JP2022038718A

JP2022038718A - 加工装置

Info

Publication number: JP2022038718A
Application number: JP2020143353A
Authority: JP
Inventors: 二郎現王園; Jiro Genoen
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-03-10
Also published as: KR20220027752A; US20220063053A1

Abstract

【課題】加工装置において、マウントから加工具ホイールを短時間で交換可能とする。【解決手段】環状基台２５０下面に加工具２５１を配置した加工具ホイール２５をスピンドル２０先端に配置したマウント２４の装着面２４０に装着させ被加工物を加工する手段２を備え、加工具ホイール２５は、環状基台２５０の内側面から中央に延在し、加工具ホイール２５の中心を基準に対向配置した少なくとも２つのつば部２５４を備え、マウント２４は、つば部２５４を引っかける引っかけ部２４３と、引っかけ部２４３をスピンドル２０の軸方向で上方向に付勢するバネ２４４と、引っかけ部２４３を軸方向に移動可能に支持する支持部２４５と、を備え、装着面２４０に装着した加工具ホイール２５が装着面２４０上で回転移動しないように、マウント２４の装着面２４０に形成される第１凸部２４０２と、環状基台２５０の上面に形成され第１凸部２４０２が嵌入可能な第１凹部２５０１とを備える、加工装置１。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を加工する加工装置に関する。

研削装置は、研削砥石を環状に環状基台に配置した研削ホイールをスピンドルの先端に配置したマウントに装着し、該スピンドルを回転させチャックテーブルに保持された被加工物を研削砥石で研削している。そして、被加工物を研削すると研削砥石が消耗するので、研削ホイールを適宜のタイミングで交換している。

マウントは、研削ホイールを支持する支持面と、支持面に環状に複数形成された貫通穴と、を備え、研削ホイールは、該支持面に支持される環状基台の被支持面に該貫通穴に対応した複数の雌ネジ穴を備えている。そして、貫通穴を貫通させたネジを雌ネジ穴に螺合させることによってマウントに研削ホイールを装着している。
また、例えば、研削ホイールをワンタッチで交換可能とする特許文献１に記載の研削装置もある。

特開２０１９－２０２３９９号公報

ネジ固定の研削ホイールを交換する際には、複数のネジを取り外し、新たな研削ホイールを装着するにあたって複数の該ネジを雌ネジ穴に螺合させている。このように複数のネジの取り外しと、取り付けとを行うため、交換作業は、時間がかかるという問題がある。
したがって、例えば被加工物を研削砥石等の加工具で加工する研削装置等の加工装置は、加工具ホイールを短時間で交換できるようにするという課題がある。

また、特許文献１に記載の発明は、スピンドルに連結したマウントに固定された爪と、マウントに配置され可動する爪とで研削ホイールを装着するため、研削ホイールの内周径が公差内で異なると、マウントの中心、つまりスピンドルの軸心と、研削ホイールの中心とが一致しなくなる。そのため、スピンドルの回転により回転する研削中の研削ホイールの中心が偏心するため研削ホイールに振動が発生し、研削した被加工物の厚みばらつきが大きくなるという問題が有る。
そのため、加工装置においては、マウントに装着した加工具ホイールの中心とマウントの中心とを一致させ、スピンドルを回転させた際に振動を発生させないようにするという課題もある。さらに、スピンドルの回転によってマウントの支持面と研削ホイールの被支持面との間に隙間ができないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、環状基台の下面に加工具を配置した加工具ホイールをスピンドルの先端に配置したマウントの装着面に装着させ被加工物を加工する加工手段と、被加工物を保持する保持手段と、を備えた加工装置であって、該加工具ホイールは、該環状基台の内側面から中央に向かって延在し、該加工具ホイールの中心を基準に対向配置した少なくとも２つのつば部を備え、該マウントは、該つば部を引っかける引っかけ部と、該引っかけ部を該スピンドルの軸方向で上方向に付勢するバネと、該引っかけ部を該軸方向に移動可能に支持する支持部と、を備え、該装着面に装着した該加工具ホイールが該装着面上で回転移動しないように、該マウントの該装着面に形成される第１凸部または第２凹部と、該環状基台の上面に形成され該第１凸部が嵌入可能な第１凹部または該第２凹部が嵌入可能な第２凸部とを備える、加工装置である。

