JP5930192B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを保持するチャックテーブルがターンテーブルの回転により公転可能に構成される研削装置に関する。

チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削装置であって複数のチャックテーブルを有するタイプのものは、ターンテーブルの回転にともない複数のチャックテーブルが公転するように構成されている。チャックテーブルは、ターンテーブルの回転により、チャックテーブルに対する被加工物の搬入及び搬出が行われる領域である搬入出領域と、被加工物の実際の加工が行われる領域である加工領域との間を移動可能となっており、チャックテーブルに保持された被加工物が順次加工領域へと移動して研削される構成となっている。

研削時には研削水が使用され、研削水や研削屑が飛散するため、搬入出領域と加工領域との間には、研削水等の飛散を防止する仕切り板が設けられている。当該仕切り板は、ターンテーブルとともに回転するターンテーブルカバーに装着されており、その上端がチャックテーブルの保持面より高い位置に位置し、ターンテーブルが回転して所定の位置に位置したときに、ターンテーブルを覆っているウォーターケースに設けられた仕切り部とターンテーブルに設けられた仕切り板との位置が一致して上下に連なった状態となり、隣り合う領域間を遮断するように構成されている。また、研削砥石が固着され上下動可能な研削ホイールは、研削時には下降して被加工物に接触するが、ターンテーブルの回転時は上昇して退避することにより、仕切り板との接触を回避している（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００５−１５３０９０号公報 特開２０００−２５４８５７号公報

しかし、ターンテーブルの回転時にウォーターケースの仕切り部が公転する保持テーブルと接触するのを回避すべく、当該仕切り部の下端は、保持テーブルの上面よりも高い位置にある。一方、ウォーターケースの仕切り部とターンテーブルに設けられた仕切り板とで隣り合う領域間を仕切るためには、当該仕切り部と仕切り板との位置が一致したときに、両者の間に上下方向に隙間がない状態としなければならない。したがって、ターンテーブルの仕切り板の上端は、保持テーブルの上面よりも高い位置にある。

一方、保持テーブルに保持された板状ワークの研削中は、板状ワークと研削砥石との接触部に向けて研削水ノズルから研削水を噴出することにより、研削中の板状ワークの温度を一定に保つとともに、研削砥石に付着する研削屑を排除する必要がある。板状ワークの温度管理及び研削砥石からの研削屑の除去を効果的に行うためには、十分な研削水を板状ワークと研削砥石との接触部に向けて噴出する必要があり、そのためには、研削水ノズルの噴出口を、板状ワークに近い位置に配設することが理想的である。

しかしながら、ターンテーブルの仕切り板の上端が保持テーブルの上面よりも高い位置にあるため、研削水ノズルがターンテーブルの回転によって仕切り板に接触しないようにするために、研削水ノズルは、仕切り板の上端よりも高い位置に配設されている。したがって、研削水ノズルを板状ワークに近づけた位置に配設することができないという問題がある。

本発明は、このような事情にかんがみなされたもので、隣り合う搬入出領域と加工領域とが仕切られて構成される研削装置において、板状ワークに対して研削水を噴出する研削水ノズルをより板状ワークに接近した位置に配設できるようにすることを課題とする。

