JP4164300B2 - 平面研削盤 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工すべきワークを載置するワークテーブル面の基台に対する傾きを調整するためのワークテーブル傾き調整装置を有する平面研削盤に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体用シリコンウェーハの厚み方向のバラツキに関する要求品質は工程や製品の大きさ及び種類にもよるが、0.5〜1μm以内/φ150mmが一般的である。しかし、通常研削砥石とシリコンウェーハ搭載テ−ブルとの平行性は半径方向で2μm以下が一般的な目安である。従って、このシビアな要求品質を確保するため研削機械や加工条件に合わせ砥石スピンドルとシリコンウェーハを搭載するワークテーブル(回転テーブル)との平面を精度良く一致させるために姿勢調整をする必要があり、かつ調整後の姿勢を保つことが求められている。また、加工能率をアップするため研削砥石1つに対しシリコンウェーハを搭載するワークテ−ブルを2箇所以上基台上に装備した場合等にあっては、ばらつきにより平行性が悪くなるので、この姿勢、即ち傾き調整装置がなおさら必要である。そこで、特開平8−90376号公報においては、ワークテーブル回りに等分に配置された3箇所のねじ機構を用いて、ワークテーブルと基台の傾きを調整している。さらに、このものは、ワークテーブルと基台のねじピッチを微少異ならせ、ピッチの異なる雌ねじに螺合するボルトを回転させることにより、ねじの回転送りに対し微少な送りを得るようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平8−90376号公報においては、調整ねじにより、ワークテーブルを支持するため、剛性が小さい。このため、研削加工時の加工抵抗により発生するワークテーブルの曲げ力により、容易にワークテーブルが傾き、研削砥石が均等にシリコンウェーハへあたらないため片削りが起こり厚みがばらついてしまい規格から外れるという問題があった。また、経年変化や、研削加工を長時間行うと機械の姿勢が変化し研削砥石とワークテーブルとの平行/直角性が適正値より外れ研削砥石が均等にシリコンウェーハにあたらないため片削りが起こり同様の問題が発生する。また、ワークテーブルに曲げ荷重がかかるため、ねじ機構のバックラッシュの影響も小さくない。また、構造上剛性アップのため、ねじを太くするのはワークテーブル全体が大きくなりバランスも悪いという問題があった。
【0004】
本発明の課題は上記問題点に鑑みて、精度が高く、バックラッシュの影響も少なく、剛性が高く曲げ力に強い、経年変化しにくく、調整し易いワークテーブル傾き調整装置を有する平面研削盤を提供することである。さらには、シリコンウェーハ平面研削工程でのウェーハ厚みを均一化し、製品歩留まりを向上させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ワークが載置されるワークテーブルと、前記ワークテーブルを回転可能に保持する保持部と、前記保持部の外周に設けられた鍔部と、を備え、前記鍔部と基台とを台座を介して皿ばねにより引っ張り固定する調整部が前記鍔に沿って略等分に配設されており、前記台座は前記引っ張り方向で斜面で二分割されており、前記斜面をずらすことにより引っ張り方向長さが可変にされ、かつ、前記斜面をずらす方向は前記斜面に対する前後方向であって、前記基台に平行であるワークテーブル傾き調整装置を有し、前記皿ばねのばね力は研削砥石の研削送り力の50〜100倍にされ、さらに、前記台座又は前記固定台座は中央に貫通穴を有し、前記貫通穴を貫通するボルトにより前記鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されている平面研削盤を提供することにより上記課題を解決した。
【0006】
即ち、ねじで直接ワークテーブルを支持するのではなく、台座を介在させて、ワークテーブルを保持する保持部の鍔と基台とを弾性部材により引っ張り方向に付勢しながら固定するので、ワークテーブルに働く曲げ力の引っ張り方向力は、弾性部材の引っ張り力で支え、圧縮方向力は台座で受け、さらに皿ばねのばね力を研削砥石の研削送り力の50〜100倍としたので、非常に剛性の高いものとなった。また、ワークテーブルの傾き調整は各調整部の引っ張り方向の長さを調整することにより得られる。各調整部は複数箇所であればよいが、一般に3箇所であり、120度等分に配設するのがよい。台座を斜面で二分割させ、斜面をずらすことにより引っ張り方向長さを可変にし、かつ、斜面をずらす方向を斜面に対する前後方向であって、基台に平行としたので、各調整部の引っ張り方向の長さ(ワークテーブルと基台との距離)を精度よく、容易に調整できる。また、調整部を基台上に配置できる。また、台座をずらす力もくさびに対するものとなり、台座を調整のために動かす力は小さくてよい。逆に台座はワークテーブルからの大きな力に耐えられる。同時に、台座を引っ張り方向に挟持するためにはボルト等を貫通させボルトを鍔及び基台に固着するのがスペース及びバランスの点からもよい。そこで、前記台座又は前記固定台座は中央に貫通穴を有し、前記貫通穴を貫通するボルトにより前記鍔部と基台とを引っ張り方向に固定した。なお、皿ばねをボルト頭と鍔との間に挟み、ボルトのねじを基台側にねじ込むことにより容易に引っ張り方向力を与えられる。また、ストローク当たりの荷重が大きな皿ばねが好ましい。