前記加工手段は、前記スピンドルを回転しないように固定する固定機構を備えると好ましい。

前記加工具は、例えば研削砥石であって、前記加工具ホイールは、前記環状基台の下面に環状に該研削砥石を配置する。

前記加工具は、例えば研磨パッドであって、前記加工具ホイールは、前記環状基台の下面に該研磨パッドを配置する。

前記加工具は、例えば旋削バイトであって、前記加工具ホイールは、前記環状基台の下面に該旋削バイトを配置する。

環状基台の下面に加工具を配置した加工具ホイールをスピンドルの先端に配置したマウントの装着面に装着させ被加工物を加工する加工手段と、被加工物を保持する保持手段と、を備えた本発明に係る加工装置は、加工具ホイールは、環状基台の内側面から中央に向かって延在し、加工具ホイールの中心を基準に対向配置した少なくとも２つのつば部を備え、マウントは、つば部を引っかける引っかけ部と、引っかけ部をスピンドルの軸方向で上方向に付勢するバネと、引っかけ部を軸方向に移動可能に支持する支持部と、を備え、装着面に装着した加工具ホイールが装着面上で回転移動しないように、マウントの装着面に形成される第１凸部または第２凹部と、環状基台の上面に形成され第１凸部が嵌入可能な第１凹部または第２凹部が嵌入可能な第２凸部とを備えることで、加工具ホイールをマウントに装着、又はマウントから取り外す際に、複数のネジの装着やネジの取り外しを行わなくて済むため、加工具ホイールを短時間で交換できるようになる。また、研削加工時に、スピンドルの回転によって発生する遠心力によって加工具ホイールをマウントの装着面に密着させているので、加工具が被加工物の上でばたつくことを抑制でき、加工後の被加工物の被加工面に悪影響を及ぼすことが無く、また、被加工物の平坦度を高めることが可能となる。

加工手段は、例えば、マウントからの加工具ホイールの交換時等において、スピンドルを回転しないように固定する固定機構を備えることで、装着作業におけるマウントと加工具ホイールとの位置合わせ作業等を容易かつ適切に行うことが可能となる。

加工装置の一例を示す斜視図である。マウントに加工具ホイールが装着された状態の加工手段の一例を示す断面図である。加工具ホイールを環状基台の上面側から見た平面図である。マウントを環状基台が装着される装着面側から見た説明図である。加工具ホイール、及び内部に配設されたバネが圧縮コイルバネであるマウントを説明する断面図である。マウントに装着され環状基台の下面に研磨パッドを配置した加工具ホイールの一部を示す断面図である。マウントに装着され環状基台の下面に旋削バイトを配置した加工具ホイールの一部を示す断面図である。加工手段によって保持手段に保持された被加工物を研削している状態を示す断面図である。マウントから加工具ホイールを取り外している状態を説明する断面図である。

図１に示す加工装置１は、チャックテーブル等の保持手段３０上に吸引保持された被加工物９０を加工手段２によって研削加工する装置であり、加工装置１の装置ベース１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３０に対して被加工物９０の着脱が行われる着脱領域であり、装置ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、加工手段２によって保持手段３０上に保持された被加工物９０の研削加工が行われる加工領域である。
なお、本発明に係る加工装置は、加工装置１のような加工手段２が１軸の加工装置に限定されるものではなく、粗研削手段と仕上げ研削手段とを備え、回転するターンテーブルで被加工物９０を粗研削手段又は仕上げ研削手段の下方に位置づけ可能な２軸の加工装置等であってもよい。また、加工装置１は、研磨パッドで被加工物９０に研磨加工を施す研磨加工装置であってもよいし、旋削バイトで被加工物９０の被加工面である裏面９０２を平坦化するサーフェスプレーナーであってもよい。

被加工物９０は、例えば、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであるが、これに限定されず、ガリウムヒ素、サファイア、セラミックス、樹脂、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。図１において下方を向いている被加工物９０の表面９００は、複数のデバイスが形成されており、保護テープ９０９（図８参照）が貼着されて保護されている。上方を向いている被加工物９０の裏面９０２は、例えば研削加工が施される被研削面となる。

