JP6341724B2

JP6341724B2 - チャックテーブル、研削装置

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Publication number: JP6341724B2
Application number: JP2014072286A
Authority: JP
Inventors: 山端　一郎; 一郎山端
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015193056A

Description

本発明は、ポーラス板で板状ワークを吸引保持するチャックテーブル、研削装置に関する。

研削装置では、ポーラス板によって板状ワークを吸引保持するチャックテーブルが使用されている。チャックテーブルの保持面はポーラス板の表面で形成されており、研削中に板状ワークの研削屑が保持面からポーラス板の内部に吸引されることがある。一旦、研削屑がポーラス板の内部に吸引されると、ポーラス板から研削屑を吐き出させることが容易ではない。また、チャックテーブルの保持面に研削屑が付着して目詰まりすると、板状ワークを吸引することができなくなる。このため、研削後に２流体洗浄水を高圧噴射して、チャックテーブルを洗浄する洗浄装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２００７８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の洗浄装置では、チャックテーブルの保持面付近（ポーラス板の表面付近）の研削屑を除去することは可能であるが、ポーラス板の内部まで入り込んだ研削屑を除去することまではできない。チャックテーブルは、搬送手段に板状ワークを受け渡す際にポーラス板からエアーを噴き上げて板状ワークを浮上させ、ポーラス板の内部から多少の研削屑を吹き出すことができるが、ポーラス板の内部に大部分の研削屑が残ってしまう。特に、研削屑は、板状ワークの外縁付近のポーラス板の外周側から入り込むため、ポーラス板の外周側に多くの研削屑が溜まっていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ポーラス板の内部に入り込んだ研削屑を効果的に除去できるチャックテーブル、研削装置を提供することを目的とする。

本発明のチャックテーブルは、板状ワークを保持するチャックテーブルであって、上面の保持面で板状ワークを吸引保持する円板状のポーラス板と、該保持面だけが上方に開放されて該ポーラス板の側面と下面を囲繞するように該ポーラス板が嵌め込まれる枠体とで構成され、該枠体は、中央に貫通形成され該ポーラス板と吸引源とを連通する吸引孔と、該ポーラス板の側面に接する該枠体の内側面から水を供給する供給口と、該枠体の内部に形成し該供給口と供給源とを連通する供給路と、を備え、該ポーラス板の側面から水を進入させる。

この構成によれば、吸引孔によってポーラス板全体が負圧にされた状態で、枠体の内側面の供給口からポーラス板の内部に水が供給される。これにより、ポーラス板の内部に溜まった研削屑が水に押し流されて、水と共に研削屑が吸引孔に吸引されてポーラス板の内部に入り込んだ研削屑が除去される。特に、ポーラス板の外周側に研削屑が溜まり易いが、枠体の内側面に供給口が形成されているため、ポーラス板の外周側の研削屑が効果的に除去される。

本発明の研削装置は、上記のチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段と、該保持手段が保持する板状ワークに研削砥石を当接させ研削する研削手段とを備える研削装置であって、該保持手段は、該チャックテーブルの該供給路と該供給源とを接続する供給配管と、該供給配管に配設される流量調整バルブとを備え、該ポーラス板と吸引源を連通させ板状ワークを吸引保持すると共に、該供給源から供給する水を該流量調整バルブで調整し、該枠体の内側面の該供給口から供給する水が該ポーラス板の側面から内部に進入し、該ポーラス板の中央の該吸引孔から吸引され、該ポーラス板の内部に進入した研削屑を吸引除去することを特徴とする。

本発明によれば、枠体の内側面からポーラス板に水を供給して、水と共に研削屑を吸引することで、ポーラス板の内部に入り込んだ研削屑を効果的に除去することができる。

本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。本実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。本実施の形態に係るチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段の模式図である。本実施の形態に係るチャックテーブルの洗浄動作の説明図である。比較例に係るチャックテーブルの洗浄動作の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る研削装置は、図１に示すように研削加工専用の装置構成に限定されず、例えば、研削加工、研磨加工、洗浄加工等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。また、本実施の形態においては、本発明を研削装置のチャックテーブルに適用した例について説明するが、この構成に限定されない。本発明は、チャックテーブルを有する加工装置に適用可能であり、例えば、研磨装置や研削装置のチャックテーブルにも適用可能である。