本発明は、回転可能に配設されるターンテーブルと、ターンテーブルに複数配設され板状ワークを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された板状ワークを研削する複数の研削手段と、を備える研削装置に関し、ターンテーブルは、回転によって、チャックテーブルに対する板状ワークの搬入出が行われる領域である搬入出領域と、研削手段による該板状ワークの加工が行われる領域である加工領域とにチャックテーブルを位置づける機能を有し、ターンテーブルの上方には搬入出領域と加工領域とを仕切る仕切り手段が配設され、仕切り手段は、上板と側板と開口部を有する下板とに囲まれた収納室を内部に有する箱形状に形成され、収納室に流体を供給する流体供給口を備える上側仕切り部と、開口部を通じて上下動可能な下側仕切り部と、下側仕切り部を上下動作させる上下動手段と、下側仕切り部が、その下方をチャックテーブルが通過するのを許容する最上位位置に位置することを認識する第一の認識部と、下側仕切り部が、その下端がターンテーブルの上面に接触する最下位位置に位置することを認識する第二の認識部と、によって構成され、流体供給口から供給される流体によって開口部と下側仕切り部との隙間から流体を噴出させつつ、上下動手段によって下側仕切り部を上方に移動させて上側仕切り部の収納室に収納して、第一の認識部が下側仕切り部の最上位位置を認識することによってターンテーブルの回転を可能とし、上下動手段によって下側仕切り部を下方に移動させ、下側仕切り部が最下位位置に位置づけられたことを第二の認識部が認識すると、下側仕切り部によって隣り合うチャックテーブルの間が仕切られ、搬入出領域と加工領域とを遮断するように構成される。

本発明は、搬入出領域と加工領域とを仕切る仕切り手段を有しており、仕切り手段には、上側仕切り部に対して上下動する下側仕切り部を備え、下側仕切り部の高さに応じてターンテーブルの回転を制御することができるため、ターンテーブルには仕切り板を設ける必要がない。したがって、ターンテーブルにはチャックテーブルの上面より高さが高い物が存在しないため、研削手段にとって障害となるものがなく、研削を円滑に行うことができるとともに、研削水ノズルの配設位置が制限されることもないため、研削水ノズルの高さ方向の位置をチャックテーブルに吸引保持される板状ワークに近づけることが可能となり、研削加工中の板状ワークの温度を一定に維持することができ、研削砥石に付着する研削屑をより効果的に排出することが可能となる。
また、上側仕切り部の内部から流体を噴出することができるため、上下動作する下側仕切り部に研削屑が付着するのを防止することができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。 仕切り手段の一例を示す斜視図である。 仕切り手段において、（ａ）は下側仕切り部が上昇した状態を示す正面図であり、（ｂ）は下側仕切り部が降下した状態を示す正面図である。 下側仕切り部が上昇した状態を示す側面図である。 下側仕切り部が上昇し、ターンテーブルが回転する状態を示す側面図である。 下側仕切り部が降下し、板状ワークが研削される状態を示す側面図である。

図１に示す研削装置１は、半導体ウェーハ等の板状ワークの面を研削する装置であり、板状ワークＷを保持する複数のチャックテーブル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、各チャックテーブル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに保持された板状ワークを研削する第一の研削手段３ａ、第二の研削手段３ｂと、研削後の板状ワークを研磨する研磨手段３ｃとを備えている。各チャックテーブル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、回転可能なターンテーブル２によって公転及び自転可能に支持されている。

研削装置１の前部側には、研削前の板状ワークが収容される第一のカセット４ａと、研削後の板状ワークが収容される第二のカセット４ｂとが載置されている。また、第一のカセット４ａ及び第二のカセット４ｂは、装置後部側に向けて開口しており、その開口部分に対面する位置には、第一のカセット４ａから板状ワークを取り出すとともに第二のカセット４ｂに板状ワークを収容する搬送ロボット４が配設されている。

搬送ロボット４は、板状ワークを保持する保持部４０と、保持部４０を移動させるアーム部４１とから構成されており、保持部４０の可動範囲には、研削前の板状ワークを一定の位置に位置合わせする位置あわせ手段５と、研削後の板状ワークを洗浄する洗浄手段６とが配設されている。

位置あわせ手段５は、板状ワークが載置されるテーブル５０と、円弧状に配置され径方向に移動可能な複数の突起５１とから構成されている。

洗浄手段６は、板状ワークを保持して回転可能なスピンナーテーブル６０と、スピンナーテーブル６０に保持された板状ワークに洗浄水や高圧エアを噴出する図示しないノズルとを備えている。

