を測定することが可能となる。
The
90:被加工物 902:裏面 901:表面
1:加工装置
10:第1の装置ベース 11:第2の装置ベース 110:加工領域
150:第1のカセット載置部 1500:第1のカセット 151:第2のカセット載置部 1510:第2のカセット
155:ロボット 1550:多関節アーム 1551:ロボットハンド 1556:電動スライダー
1540:ローディングアーム 1541:アンローディングアーム
153:位置合わせ手段 152:仮置き領域 156:洗浄手段
12:第1のコラム 20:粗研削送り手段
30:粗研削手段 300:スピンドル 301:ハウジング 302:モータ
304:研削ホイール
13:第2のコラム 21:仕上げ研削送り手段 31:仕上げ研削手段
14:第3のコラム 25:昇降手段 250:ボールネジ 252:モータ
4:加工手段 40:スピンドル 43:マウント 47:プラテン 44:研磨パッド
48:ホルダ 480:底板 481:側板
81~83:第1荷重センサ~第3荷重センサ
50:保持手段 500:ポーラス板 502:保持面 501:枠体
17:ターンテーブル
6:治具
60:プレート 602:外周接触部 603:外周接触部の下面
62:エアシリンダ 620:シリンダチューブ 6203:エア導入口 622:ピストン 624:ロッド
64:レギュレータ 69:エア源 690:エア配管 694:分岐部
19:制御手段 199:タッチパネル
7:治具 70:プレート 701:ボルト孔
72:エアシリンダ 720:シリンダチューブ 7203:エア導入口 722:ピストン 724:ロッド 76:ボールジョイント 77:接触板
74:レギュレータ 79:エア源 790:エア配管
90: Work piece 902: Back surface 901: Front surface 1: Processing device 10: First device base 11: Second device base 110: Processing area 150: First cassette mounting portion 1500: First cassette 151: Second cassette mounting part 1510: Second cassette 155: Robot 1550: Articulated arm 1551: Robot hand 1556: Electric slider
1540: Loading arm 1541: Unloading arm 153: Alignment means 152: Temporary placement area 156: Cleaning means 12: First column 20: Rough grinding feeding means 30: Rough grinding means 300: Spindle 301: Housing 302: Motor 304 : Grinding wheel
13: Second column 21: Finish grinding feed means 31: Finish grinding means
14: Third column 25: Lifting means 250: Ball screw 252: Motor 4: Processing means 40: Spindle 43: Mount 47: Platen 44: Polishing pad 48: Holder 480: Bottom plate 481:
6: Jig 60: Plate 602: Outer peripheral contact part 603: Lower surface of outer peripheral contact part 62: Air cylinder 620: Cylinder tube 6203: Air inlet 622: Piston 624: Rod 64: Regulator 69: Air source 690: Air piping 694 : Branch 19: Control means 199: Touch panel 7: Jig 70: Plate 701: Bolt hole 72: Air cylinder 720: Cylinder tube 7203: Air inlet 722: Piston 724: Rod 76: Ball joint 77: Contact plate 74: Regulator 79: Air source 790: Air piping
Claims (5)
該保持面に載置するプレートと、該プレートの上面に配置されたエアシリンダと、該エアシリンダに供給するエアの圧力を調整するレギュレータと、を備え、
該エアシリンダは、シリンダチューブと、所定の圧力のエアが該シリンダチューブ内に供給され所定の面積の下面がエアに押されることによって該シリンダチューブ内を摺動するピストンと、該ピストンに連結されるロッドと、を備え、
該シリンダチューブに供給されたエアの圧力と該ピストンの下面の面積とにより値が定まる力で該加工手段を押し上げることによって、該荷重センサが検知する荷重の値を測定する治具。 A holding means for holding the workpiece on the holding surface, a machining means for processing the workpiece by applying a load to the workpiece from above the holding means, and the machining means and the holding means relative to each other. A moving means that moves in a direction perpendicular to the holding surface, and a load sensor that is placed in the machining means and moves the machining means in a direction approaching the holding surface to detect the reaction force of the load received by the workpiece. A jig for measuring the value of the load detected by the load sensor in the processing apparatus provided with.
A plate placed on the holding surface, an air cylinder arranged on the upper surface of the plate, and a regulator for adjusting the pressure of air supplied to the air cylinder are provided.
The air cylinder is connected to the cylinder tube, a piston that slides in the cylinder tube by supplying air of a predetermined pressure into the cylinder tube and pushing the lower surface of a predetermined area to the air, and the piston. With a rod,
A jig that measures the value of the load detected by the load sensor by pushing up the processing means with a force whose value is determined by the pressure of the air supplied to the cylinder tube and the area of the lower surface of the piston.
該加工手段の下面に装着する装着プレートと、該装着プレートの下面に配置されたエアシリンダと、該エアシリンダに供給するエアの圧力を調整するレギュレータと、を備え、
該エアシリンダは、シリンダチューブと、所定の圧力のエアが該シリンダチューブ内に供給され所定の面積の上面がエアに押されることによって該シリンダチューブ内を摺動するピストンと、該ピストンに連結されるロッドと、該ロッドの下端に取り付けられたボールジョイントと、該保持面に接触し該ボールジョイントにより該保持面の傾きに合わせて角度変更可能な接触板と、を備え、
該保持面に該接触板を接触させた状態で、該シリンダチューブに供給されたエアの圧力と該ピストンの上面の面積とにより値が定まる力で該保持面を下方に向かって押して相対的に該加工手段を押し上げることによって、該荷重センサが検知する荷重の値を測定する治具。 A holding means for holding the workpiece on the holding surface, a machining means for processing the workpiece by applying a load to the workpiece from above the holding means, and the machining means and the holding means relative to each other. A moving means that moves in a direction perpendicular to the holding surface, and a load sensor that is placed in the machining means and moves the machining means in a direction approaching the holding surface to detect the reaction force of the load received by the workpiece. A jig for measuring the value of the load detected by the load sensor in the processing apparatus provided with.
A mounting plate mounted on the lower surface of the processing means, an air cylinder arranged on the lower surface of the mounting plate, and a regulator for adjusting the pressure of air supplied to the air cylinder are provided.
The air cylinder is connected to the cylinder tube, a piston that slides in the cylinder tube by supplying air of a predetermined pressure into the cylinder tube and pushing the upper surface of a predetermined area by the air, and the piston. A rod, a ball joint attached to the lower end of the rod, and a contact plate that is in contact with the holding surface and whose angle can be changed according to the inclination of the holding surface by the ball joint.
With the contact plate in contact with the holding surface, the holding surface is pushed downward with a force whose value is determined by the pressure of the air supplied to the cylinder tube and the area of the upper surface of the piston, and relatively. A jig that measures the value of the load detected by the load sensor by pushing up the processing means.
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