外形が平面視円形状の保持手段３０は、例えば、ポーラス部材等からなり被加工物９０を吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。保持手段３０の吸着部３００は、エジェクター機構又は真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の露出面と枠体３０１の上面とで構成される保持面３０２に伝達されることで、保持手段３０は保持面３０２上で被加工物９０を吸引保持することができる。

保持手段３０は、カバー３９によって周囲から囲まれつつ軸方向がＺ軸方向（鉛直方向）である回転軸を軸に回転可能であり、カバー３９及びカバー３９に連結されＹ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９０の下方に配設された電動スライダー等の図示しないＹ軸移動手段によって、装置ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能である。

加工領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の－Ｙ方向側の前面には加工手段２を保持手段３０に対して離間又は接近するＺ軸方向に研削送りする昇降手段１７が配設されている。昇降手段１７は、軸方向がＺ軸方向であるボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０の上端に連結しボールネジ１７０を回動させる昇降モータ１７２と、内部のナットがボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する昇降板１７３とを備えており、昇降モータ１７２がボールネジ１７０を回動させると、これに伴い昇降板１７３がガイドレール１７１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板１７３に固定された加工手段２がＺ軸方向に研削送りされる。

保持手段３０に保持された被加工物９０を研削加工する加工手段２は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル２０と、スピンドル２０を回転可能に支持するハウジング２１と、スピンドル２０を回転駆動するモータ２２と、スピンドル２０の先端（下端）に接続された円環状のマウント２４と、マウント２４の下面である装着面２４０（図２参照）に着脱可能に装着された加工具ホイール２５と、ハウジング２１を支持し昇降手段１７の昇降板１７３に固定されたホルダ２９とを備える。

本実施形態において、加工具ホイール２５は研削ホイールである。即ち、図２に示す加工具ホイール２５は、平面視円環状の環状基台２５０と、環状基台２５０の下面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石である加工具２５１と、環状基台２５０の内側面から加工具ホイール２５の中央に向かって延在し、加工具ホイール２５の中心を基準に対向配置した少なくとも２つのつば部２５４と、中央に形成された円形の開口２５６（図３参照）と、を備える。加工具２５１は、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。加工具２５１は、上記のような研削砥石チップ間に所定の間隔を空けて環状に配列したセグメント砥石であってもよいし、加工具２５１が１本の環状の輪に成形されたコンテニュアス配列の研削砥石であってもよい。

図３に示すように、つば部２５４は、例えば加工具ホイール２５の周方向に４５度間隔を空けて８つ環状基台２５０の内側面に一体的に平面視略台形状に形成されているが、数及び形状は本例に限定されるものではない。つば部２５４は、別の１つのつば部２５４と加工具ホイール２５の中心を挟んで水平面内（Ｘ軸Ｙ軸平面内）において対向している。つば部２５４の上面と環状基台２５０の上面２５００とは面一になっている。

例えば、図２、図３に示すように、環状基台２５０の上面２５００には周方向に１８０度間隔を空けて後述するマウント２４の第１凸部２４０２が嵌入する例えば平面視略矩形状の第１凹部２５０１が２つ形成されている。なお、第１凹部２５０１の形状および個数は本例に限定されない。

図２に示すように、マウント２４の平坦な上面にはマウント２４の中心とスピンドル２０の中心とを合致させてスピンドル２０の下端が連結されている。図２、図４に示すように、マウント２４は、つば部２５４を引っかける引っかけ部２４３と、引っかけ部２４３をスピンドル２０の軸方向（Ｚ軸方向）で上方向に付勢するバネ２４４と、引っかけ部２４３を軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持する支持部２４５とを備えている。

図２、図４に示すマウント２４の円柱状のマウント基部２４１の内部には、マウント２４の周方向に４５度間隔を空けて８つの収容室２４８が設けられており、該収容室２４８は例えば平面視略台形状に形成されている。各収容室２４８には、それぞれ１つずつ引っかけ部２４３、バネ２４４、及び支持部２４５が配設されており、収容室２４８の大きさは引っかけ部２４３の移動及びバネ２４４の伸縮を許容できる大きさに設定されている。