位置合わせ手段４の近傍には、位置合わせされた板状ワークＷをいずれかのチャックテーブルに搬送する第一の搬送手段７ａが配設されている。また、洗浄手段６の近傍には、研削後の板状ワークを洗浄手段６に搬送する第二の搬送手段７ｂが配設されている。

ターンテーブル２は、その回転により、チャックテーブル２ａ〜２ｄを、チャックテーブル２ａ〜２ｄに対する板状ワークの搬入出が行われる領域である搬入出領域Ａと、第一の研削手段３ａ又は第二の研削手段３ｂによる研削加工又は研磨手段３ｃによる研磨加工が行われる領域である加工領域Ｂとに位置づけることができる。

各チャックテーブル２ａ〜２ｄの上面は、板状ワークを保持する保持面２０となっており、保持面２０に作用する吸引力によって板状ワークを吸引保持することができる。

第一の研削手段３ａ及び第二の研削手段３ｂは、研削砥石の種類以外については同様に構成されるため、研削砥石以外については共通の符号を付して説明する。第一の研削手段３ａ及び第二の研削手段３ｂは、鉛直方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を支持する支持部３１と、スピンドル３０の下端に形成されたマウントに固定された研削ホイール３２と、スピンドル３０を回転させるモータ３３とを備えている。第一の研削手段３ａの研削ホイール３２の下面には粗研削砥石３２０が固着されており、第二の研削手段３ｂの研削ホイール３２の下面には仕上げ研削砥石３２１が固着されている。

研磨手段３ｃは、研磨パッド３４を備えている。研磨パッド３４以外については、第一の研削手段３ａ及び第二の研削手段３ｂと同様に、鉛直方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を支持する支持部３１と、スピンドル３０を回転させるモータ３３とを備えており、スピンドル３０の下端に形成されたマウントに研磨パッド３４が固定されている。

第一の研削手段３ａ及び第二の研削手段３ｂは、第一の研削送り手段８ａ及び第二の研削送り手段８ｂによってそれぞれが鉛直方向に研削送りされる構成となっている。第一の研削送り手段８ａ及び第二の研削送り手段８ｂは同様に構成されるため、共通の符号を付して説明する。第一の研削送り手段８ａ及び第二の研削送り手段８ｂは、鉛直方向にのびるボールネジ８０と、ボールネジ８０と平行に配設された一対のガイドレール８１と、ボールネジ８０の一端に連結されたモータ８２と、ボールネジ８０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール８１に摺接する昇降板８３とから構成され、モータ８２によって駆動されてボールネジ８０が回動するのにともない、昇降板８３がガイドレール８１にガイドされて昇降し、昇降板８３に固定された支持部８１も昇降し、第一の研削手段３ａ及び第二の研削手段３ｂが昇降する構成となっている。

第一の研削手段３ａは、各砥石と被加工物との接触部位に研削水を噴出する研削水ノズル３５を備えている。また、図示はしていないが、第二の研削手段３ｂにも、同様の機能を有する研削水ノズルが配設されている。

研磨手段３ｃは、研磨送り手段９によって鉛直方向及び水平方向に移動可能となっている。研磨送り手段９は、鉛直方向にのびるボールネジ９０と、ボールネジ９０と平行に配設された一対のガイドレール９１と、ボールネジ９０の一端に連結されたモータ９２と、ボールネジ９０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール９１に摺接する昇降板９３とを備え、モータ９２によって駆動されてボールネジ９０が回動するのにともない、昇降板９３がガイドレール９１にガイドされて昇降し、昇降板９３に固定された支持部３１も昇降し、研磨手段３ｃが昇降する構成となっている。また、研磨送り手段９は、水平方向にのびるボールネジ９４と、ボールネジ９４と平行に配設された一対のガイドレール９５と、ボールネジ９４の一端に連結されたモータ９６と、ボールネジ９４に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール９５に摺接する移動板９７とを備え、モータ９６によって駆動されてボールネジ９４が回動するのにともない、移動板９７がガイドレール９５にガイドされて水平移動し、移動板９７に対して昇降可能な支持部３１も水平移動して研磨手段３ｃが水平移動する構成となっている。