図１に示すように、研削装置１は、円形の板状ワークＷが保持されたチャックテーブル１７と研削手段１６の研削砥石３５とを相対回転させることで、板状ワークＷを所定の厚みまで研削するように構成されている。また、研削装置１は、板状ワークＷの研削加工後に不図示の洗浄装置によってチャックテーブル１７の表面に純水を噴射することで、チャックテーブル１７の表面に付着した研削屑を洗い流すように構成されている。研削装置１では、このような定期的なチャックテーブル１７の洗浄によって、研削屑に起因したチャックテーブル１７の吸引力の低下が抑えられている。

なお、板状ワークＷとしては、シリコンウェーハ（Ｓｉ）、ガリウムヒソ（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体基板、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性基板、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（ＴＴＶ: ＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）が要求される各種加工基板を用いてもよい。なお、ここでいう平坦度とは、板状ワークＷの被研削面を基準面として厚み方向を測定した高さのうち、最大値と最小値との差を示している。

研削装置１の基台１１の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成され、この開口はチャックテーブル１７と共に移動可能な移動板１２及び蛇腹状の防水カバー１３により覆われている。防水カバー１３の下方には、チャックテーブル１７をＸ軸方向に移動させる不図示のボールねじ式の移動機構が設けられている。チャックテーブル１７の表面には、多孔質のポーラス板４１によって板状ワークＷを吸着する保持面４２が形成されている。保持面４２は、チャックテーブル１７内の流路を通じて吸引源７５に接続されており、保持面４２に生じる負圧によって板状ワークＷが吸引保持される。なお、チャックテーブル１７の詳細は後述する。

基台１１上の開口の後方にはコラム１４が立設されており、コラム１４には研削手段１６を上下動させる移動機構１５が設けられている。移動機構１５は、コラム１４に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール２１と、一対のガイドレール２１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル２２とを有している。Ｚ軸テーブル２２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ２３が螺合されている。そして、ボールネジ２３の一端部に連結された駆動モータ２４によりボールネジ２３が回転駆動されることで、研削手段１６がガイドレール２１に沿ってＺ軸方向に移動される。

研削手段１６は、ハウジング２５を介してＺ軸テーブル２２の前面に取り付けられており、円筒状のスピンドル３１の下端にマウント３２を設けて構成されている。スピンドル３１には径方向に広がるフランジ３３が設けられ、フランジ３３を介してハウジング２５に研削手段１６が支持される。マウント３２の下面には、複数の研削砥石３５が環状に配置された研削ホイール３４が装着されている。複数の研削砥石３５は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。

このように構成された研削装置１では、スピンドル３１によって研削ホイール３４がＺ軸回りに回転されながら、研削手段１６がチャックテーブル１７に近づけられる。そして、板状ワークＷに研削水が供給され、研削砥石３５が板状ワークＷに当接（回転接触）させることで、研削砥石３５と板状ワークＷとが相対的に摺動されて板状ワークＷが研削される。研削中は、不図示のハイトゲージによって板状ワークＷの厚みがリアルタイムに測定されており、ハイトゲージの測定結果が目標の仕上げ厚みに近付くように研削手段１６の送り量が制御されている。

ところで、上記したように研削装置１ではチャックテーブル１７の洗浄が定期的に実施されるが、純水の噴射やブラシ洗浄等によって保持面４２付近の研削屑が除去されるだけで、多孔質のポーラス板４１（図２参照）の内部に入り込んだ研削屑までは除去しきれない。このため、チャックテーブル１７の表面洗浄だけでは、ポーラス板４１の内部に溜まった研削屑により、チャックテーブル１７の吸引力が低下するおそれがある。そこで、本実施の形態では、チャックテーブル１７の内部でポーラス板４１の側面から水を供給して、水に押し流された研削屑を吸引源７５に吸引させてポーラス板４１の内部を洗浄している。

以下、図２及び図３を参照して、チャックテーブルについて詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。図３は、本実施の形態に係るチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段の模式図である。なお、図２Ａは、ポーラス板を取り外したチャックテーブルを上方から見たときの斜視図を示し、図２Ｂは、チャックテーブルを下方から見たときの斜視図を示している。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、チャックテーブル１７は、表面中央に円形凹部４３が形成された枠体４４に、円板状のポーラス板４１を取り付けて構成されている。枠体４４の円形凹部４３は、ポーラス板４１の厚みと同一の深さの底面５１と、ポーラス板４１の外径と同一の内径の内側面５２を有している。円形凹部４３にポーラス板４１が嵌め込まれると、ポーラス板４１の上面だけが枠体４４から上方に開放され、ポーラス板４１の側面５８と下面５９とが枠体４４の底面５１及び内側面５２に囲繞される。チャックテーブル１７には、円形凹部４３に嵌め込まれたポーラス板４１の上面によって板状ワークＷを吸引保持する保持面４２が形成される。