図２に示すように、収容室２４８の下方にはマウント基部２４１よりも小径の円柱凸部２４７がＺ軸方向に所定の厚みで延在するように形成されており、収容室２４８の外周側の領域下方以外の領域下方は、円柱凸部２４７によって塞がれている。円柱凸部２４７は、マウント基部２４１中心とその中心が略合致しており、加工具ホイール２５の内径、即ち、図３に示すつば部２５４の内側面を加えた開口２５６の直径に対応した直径に設定されており、加工具ホイール２５の円形の開口２５６に嵌合して、マウント２４の中心と装着面２４０に装着された加工具ホイール２５の中心とを一致させることができる。円柱凸部２４７の外側面は、つば部２５４の内側面に当接する。
なお、マウント２４の中心と装着面２４０に装着された加工具ホイール２５の中心とを一致させるために、円柱凸部２４７に代えて、マウント基部２４１の下面に仮想的に設けた円柱凸部２４７の外周に沿ってマウント基部２４１の下面に複数の位置合わせピンを配置させてもよい。

図２に示すように、円柱凸部２４７の上面の収容室２４８に対応する領域には、バネ２４４のマウント２４の中心側に位置する後端側を例えばナット２４７１によって締結固定するための、略円柱状の固定ボルト２４７２が立設している。固定ボルト２４７２の上部側外周面にはネジが切られており、引っ張りコイルバネ等のバネ２４４の後端側に形成されたフック２４４１に固定ボルト２４７２を挿入して、さらにナット２４７１を固定ボルト２４７２のネジに螺合させることで、バネ２４４の後端側を収容室２４８内で固定することができる。
例えば、円柱凸部２４７は、マウント基部２４１から取り外し可能となっており、作業者が、バネ２４４等を収容室２４８内から露出させた状態で調整等を行うことが可能となっている。

バネ２４４は、例えば、水平にマウント２４の径方向外側に向かって延在する引っ張りコイルバネであり、その両先端側に図２に示すフック２４４１が各々形成されており、引っかけ部２４３に配設されバネ２４４に略直交差するように水平方向でマウント２４の径方向に直交する方向に延在する連結バー２４３３に一方のフック２４４１が引っかけられ、他方のフック２４４１が固定ボルト２４７２に引っかけられた状態で、バネ２４４によって固定ボルト２４７２と連結バー２４３３とが接続されている。なお、バネ２４４の代わりに水平方向に伸縮可能なゴム柱を用いて固定ボルト２４７２と連結バー２４３３と接続させてもよい。
また、バネ２４４は、引っ張りコイルバネでなく図５に示す圧縮コイルバネ２４６でもよい。なお、図５に示す圧縮コイルバネ２４６を用いる際は、引っかけ部２４３は、連結バー２４３３の代わりに上側基部２４３１に突っ張り板２４３９を備えている。また、マウント基部２４１の内部に突っ張り板２４３９より径方向外側の位置に圧縮コイルバネ２４６を収容するバネ収容室２４６５を形成している。図５に示すように、加工具ホイール２５がマウント２４に装着されている状態においては、バネ収容室２４６５にマウント基部２４１の径方向に延在するように収容された圧縮コイルバネ２４６は、バネ収容室２４６５の内壁と突っ張り板２４３９とを接続して、バネ収容室２４６５の内壁と突っ張り板２４３９との距離を広げようとしている。即ち、この圧縮コイルバネ２４６がバネ収容室２４６の内壁に対して突っ張り板２４３９を介して上側基部２４３１をマウント２４の中心側に向かって遠ざけようとすることによって、支持部２４５を支点として引っかけ部２４３全体は回動するように力がかけられて、結果、接触爪部２４３５が上方向に付勢しており、つば部２５４が接触爪部２４３５によってマウント２４の装着面２４０に押し付けられている。
なお、支持部２４５を軸に引っかけ部２４３を回動させ接触爪部２４３５を上方向に付勢する構成であれば上記に限らない。バネ２４４を水平方向ではなく垂直方向（Ｚ軸方向）に延在するように配置させてもよい。

引っかけ部２４３は、例えば、つば部２５４の数に合わせて、マウント２４の周方向に４５度間隔を空けて８つ配設されている。引っかけ部２４３は、例えば、図２に示すように側面略Ｌ字状に形成されており、収容室２４８内に収容された上側基部２４３１と、上側基部２４３１と一体的に形成され円柱凸部２４７の外周側の領域に形成された貫通孔２４７４からマウント２４の下方外側に露出し加工具ホイール２５のつば部２５４に接触する接触爪部２４３５と、例えば上側基部２４３１に配設された連結バー２４３３と、を備えている。