ターンテーブル２の上方には、搬入出領域Ａと加工領域Ｂとを仕切る仕切り手段１０が配設されている。また、加工領域Ｂは、研削屑や研削水の飛散を防ぐカバー１５によって上方から覆われている。図２に示すように、仕切り手段１０は、箱形状に形成された上側仕切り部１１と、上側仕切り部１１に対して上下方向に昇降可能な下側仕切り部１２とを備えている。

上側仕切り部１１は、上板１１０と、側板１１１と、開口部１１２ａを有する下板１１２とによって囲まれた収納室１１３を内部に備えており、収納室１１３には、下側仕切り部１２を上下動作させる上下動手段１３を備えている。下側仕切り部１２は、上下動手段１３によって駆動され、開口部１１２ａを通じて上下動することができる。

上下動手段１３は、図示の例では左右対称に配設された２組のシリンダ１３０及びとピストン１３１によって構成され、シリンダ１３０は収納室１１３に固定され、ピストン１３１の先端は下側仕切り部１２の上端に固定されている。

収納室１１３には、下側仕切り部１２の位置を検出するセンサ１４が配設されている。センサ１４は、下側仕切り部１２が最上位位置に位置することを認識する第一の認識部１４０と、下側仕切り部が最下位位置に位置することを認識する第二の認識部１４１とから構成されている。ここで、下側仕切り部１２における最上位位置とは、図３（ａ）に示すように、下側仕切り部１２が上昇し収納室１１３に収納されたときの位置であり、下側仕切り部１２の下方をチャックテーブル２ａ〜２ｄが通過するのを許容する位置のことである。一方、下側仕切り部１２における最下位位置とは、図３（ｂ）に示すように、下側仕切り部１２が降下したときの位置であり、下側仕切り部の下端がターンテーブルの上面に接触するときの位置のことである。下側仕切り部１２の上部には、第一の認識部１４０及び第二の認識部１４１によって検出される被検出部１２０が固定されている。

上側仕切り部１１の上部には、収納室１１３に流体を供給する流体供給口１１４を備えている。流体供給口１１４に供給された水やエア等の流体は、収納室１１３において下方に向けて噴出される。

以上のように構成される研削装置１の各部位は、図１に示す制御部２００によってその動作が制御される。

図１に示した研削装置１では、第一のカセット４ａから搬送ロボット４によって研削前の板状ワークが取り出され、位置合わせ手段５に搬送される。そして、板状ワークが一定の位置に位置合わせされた後、第一の搬送手段７ａによって、搬入出領域Ａに位置するチャックテーブル２ａに搬送され、板状ワークが保持面２０に保持される。

次に、ターンテーブル２が矢印Ｃ方向に回転することにより、チャックテーブル２ａに保持された板状ワークを加工領域Ｂにおける第一の研削手段３ａの下方に移動させる。そのためには、仕切り手段１０の下方をチャックテーブル２ａ及び板状ワークが通過できるようにしなければならないため、ターンテーブル２の回転前に、制御部２００による制御の下で、図４に示すように、下側仕切り部１２を上昇させ、下側仕切り部１２の下端を板状ワークＷの上面Ｗ１よりも高い位置に位置させる。具体的には、上下動手段１３のピストン１３１が上昇することにより下側仕切り部１２が上方に移動して収納室１１３に収納される。このとき、流体供給口１１４から供給される流体、例えばエアを用い、図２に示した開口部１１２ａと下側仕切り部１２との隙間からエアを下方に噴出することにより、それ以前の研削によって下側仕切り部１２に付着している研削屑や研削水を除去し、研削屑や研削水が収納室１１３に侵入しないようにする。エアは、常に噴出させておいてもよい。

なお、下側仕切り部１２の上昇時は、基本的には２つのピストン１３１が同時に同方向に動作するが、仮に片方のピストンのみが動いたとしても、それを検知するセンサを設け、検知結果に応じて他方のピストンが追従して同方向に動くように制御部２００が制御を行うことができる。