円形凹部４３の底面５１には、ポーラス板４１と吸引源７５（図１参照）とを連通させる吸引孔５３が貫通形成されている。また、円形凹部４３の底面５１中央には、吸引孔５３を径方向に通る直線状の浅溝５４と、直線状の浅溝５４を直径とする円形の浅溝５５とが形成されている。これら浅溝５４、５５が円形凹部４３の底面５１に形成されることで、円形凹部４３の底面５１の吸引エリアが拡張されている。円形凹部４３の内側面５２には、ポーラス板４１の側面５８に水を供給する複数の供給口５６が周方向に等間隔で形成されている。複数の供給口５６は、円形凹部４３の内側面５２に形成されることで、チャックテーブル１７の中央に向けられている。

図３に示すように、保持手段１８は、チャックテーブル１７を用いて板状ワークＷを保持しており、後述する供給配管８４や流量調整バルブ８６等を備えて構成されている。チャックテーブル１７は、枠体４４の下面に固定された回転軸４５を介して支持台４６に支持されている。また、回転軸４５の側方には、チャックテーブル１７の回転駆動源となるモータ６１が設けられている。チャックテーブル１７の回転軸４５には大径のプーリ６２が取り付けられており、モータ６１の出力軸には小径のプーリ６３が取り付けられている。そして、大径のプーリ６２及び小径のプーリ６３に伝達ベルト６４が架け渡されることで、モータ６１の駆動力が伝達ベルト６４を介して回転軸４５に伝達され、チャックテーブル１７がＺ軸回りに回転される。

回転軸４５及び支持台４６には、チャックテーブル１７の底面５１の吸引孔５３を吸引源７５に連通させる吸引路７１、７２が形成されている。また、支持台４６には、吸引路７１、７２と吸引源７５を接続させる吸引配管７３が繋げられている。吸引配管７３には、ポーラス板４１と吸引源７５の間で吸引状態と非吸引状態を切り替える吸引バルブ７４が設けられている。吸引バルブ７４が開かれると、吸引孔５３、吸引路７１、７２を通じてポーラス板４１が吸引源７５に連通され、ポーラス板４１（保持面４２）に板状ワークＷが吸引保持される他、供給口５６からポーラス板４１に供給された水が吸引源７５に吸引される。

チャックテーブル１７、回転軸４５、支持台４６には、チャックテーブル１７の内側面５２の複数の供給口５６を水の供給源８７に連通させる供給路８１、８２、８３が形成されている。また、支持台４６には、供給路８１、８２、８３と供給源８７を接続させる供給配管８４が繋げられている。供給配管８４には、供給口５６からの水の供給量を計測するオリフィス型の流量計８５と、流量計８５の計測結果に応じて供給量を調整する流量調整バルブ８６が設けられている。流量調整バルブ８６は、例えば、吸引源７５の吸引量以下になるように、供給源８７からの水の供給量が調整されている。

この場合、チャックテーブル１７上に板状ワークＷの保持されていない状態では、吸引源７５の吸引量が最大になるため、この最大の吸引量を超えないように流量調整バルブ８６で水の供給量が調整されている。これにより、水が供給過多になることがなく、チャックテーブル１７に板状ワークＷが載置された状態で、保持面４２を負圧状態に維持することができる。なお、チャックテーブル１７上に板状ワークＷを吸引保持できれば、吸引源７５の吸引量以上に水が供給されてもよい。

チャックテーブル１７では、円形凹部４３（図２参照）の内側面５２に接したポーラス板４１の側面５８に複数の供給口５６から水が供給される。ポーラス板４１の側面５８から多孔質の微細な孔に水が入り込むと、ポーラス板４１の内部に溜まった研削屑が水に押し流される。そして、チャックテーブル１７の底面５１中央の吸引孔５３から水と共に研削屑が引き込まれて、研削屑を含む水が吸引源７５に吸引される。これにより、ポーラス板４１の内部に溜まった研削屑も、ポーラス板４１から良好に取り除かれる。なお、ポーラス板４１に供給される水は、ポーラス板４１の洗浄用の水であればよく、例えば純水が用いられる。