図２、図４に示す支持部２４５は、例えば、引っかけ部２４３の上側基部２４３１を一方の側面から他方の側面に貫通するように挿嵌された回動軸であり、その両端が例えば円柱凸部２４７に図示しないベアリング等を介して回動可能に接続されている。本実施形態においては支持部２４５の回動とともに引っかけ部２４３が回動する構成となっているが、固定された支持部２４５に対して引っかけ部２４３のみが相対的に回動する構成となっていてもよい。

円柱凸部２４７に周方向に４５度間隔を空けて８つ厚み方向に形成された貫通孔２４７４は、引っかけ部２４３の回動を許容できる大きさに設定されている。引っかけ部２４３の貫通孔２４７４からマウント２４の下方外側に露出した接触爪部２４３５は、その上面が加工具ホイール２５のつば部２５４に下方から接触して支持する支持面となっており、該支持面及び該支持面の外周縁はＲ状に丸められて勾配が設けられている。このように該支持面及び該支持面の外周縁がＲ状に丸められていることで、接触爪部２４３５とつば部２５４との接触時におけるこすれ等が低減する。

図２、図４に示すマウント２４の装着面２４０には、周方向に１８０度間隔を空けて、環状基台２５０の上面２５００に形成された第１凹部２５０１に嵌入可能な例えば略四角柱状の第１凸部２４０２が２つ形成されている。

なお、環状基台２５０の上面２５００に第２凸部を立設させて、マウント２４の装着面２４０に第２凸部が嵌入可能な第２凹部を形成してもよい。この場合における環状基台２５０の第２凸部は、例えば、従来のボルト固定される環状基台の上面に形成された雌ネジ穴に六角穴付きボルトを装着して、六角穴付きボルトの頭を第２凸部としてもよい。

図２に示すようにスピンドル２０の内部には、図示しない研削水供給源に連通し研削水の通り道となる流路２００が、スピンドル２０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、流路２００は、さらにマウント２４の中央に形成されたマウント流路２４９に連通している。マウント流路２４９は、マウント基部２４１の内部においてＺ軸方向に延びた後、円柱凸部２４７内おいて円柱凸部２４７の周方向に一定の間隔をおいて平面視放射状に分岐しており、マウント流路２４９の分岐した下端側は、例えば円柱凸部２４７の下面の外周側の領域においてそれぞれ開口しており、該開口から噴出した研削水が加工具２５１に到達する構成となっている。
なお、平面視放射状に分岐したマウント流路２４９は、マウント２４に複数形成される収容室２４８と収容室２４８との間に交互に形成されている。即ち、分岐したマウント流路２４９の開口から噴出した研削水が引っかけ部２４３によって遮られて加工具２５１に到達しないといった事態は生じない。

例えば、図１、図２に示す加工手段２は、スピンドル２０及びマウント２４が加工具ホイール２５の交換時等において回転してしまうことが無いように固定する固定機構８０を備えていてもよい。図１に示す固定機構８０の具体例について以下に説明する。
例えば、スピンドル２０を回転可能に支持するハウジング２１は、スピンドル２０をエアベアリングで回転可能に支持するエアスピンドル機構を備えている。エアスピンドル機構は、例えば円筒状のハウジング２１とスピンドル２０との間の隙間に高圧エアからなるエア層を形成し、このエア層の圧力でスピンドル２０を非接触で支持することにより、ハウジング２１にスピンドル２０を摩擦抵抗無く回転可能に支持させる。

ハウジング２１にはエア供給管８１を介してコンプレッサー等からなるエア供給源８２が連通しており、エア供給管８１にはソレノイドバルブ等の開閉バルブ８３が配設されている。固定機構８０は、例えば、開閉バルブ８３に対する通電を制御して開閉バルブ８３の開閉動作を制御し、加工具ホイール２５の交換時等において開閉バルブ８３を閉じることで、ハウジング２１内へのエアの供給を停止させて、スピンドル２０に力が加わってもスピンドル２０が回転してしまうことが無いようにする。

例えば、加工手段２が備える加工具ホイールは、研削ホイールである加工具ホイール２５に代えて、図６に示す環状基台２５０の下面に研磨パッドである加工具２６３を配設した加工具ホイール２６、即ち、研磨ホイール２６であってもよい。加工具２６３は、図１に示す被加工物９０の裏面９０２を研磨して鏡面化させ抗折強度を高めることができる。