【0007】
また、全ての調整部を調整可能としてもよいが、メインの一箇所は調整できなくてもよい。そこで、調整部の一つが、鍔部と基台とを固定台座を介して引っ張り固定する固定部とした(請求項2)。
【0008】
斜面で分割された台座を斜面方向にずらすには、台座の一方を固定し、他方を送りねじ等で移動させればよい、そこで、前記台座は、前記基台側に固定された下台座と、前記鍔と摺接可能にされた移動台座と、に分割し、前記下台座には、前記斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじを設けるようにした(請求項3)。送りねじ機構は大きな力が不要なので小型、軽量、簡単な構造にできる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態を示すシリコンウェーハ平面研削盤のワークテーブル近傍の部分断面図、図2はワークテーブルと調整部との関係を示す配置図である。図1において、ワークであるシリコンウェーハ20が載置されるワークテーブル21が回転可能に保持部22に図示しないベアリングで保持されている。保持部22の下端には電動機25が設けられワークテーブル21が回転できるようにされている。ワークテーブル21のワーク載置面21aには真空吸着穴が設けられ下端から延出する真空チューブ26から吸引される。保持部22の外周には鍔部23が設けられている。平面研削盤を構成する基台24上の図1の左側には固定台座5が載置され、ボルト8のねじ部先端8aを鍔部に設けられたボルト穴23a、固定台座の貫通穴5bを通して基台に設けられたねじ穴24aにねじ込み締め付けられ、鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されている。一方、基台24上の図1の右側には、基台側に下台座3が固定ボルト27で固定されている。下台座3は図1でみて右上がりの斜面3aを有し、斜面の内側ほぼ中央に貫通穴3bが明けられている。下台座3の他端には、基台34に平行に支持穴11が設けられた支承部12が垂直方向に突出している。支持穴11に送りねじ9の円筒部9aが回転可能に挿入され、円筒部両端にストッパ13,13が設けられ送りねじが軸方向に移動しないようにされている。
【0010】
下台座3の上方に移動台座4が設けられている。移動台座4は上面4aが鍔部下端の平面23cと摺接可能な平面にされ、下台座3の斜面3aとぴったりと接する斜面4aを有しており、下台座の斜面と鍔部の下面との間に挟持される。移動台座4の内側には長円断面の貫通穴4bが明けられ、ボルト7のねじ部先端7aを鍔部23に設けられたボルト穴23b、移動台座の貫通穴、下台座3の貫通穴3bを通して基台24に設けられたねじ穴24bにねじ込み締め付けられ、鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されている。移動台座4の斜面4aに対する前後方向であって、基台に平行な端面に送り用雌ねじ14が設けられ、送りねじ9の先端9bが螺着されている。送りねじ9の回転に伴い移動台座4が基台24に平行(図で見て左右)に移動する。移動台座4が基台24に対して平行移動すると、下台座3との斜面3aとのくさび作用により引っ張り方向長さ、即ちワークテーブル21高さを可変にすることができる。符号10は送りねじを回転させるためのハンドルである。ボルト頭7bと鍔部23との間に皿ばね6が挟持され、鍔部と基台24とが引っ張り方向に固定されている。皿ばね6の引っ張り方向力は大きすぎると移動台座4の動きが悪くなる。小さいと研削加工時の加工抵抗により容易にワークテーブル21が傾いてしまうので、適当な強さに調整される。本発明者等の実験では皿ばねのばね力は研削力(研削時のワーク押しつけ力)Fの100倍位程度とするとよい。図2に示すように、台座2,35は鍔部23に沿って120°に等配位置に3箇所設けられ、内一箇所が固定台座35とされている。送りねじ9の軸9cは、ワークテーブル21(鍔部23)の軸心28を通り、基台24に平行にされている。
【0011】
【実施例】
次に、本発明のワークテーブル傾き調整装置1を用いて研削加工した例について説明する。詳述すると、本発明のワークテーブル傾き調整装置1を有する前述した図に示す研削装置は、インフィード切込み方式平面研削盤の例であり、ワーク20の上方には、シリコンウェーハ20の上面20aを平面研削加工するための研削砥石30が取り付けられたスピンドル31が設けられている。研削砥石30はワークテーブル軸28と平行な軸29で回転し、上下方向に移動可能にされている。研削にあたっては、まず、シリコンウェ−ハ20をワ−クテ−ブル21に載せワ−クテ−ブル中央に真空引きにて固定する。次に、研削砥石30とワ−クテ−ブル21を回転させ研削砥石を研削送り(図で下向)方向に移動させ研削加工を開始する。さらに、研削送りを継続し所定の位置まで研削砥石によるシリコンウェ−ハの研削を進行させ、シリコンウェ−ハの仕上げ厚み位置で研削を終了し、研削砥石を上方に復帰させ、研削工程を完了する。従って、シリコンウェーハの厚みを精度良く得るためには研削砥石の研削面30aとシリコンウェーハの下面20b、即ちワークテーブル面21aとが平行でなければならない。そこで、移動台座4を送りねじ9で移動させワークテーブル21を上下させることにより、ワークテーブル面21aの傾きを調整する。