図４及び図５を参照して、チャックテーブルの洗浄動作について説明する。図４は、本実施の形態に係るチャックテーブルの洗浄動作の説明図である。図５は、比較例に係るチャックテーブルの洗浄動作の説明図である。なお、比較例に係るチャックテーブルは、ポーラス板の内部洗浄用の供給口を有さない点で、本実施の形態に係るチャックテーブルと相違している。

図４Ａに示すように、本実施の形態に係るチャックテーブル１７に板状ワークＷが載置されると、枠体４４の吸引孔５３からの吸引力によってポーラス板４１が負圧にされて板状ワークＷが保持面４２に保持される。研削ホイール３４がＺ軸回りに回転されながらチャックテーブル１７に近づけられ、研削砥石３５が板状ワークＷに回転接触されることで板状ワークＷが研削される。このとき、研削時に生じる微細な研削屑８８は、板状ワークＷの外縁付近の保持面４２上に付着するだけでなく、板状ワークＷの外縁付近からポーラス板４１の内部に入り込むため、ポーラス板４１の外周側に多くの研削屑８８が溜まり始める。

図４Ｂに示すように、板状ワークＷの研削が終了すると、ポーラス板４１が負圧に維持された状態で、枠体４４の内側面５２の供給口５６からポーラス板４１の外周側に水が供給される。これにより、水がポーラス板４１の微細な孔に入り込み、ポーラス板４１の外周側に溜まった研削屑８８が水によってポーラス板４１の中央に向かって押し流される。水と共に研削屑８８がポーラス板４１の中央まで流されると、水と研削屑８８が中央の吸引孔５３から吸引される。このように、ポーラス板４１の内部に外周側から中心に向かう水の流れが形成され、ポーラス板４１の外周側の研削屑８８が効果的に除去される。

なお、上記したように、供給口５６から供給される水は、ポーラス板４１の上面に板状ワークＷを載置しない状態で吸引した時の吸引量より少ない供給量が望ましい。それにより、ポーラス板４１から板状ワークＷを離間させることなくポーラス板４１の内部の外周側の研削屑８８を吸引除去する事ができる。このような構成でも、ポーラス板４１の外周側から中心に向かう水の流れが形成され、ポーラス板４１の外周側の研削屑８８が効果的に除去される。また、ポーラス板４１の上面に板状ワークＷを載置しない状態では、供給口５６から供給する水の量は上記のように限定されない。例えば、吸引量よりも水の供給量を増やすことによって、ポーラス板４１の中心に向かう水の流れを形成しつつ、ポーラス板４１の外周側はポーラス板４１の上面に研削屑８８を排出させることができる。

図４Ｃに示すように、ポーラス板４１の洗浄が終了すると、搬送手段９１がチャックテーブル１７に近づけられて、搬送手段９１の搬送パッド９２によってチャックテーブル１７上の板状ワークＷが保持される。また、チャックテーブル１７の吸引が解除されて、吸引孔５３からエアーと水の混合水がポーラス板４１に供給されると共に、供給口５６からポーラス板４１に水が供給される。これにより、チャックテーブル１７の保持面４２から混合水が溢れ出て保持面４２から板状ワークＷが浮上され、チャックテーブル１７から搬送パッド９２に板状ワークＷが受け渡される。

一方、図５Ａに示すように、比較例に係るチャックテーブル９５においても、本実施の形態のチャックテーブル１７（図４参照）と同様に板状ワークＷが保持されて、研削砥石３５が板状ワークＷに回転接触されることで板状ワークＷが研削される。そして、研削時に生じる微細な研削屑８８が、板状ワークＷの外縁付近の保持面４２上に付着するだけでなく、板状ワークＷの外縁付近からポーラス板４１の内部に入り込む。このため、ポーラス板４１の外周側には多くの研削屑８８が溜まっている。

図５Ｂに示すように、板状ワークＷの研削が終了した直後は、枠体４４の吸引孔５３からの吸引力によってポーラス板４１が負圧に維持されている。しかしながら、ポーラス板４１の外周側の研削屑８８が、ポーラス板４１内に生じる吸引力によって吸引孔５３に引き込まれることがない。よって、ポーラス板４１の外周側には多くの研削屑８８が残ったままであり、保持面４２の外周側における板状ワークＷに対する吸引力が低下している。