加工具ホイール２６と加工具ホイール２５との相違点は、加工具２６３が研磨パッドである以外は、略同様となっているため、説明を省略する。研磨パッドである加工具２６３は、例えば、フェルト等の不織布からなり、平面視円環状に形成され、また、保持手段３０に保持される被加工物９０の直径よりも例えば大径となっている。なお、加工具２６３は、接着剤で砥粒を不織布に接着させていてもよい。

例えば、加工具２６３の被加工物９０に当接する下面には、格子状の溝が形成されており、加工具２６３に例えば加工手段２内部を通して、又は加工手段２外部に配置された図示しないスラリーノズルから供給されるスラリーは、主に該溝内を流れて加工具２６３の下面全体に広がっていく。なお、加工具２６３はスラリーを用いるＣＭＰ研磨ではなく、ドライ研磨に使用されるものであってもよい。

例えば、加工手段２が備える加工具ホイールは、研削ホイールである加工具ホイール２５に代えて、図７に示す環状基台２５０の下面に旋削バイトである加工具２７３を配設した加工具ホイール２７、即ち、旋削ホイール２７であってもよい。加工具２７３は、被加工物９０の裏面９０２を旋削して平坦度を高めることができる。

加工具ホイール２７と加工具ホイール２５との相違点は、加工具２７３が旋削バイトである以外は、略同様となっているため、説明を省略する。加工具２７３は、環状基台２５０の下面又は側面に固定ボルト２７４等によって固定される板状のシャンク２７３５と、板状のシャンク２７３５の下端に尖形等に形成された切り刃２７３６とを備えている。切り刃２７３６は、例えば、ダイヤモンドバイト等であり、環状基台２５０の下面から下方に所定の長さで突き出た状態になっている。

図１に示すように、研削位置まで降下した状態の加工手段２に隣接する位置には、例えば、被加工物９０の厚さを接触式にて測定する厚さ測定手段３８が配設されている。

以下に、図１に示す加工装置１において、保持手段３０に保持された被加工物９０を加工具ホイール２５によって研削する場合の加工装置１の動作について説明する。
まず、着脱領域内において、被加工物９０が保持手段３０の保持面３０２上に互いの中心を略合致させた状態で載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力により保持手段３０が保持面３０２上で被加工物９０を吸引保持する。

次いで、被加工物９０を保持した保持手段３０が、着脱領域から加工領域内の加工手段２の下まで＋Ｙ方向へ移動する。そして、図８に示すように、加工具ホイール２５の回転中心が被加工物９０の回転中心に対して所定の距離だけ水平方向にずれ、加工具２５１の回転軌跡が被加工物９０の回転中心を通るように位置合わせされる。次いで、加工手段２が昇降手段１７により所定の研削送り速度で－Ｚ方向へと送られ、所定の回転速度で回転する加工具２５１が被加工物９０の上側を向いた裏面９０２に当接することで研削加工が行われる。また、保持手段３０が所定の回転速度で回転することに伴い保持面３０２上に保持された被加工物９０も回転するので、被加工物９０の裏面９０２の全面が研削される。研削加工中は、研削水をスピンドル２０内の流路２００、及びマウント流路２４９を通して加工具２５１と被加工物９０との接触部位に対して供給して、接触部位を冷却・洗浄する。

また、図８に示すように、加工具ホイール２５は、保持手段３０から水平方向に一部がはみ出すように位置づけられているため、そのはみ出した部分の加工具ホイール２５の内側に位置付けた研削水噴射ノズル１５から噴射させた研削水を加工具２５１と被加工物９０との接触部位に直接供給してもよい。

図１に示す厚さ測定手段３８により被加工物９０の厚さ測定が行われつつ、所望の厚さまで被加工物９０が研削された後、加工具ホイール２５が上昇して加工具２５１が被加工物９０から離間して研削加工が終了する。

上記のように被加工物９０を例えば複数枚連続して研削していくと、加工具２５１が摩耗して加工具ホイール２５の交換が必要となる。以下に加工具ホイール２５の交換について説明する。