【0012】
本発明においては、研削砥石の研削送り力(ワークを下方に押す力)は約1〜2kgfであるので、皿ばね6のばね力を約100kgfとなるようにした。また、台座3,4の斜面3a,4aの傾き(勾配)を1/100mm、送りねじ9のピッチを1mmとした。これにより送りねじ1回転当たりの移動台座の移動量は1mmであり、ワークテーブル21の上下方向の移動量は0.01mm(10μm)となる。なお、送りねじ9の最大送り量32は5mm(±2.5mm)、上下方向の最大移動量33は50μm(±25μm)である。従って、ワークテーブル高さを1μm移動させるためには調整するには送りねじを36°、0.1μm移動させるためにはおくりねじを3.6°回転させればよく、実機において0.1μm単位での高さ調整を容易に行うことができた。また、調整後も移動台座が動くことがなく、送りねじのバックラッシュの影響もなかった。さらに、調整後のままの状態で180日間(24時間/日)連続稼働した後でもワークテーブルの姿勢変化がみられず本発明の有効性を確認できた。
【0013】
また、送りねじ9を含む台座3,4は、基台24上に容易に配置でき、円形のワークテーブル21に合わせた保持部22の円形の鍔部23に合わせ円周上に配置するので、複数のワークテーブルを配設しても互いに邪魔になることがなく調整も容易である。なお、送りねじの構造は前述のものの他種々の形態が適用できることはいうまでもない。例えば従来例で述べたと同様に、支持穴に雌ねじを設け移動台座の送り用ねじとピッチを微少異ならせることにより、より細かい調整が可能である。また、固定台座はボルトのみで締め付け固定してもよいが、移動台座と同様に皿ばねを介して固定するようにしてもよい。
【0014】
【発明の効果】
本発明においては、台座を介在させて、ワークテーブルを皿ばねのばね力を研削砥石の研削送り力の50〜100倍で引っ張り方向に付勢しながら基台に固定し、台座を斜面で二分割させ、斜面をずらすくさび作用によって高さを調整し、ワークテーブルの傾きを調節するようにし、非常に剛性の高く、調整のし易いものとしたので、研削加工力等による曲げ力に耐え、経年変化がしにくく、構造も簡単なワークテーブル傾き調整装置を有する平面研削盤を提供するものとなった。さらに、送り量も高精度で調整でき、前述したように試験では0.1μmまで調整できるものとなった。従って、シリコンウェーハの平面研削工程でのウェーハ厚みの均一化が容易になり、製品歩留まりも向上するものとなった。また、皿ばねを用い、貫通穴を貫通するボルトにより鍔部と基台とを引っ張り方向に固定したので、構造が簡単で剛性もより高く、荷重調整も容易であり適切な荷重を与えることができる。
【0015】
また、調整部の一つを固定部としたので、調整がやすい(請求項2)。
【0016】
下台座は、斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじを設けるようにし、小型、軽量、簡単な構造とし、基台上に容易に配設でき、複数のワークテーブルを配設できるので、量産に適したものとなった。また、基台上に配設するので操作も容易である等の効果を奏するものとなった(請求項3)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すシリコンウェーハ平面研削盤のワークテーブル近傍の部分断面図である。
【図2】本発明の実施の形態を示すワークテーブルと調整部との関係を示す配置図である。
【符号の説明】
1 ワークテーブル傾き調整装置
2 調整部
3 下台座(台座)
3a、4a 斜面
3b、4b、5b 貫通穴
4 移動台座(台座)
5 固定台座(台座)
6 弾性部材(皿ばね)
7、8 ボルト
9 送りねじ
20 ワーク(シリコンウェーハ)
21 ワークテーブル
22 保持部
23 鍔部
24 基台
35 固定部
Claims (3)
- ワークが載置されるワークテーブルと、前記ワークテーブルを回転可能に保持する保持部と、前記保持部の外周に設けられた鍔部と、を備え、前記鍔部と基台とを台座を介して皿ばねにより引っ張り固定する調整部が前記鍔に沿って略等分に配設されており、前記台座は前記引っ張り方向で斜面で二分割されており、前記斜面をずらすことにより引っ張り方向長さが可変にされ、かつ、前記斜面をずらす方向は前記斜面に対する前後方向であって、前記基台に平行であるワークテーブル傾き調整装置を有し、前記皿ばねのばね力は研削砥石の研削送り力の50〜100倍にされ、さらに、前記台座又は前記固定台座は中央に貫通穴を有し、前記貫通穴を貫通するボルトにより前記鍔部と基台とが引っ張り方向に固定されていることを特徴とする平面研削盤。
- 前記調整部の一つが、前記鍔部と基台とを固定台座を介して引っ張り固定する固定部とされていることを特徴とする請求項1に記載の平面研削盤。
- 前記台座は、前記基台側に固定された下台座と、前記鍔と摺接可能にされた移動台座と、に分割され、前記下台座には、前記斜面をずらす方向に前後可能に設けられた送りねじが設けられていることを特徴とする請求項1乃至2のいずれか一に記載の平面研削盤。
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