こうして下側仕切り部１２が上昇し、図２及び図３に示した第一の認識部１４０が、下側仕切り部１２が最上位位置に位置することを認識すると、制御部２００は、ターンテーブル２を矢印Ｃ方向に回転させる。

図５に示すように、ターンテーブル２の回転中は、チャックテーブル２ａが仕切り手段１０の下方を通過する。このとき、下側仕切り部１２が最上位位置にあることで、下側仕切り部１２の下端が板状ワークＷの上面Ｗ１よりも上方に位置するため、チャックテーブル２ａ及び板状ワークＷが仕切り手段１０に接触しない。

ターンテーブル２の矢印Ｃ方向の回転により、図６に示すように、チャックテーブル２ａに保持された板状ワークＷが第一の研削手段３ａの下方に移動すると、制御部２００による制御の下で、上下動手段１３は、下側仕切り部１２を降下させる。そして、下側仕切り部１２が最下位位置に位置することを第二の認識部１４１が認識すると、隣り合うチャックテーブル２ａ、２ｄ間、すなわち、搬入出領域Ａと加工領域Ｂとが遮断される。

搬入出領域Ａと加工領域Ｂとが遮断されると、図６に示すように、チャックテーブル２ａが回転するとともに、第一の研削送り手段８ａが第一の研削手段３ａを降下させ、回転する研削ホイール３２の粗研削砥石３２０が板状ワークＷの上面Ｗ１に接触して研削が行われる。

研削中は、粗研削砥石３２０と板状ワークＷとの接触部分に対して研削水ノズル３５から研削水３５ａが噴出されるが、カバー１５及び仕切り手段１０によって、研削水及び研削屑が搬入出領域Ａに飛散するのを防ぐことができる。また、下側仕切り部１２が上下方向に開閉する構成としたことにより、この研削水ノズル３５について、従来のように仕切り板の上端より高い位置に配設されていなければならないという制約がなくなる。したがって、粗研削砥石３２０と板状ワークＷとの接触部分により近い位置に研削水ノズル３５を配設することができるため、研削中の板状ワークＷの温度を一定に保つとともに、粗研削砥石３２０に付着する研削屑を効果的に排除することがある。第二の研削手段３ｂに配設される研削水ノズルについても同様である。

粗研削終了後は、ターンテーブル２が矢印Ｃ方向に回転し、第二の研削手段３ｂが第二の研削送り手段８ｂによって研削送りされ、粗研削された板状ワークＷの上面Ｗ１が仕上げ研削される。そして、さらにターンテーブル２が矢印Ｃ方向に回転し、研磨手段３ｃによって板状ワークＷの上面Ｗ１が研磨される。研磨時は、研磨送り手段９によって研磨手段３ｃが鉛直方向及び水平方向に研磨送りされる。

研磨終了後は、第二の搬送手段７ｂによって研磨された板状ワークＷが洗浄手段６に搬送され、洗浄及び乾燥される。そして、搬送ロボット４によって板状ワークＷが第二のカセット４ｂに収容される。

第二の搬送手段７ｂによって板状ワークＷがチャックテーブル２ａから搬送されると、ターンテーブル２が矢印Ｃ方向に回転し、チャックテーブル２ａが搬入出領域Ａに戻る。この際も、搬入出領域Ａから加工領域Ｂに移動した場合と同様に、仕切り手段１０の下側仕切り部１２を上昇させ、チャックテーブル２ａが通過できるようにする。