まず、加工手段２が被加工物９０を研削可能な状態に組み立てられている状態、即ち、図２、及び図８に示す加工具ホイール２５がマウント２４に装着されている状態について説明する。
図２、図８に示す加工具ホイール２５の円形の開口２５６（図３参照）に円柱凸部２４７が嵌合して、マウント２４の中心と装着面２４０に装着された加工具ホイール２５の中心とが合致している。また、環状基台２５０の各第１凹部２５０１にマウント２４の各第１凸部２４０２が嵌入し、環状基台２５０の平坦な上面２５００がマウント２４の平坦な装着面２４０に接触している。

さらに、各バネ２４４が連結バー２４３３を介して引っかけ部２４３の上側基部２４３１をマウント２４の中心側に向かって引っ張ることで、引っかけ部２４３を支持する支持部２４５を支点にして、接触爪部２４３５がつば部２５４に向かっていくように持ち上げられる、即ち、スピンドル２０の軸方向である＋Ｚ方向に移動するように接触爪部２４３５のＲ状の上面がつば部２５４の下面に接触する。この状態は、引っかけ部２４３の接触爪部２４３５がスピンドル２０の軸方向であるＺ軸方向において上方向にバネ２４４によって付勢された状態である。その結果、つば部２５４が、接触爪部２４３５によってマウント２４の装着面２４０に下方から押し付けられて、引っかけ部２４３に引っかけられるとともにマウント２４と接触爪部２４３５とによって挟持固定された状態になる。

このようにマウント２４に加工具ホイール２５が装着された状態の図１に示す加工手段２のハウジング２１内には、エア供給源８２から開かれた状態の開閉バルブ８３及びエア供給管８１を通して圧縮エアが供給され、スピンドル２０がハウジング２１によって非接触で齧り等が発生しない状態で回転可能に支持されている。

そして、先に説明したようにモータ２２によってスピンドル２０が回転されることに伴って、加工具ホイール２５が被加工物９０を研削できるように回転することができる。
また、加工具ホイール２５がスピンドル２０とともに回転している際においては、図８に示すように、各引っかけ部２４３に遠心力Ｆが加わる。ここで、バネ２４４によって上側基部２４３１がマウント２４の中心側に向かって引っ張れている引っかけ部２４３は、遠心力Ｆが加わるため、接触爪部２４３５によってマウント２４の装着面２４０を下方から押し上げる力がさらに強められ、加工具ホイール２５をマウント２４の装着面２４０にさらに密着させているので、加工具２５１が被加工物９０の上でばたつくことが抑制され、先に説明した加工後の被加工物９０の被加工面である裏面９０２に悪影響を及ぼすことが無く、また、研削後の裏面９０２の平坦度を高めることが可能となる。

上記のように加工手段２が被加工物９０を研削可能な状態に組み立てられている状態、即ち、加工具ホイール２５がマウント２４に装着されている状態から、マウント２４から加工具ホイール２５を取り外す場合には、まず、モータ２２によるスピンドル２０の回転が停止され、さらに、図１に示す固定機構８０の開閉バルブ８３が閉じられてハウジング２１内へのエアの供給が停止され、スピンドル２０及びマウント２４が作業者の交換作業によって力がかかっても回転してしまうことが無い状態にされる。

次いで、図９に示すように、作業者が例えば両手１９９で加工具ホイール２５の外側面を押さえて、加工具ホイール２５を－Ｚ方向に下すように力を加えることで、つば部２５４が、接触爪部２４３５を押し下げつつ－Ｚ方向に移動する。また、引っかけ部２４３を支持する支持部２４５を支点にして、接触爪部２４３５が下げられ、後端側が固定されているバネ２４４が水平方向外側に伸ばされるとともに縮もうとする付勢力を蓄える。そして、環状基台２５０の各第１凹部２５０１からマウント２４の各第１凸部２４０２が外れて、マウント２４から加工具ホイール２５が取り外された状態になる。その後、バネ２４４が再び縮むことで、引っかけ部２４３も例えば接触爪部２４３５の上面が水平面と平行となる状態に戻る。