そして、図５Ｃに示すように、搬送手段９１がチャックテーブル９５に近づけられて、搬送パッド９２によってチャックテーブル９５上の板状ワークＷが保持される。また、チャックテーブル９５の吸引が解除されて、吸引孔５３からエアーと水の混合水がポーラス板４１に供給される。これにより、チャックテーブル９５の保持面４２から混合水が溢れ出て、保持面４２から板状ワークＷが浮上され、チャックテーブル９５から搬送パッド９２に板状ワークＷが受け渡される。このとき、混合水と共にポーラス板４１の一部の研削屑８８が保持面４２から排出されるが、大部分の研削屑８８が排出されずにポーラス板４１の外周側に残っている。このように、比較例に係るチャックテーブル９５では、ポーラス板４１の内部の研削屑８８を十分に取り除くことができない。

以上のように、本実施の形態に係るチャックテーブル１７によれば、吸引孔５３によってポーラス板４１全体が負圧にされた状態で、枠体４４の内側面５２の供給口５６からポーラス板４１の内部に水が供給される。これにより、ポーラス板４１の内部に溜まった研削屑８８が水に押し流されて、水と共に研削屑８８が吸引孔５３に吸引されてポーラス板４１の内部に入り込んだ研削屑８８が除去される。特に、ポーラス板４１の外周側に研削屑８８が溜まり易いが、枠体４４の内側面５２に供給口５６が形成されているため、ポーラス板４１の外周側の研削屑８８が効果的に除去される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

例えば、上記した本実施の形態では、枠体４４の内側面５２の複数の供給口５６からポーラス板４１の側面５８の数箇所に水が供給される構成にしたが、この構成に限定されない。枠体４４の内側面５２に複数の供給口５６を連ねるように環状の浅溝を形成して、供給口５６から浅溝に流れ込んだ水がポーラス板４１の側面５８の全周に供給される構成にしてもよい。

また、上記した本実施の形態では、複数の供給口５６が枠体４４の内側面５２の高さ方向の中間位置に形成されたが、この構成に限定されない。複数の供給口５６は、枠体４４の内側面５２に形成されていればよく、研削屑８８がポーラス板４１の上側から溜まり始めるので、内側面５２の上側に形成されてもよい。

また、上記した本実施の形態では、ポーラス板４１の内部を洗浄する構造を設けた研削用のチャックテーブル１７について説明したが、この構成に限定されない。例えば、切削用のチャックテーブルにポーラス板の内部を洗浄する構造を設けてもよい。

以上説明したように、本発明は、ポーラス板の内部に入り込んだ研削屑を効果的に除去できるという効果を有し、特に、ポーラス板の外周側に研削屑が溜まり易いチャックテーブルに有用である。

１研削装置
１６研削手段
１７チャックテーブル
４１ポーラス板
４２保持面
４４枠体
５３吸引孔
５６供給口
５８ポーラス板の側面
５９ポーラス板の下面
７５吸引源
８１、８２、８３供給路
８４供給配管
８６流量調整バルブ
８７供給源
８８研削屑
Ｗ板状ワーク

Claims

板状ワークを保持するチャックテーブルであって、
上面の保持面で板状ワークを吸引保持する円板状のポーラス板と、該保持面だけが上方に開放されて該ポーラス板の側面と下面を囲繞するように該ポーラス板が嵌め込まれる枠体とで構成され、
該枠体は、中央に貫通形成され該ポーラス板と吸引源とを連通する吸引孔と、該ポーラス板の側面に接する該枠体の内側面から水を供給する供給口と、該枠体の内部に形成し該供給口と供給源とを連通する供給路と、を備え、該ポーラス板の側面から水を進入させるチャックテーブル。
請求項１記載のチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段と、該保持手段が保持する板状ワークに研削砥石を当接させ研削する研削手段とを備える研削装置であって、
該保持手段は、
該チャックテーブルの該供給路と該供給源とを接続する供給配管と、該供給配管に配設される流量調整バルブとを備え、
該ポーラス板と吸引源を連通させ板状ワークを吸引保持すると共に、該供給源から供給する水を該流量調整バルブで調整し、
該枠体の内側面の該供給口から供給する水が該ポーラス板の側面から内部に進入し、該ポーラス板の中央の該吸引孔から吸引され、該ポーラス板の内部に進入した研削屑を吸引除去することを特徴とする研削装置。