以上のように、研削装置１では、搬入出領域Ａと加工領域Ｂとを仕切る仕切り手段１０を有しており、仕切り手段１０には、上側仕切り部１１に対して上下動する下側仕切り部１２を備え、下側仕切り部１２の高さに応じてターンテーブル２の回転を制御することができるため、ターンテーブル２には仕切り板を設ける必要がない。したがって、ターンテーブル２にはチャックテーブル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの保持面２０より高さが高い物が存在しないため、第一、第二の研削手段３ａ、３ｂ及び研磨手段３ｃにとって障害となるものがなく、研削及び研磨を円滑に行うことができる。また、研削水ノズル３５の配設位置が制限されることもないため、研削水ノズル３５の高さ方向の位置を各チャックテーブルに吸引保持される板状ワークに近づけることが可能となり、研削加工中の板状ワークの温度を一定に維持することができ、研削砥石に付着する研削屑をより効果的に排出することが可能となる。また、上側仕切り部１１の内部から流体を吹き出すことができるため、上下動作する下側仕切り部１２に研削屑が付着するのを防止することができる。

１：研削装置
Ａ：搬入出領域 Ｂ：加工領域
２：ターンテーブル
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：チャックテーブル ２０：保持面
３ａ：第一の研削手段 ３ｂ：第二の研削手段 ３ｃ：研磨手段
３０：スピンドル ３１：支持部
３２：研削ホイール ３２０：粗研削砥石 ３２１：仕上げ研削砥石
３３：モータ ３４：研磨パッド ３５：研削水ノズル
４ａ：第一のカセット、４ｂ：第二のカセット
４：搬送ロボット
４０：保持部 ４１：アーム部
５：位置合わせ手段 ５０：テーブル ５１：突起
６：洗浄手段
７ａ：第一の搬送手段 ７ｂ：第二の搬送手段
８ａ：第一の研削送り手段 ８ｂ：第二の研削送り手段
８０：ボールネジ ８１：ガイドレール ８２：モータ ８３：昇降板
９：研磨送り手段
９０：ボールネジ ９１：ガイドレール ９２：モータ ９３：昇降板
９４：ボールネジ ９５：ガイドレール ９６：モータ ９７：移動板
１０：仕切り手段
１１：上側仕切り部
１１０：上板 １１１：側板 １１２：下板 １１２ａ：開口部 １１３：収納室
１１４：流体供給口
１２：下側仕切り部
１３：上下動手段 １３０：シリンダ １３１：ピストン
１４：センサ １４０：第一の認識部 １４１：第二の認識部
１５：カバー

Claims (1)

1. 回転可能に配設されるターンテーブルと、該ターンテーブルに複数配設され板状ワークを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された板状ワークを研削する複数の研削手段と、を備える研削装置において、
   該ターンテーブルは、回転によって、該チャックテーブルに対する板状ワークの搬入出が行われる領域である搬入出領域と、該研削手段による該板状ワークの加工が行われる領域である加工領域とに該チャックテーブルを位置づける機能を有し、
   該ターンテーブルの上方には該搬入出領域と該加工領域とを仕切る仕切り手段が配設され、
   該仕切り手段は、
   上板と側板と開口部を有する下板とに囲まれた収納室を内部に有する箱形状に形成され、該収納室に流体を供給する流体供給口を備える上側仕切り部と、
   該開口部を通じて上下動可能な下側仕切り部と、該下側仕切り部を上下動作させる上下動手段と、
   該下側仕切り部が、その下方を該チャックテーブルが通過するのを許容する最上位位置に位置することを認識する第一の認識部と、
   該下側仕切り部が、その下端が該ターンテーブルの上面に接触する最下位位置に位置することを認識する第二の認識部と、
   によって構成され、
   該流体供給口から供給される流体によって該開口部と該下側仕切り部との隙間から該流体を噴出させつつ、該上下動手段によって該下側仕切り部を上方に移動させて該上側仕切り部の該収納室に収納して、該第一の認識部が該下側仕切り部の最上位位置を認識することによって該ターンテーブルの回転を可能とし、
   該上下動手段によって該下側仕切り部を下方に移動させ、該下側仕切り部が最下位位置に位置づけられたことを該第二の認識部が認識すると、該下側仕切り部によって隣り合うチャックテーブルの間が仕切られ、該搬入出領域と該加工領域とを遮断する
   研削装置。

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