上記のように、環状基台２５０の下面に加工具２５１を配置した加工具ホイール２５をスピンドル２０の先端に配置したマウント２４の装着面２４０に装着させ被加工物９０を加工する加工手段２と、被加工物９０を保持する保持手段３０と、を備えた本発明に係る加工装置１は、加工具ホイール２５は、環状基台２５０の内側面から中央に向かって延在し、加工具ホイール２５の中心を基準に対向配置した少なくとも２つのつば部２５４を備え、マウント２４は、つば部２５４を引っかける引っかけ部２４３と、引っかけ部２４３をスピンドル２０の軸方向で上方向に付勢するバネ２４４と、引っかけ部２４３を軸方向に移動可能に支持する支持部２４５と、を備え、装着面２４０に装着した加工具ホイール２５が装着面２４０上で回転しないように、マウント２４の装着面２４０に形成される第１凸部２４０２または第２凹部と、環状基台２５０の上面２５００に形成され第１凸部２４０２が嵌入可能な第１凹部２５０１または該第２凹部が嵌入可能な第２凸部とを備えることで、加工具ホイール２５をマウント２４に装着、又は取り外す際に複数のネジの装着やネジの取り外しを行わなくて済むため、加工具ホイール２５を短時間で交換できるようになる。

また、加工手段２は、例えば、マウント２４からの加工具ホイール２５の交換時等において、スピンドル２０を回転しないように固定する固定機構８０を備えることで、装着作業におけるマウント２４と加工具ホイール２５との位置合わせ作業、即ち、例えば、第１凸部２４０２と第１凹部２５０１の位置合わせ作業等を容易かつ適切に行うことが可能となる。

本発明に係る加工装置１は、上記実施形態に限定されるものではなく、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。

９０：被加工物９００：表面９０２：裏面９０９：保護テープ
１：加工装置１０：装置ベース
３０：保持手段３０２：保持面３９：カバー３８：厚さ測定手段
１１：コラム１７：昇降手段
２：加工手段２０：スピンドル２００：流路２１：ハウジング２２：モータ２９：ホルダ
２４：マウント２４０：装着面２４０２：第１凸部２４１：マウント基部
２４３：引っかけ部２４３３：連結バー２４３１：上側基部２４３５：接触爪部
２４４：バネ２４４１：フック
２４５：支持部
２４８：収容室２４９：マウント流路
２４７：円柱凸部２４７４：貫通孔２４７２：固定ボルト２４７１：ナット
２５：加工具ホイール（研削ホイール）２５０：環状基台２５００：環状基台の上面２５０１：第１凹部
２５１：加工具（研削砥石）２５６：開口２５４：つば部
１５：研削水噴射ノズル
８０：固定機構８１：エア供給管８２：エア供給源８３：開閉バルブ
２６：加工具ホイール（研磨ホイール）２６３：加工具（研磨パッド）
２７：加工具ホイール（旋削ホイール）２７３：加工具（旋削バイト）２７３５：シャンク２７３６：切り刃
２４６：圧縮コイルバネ２４６５：バネ収容室２４３９：突っ張り板

Claims

環状基台の下面に加工具を配置した加工具ホイールをスピンドルの先端に配置したマウントの装着面に装着させ被加工物を加工する加工手段と、被加工物を保持する保持手段と、を備えた加工装置であって、
該加工具ホイールは、該環状基台の内側面から中央に向かって延在し、該加工具ホイールの中心を基準に対向配置した少なくとも２つのつば部を備え、
該マウントは、該つば部を引っかける引っかけ部と、該引っかけ部を該スピンドルの軸方向で上方向に付勢するバネと、該引っかけ部を該軸方向に移動可能に支持する支持部と、を備え、
該装着面に装着した該加工具ホイールが該装着面上で回転移動しないように、該マウントの該装着面に形成される第１凸部または第２凹部と、該環状基台の上面に形成され該第１凸部が嵌入可能な第１凹部または該第２凹部が嵌入可能な第２凸部とを備える、加工装置。
前記加工手段は、前記スピンドルを回転しないように固定する固定機構を備える請求項１記載の加工装置。
前記加工具は、研削砥石であって、前記加工具ホイールは、前記環状基台の下面に環状に該研削砥石を配置した請求項１、又は請求項２記載の加工装置。
前記加工具は、研磨パッドであって、前記加工具ホイールは、前記環状基台の下面に該研磨パッドを配置した請求項１、又は請求項２記載の加工装置。
前記加工具は、旋削バイトであって、前記加工具ホイールは、前記環状基台の下面に該旋削バイトを配置した請求項１、又は請求項２記載の加工装置。