JP6479585B2

JP6479585B2 - 支持ユニット

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Publication number: JP6479585B2
Application number: JP2015120084A
Authority: JP
Inventors: 聡山中
Original assignee: Disco Corp
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Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-06-15
Also published as: JP2017001160A

Description

本発明は、荷重に対する剛性を調節できる支持ユニットに関する。

チャックテーブルが保持する板状ワークに回転する研削砥石を当接させて板状ワークを研削する研削装置では、高精度に均一な厚みの板状ワークを形成するために、研削砥石を板状ワークに押し付ける押し付け力に対する剛性を高めている。

また、研削砥石の研削面とチャックテーブルの保持面とが平行になるように調節することで、板状ワークを均一な厚みに形成することが可能となるため、研削砥石の研削面とチャックテーブルの保持面とが平行になるように調節するための調節部を備える研削装置がある（例えば、特許文献１参照）。上記研削装置では、押し付け力によって研削砥石を板状ワークに押し付けても、調節部が調節した平行状態を維持できる剛性を備えることで、板状ワークを高精度に均一な厚みに研削することが可能となる。

しかし、装置の剛性を高くすると、研削砥石に含まれる砥粒が板状ワークに接触した際の衝撃を緩和できず、研削ホイールの回転速度を上げて高速で研削する場合（例えば、粗研削をする場合）に板状ワークのエッジ部分にクラックが生じやすくなる。そして、粗研削後に、小さな砥粒が含まれる仕上げ研削用の研削砥石で板状ワークを研削すると、砥粒が板状ワークに押し付けられクラックに入ることで、クラックを起点として板状ワークが割れる場合がある。また、砥粒が板状ワークに強く押し付けられて研削されるため、板状ワークの被研削面が最終的に粗く形成される傾向がある。このような現象を回避するために、研削手段に備えるスピンドルに対してエアを供給しエアの圧力調節により装置剛性を調節する研削装置（例えば、特許文献２参照）や、研削ホイールに接続されるマウントと研削ホイールとの間にゴム板を挟むことで装置剛性を調節する研削装置（例えば、特許文献３参照）がある。

特許４４１６０９８号公報特開２００９−２４８２６７号公報特開２００５−３３５０１４号公報

しかし、上記特許文献２に記載されている研削装置では、エアの圧力を低下させることで剛性を低くした場合に、スピンドルがスピンドルハウジングとの間で齧る等の問題が発生しうる。また、上記特許文献３に記載されている研削装置では、ゴム板の硬度調節が難しいことから装置剛性を自在に調節することが難しいという問題がある。このような問題は、荷重がかかる加工装置であれば、研削装置以外の他の装置においても同様に生じうる。

そこで、装置に剛性を調節する調節部を備える場合においては、調節部が装置の他の構成に悪影響を与えることなく、かつ調節部により剛性を自在に調節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、荷重に対する剛性を調節できる支持ユニットであって、隙間を形成して平行に配設される上板と下板と、該上板と該下板とのそれぞれの左右端同士を連結する連結部と、該隙間に嵌合し左右に対称移動する第１の支持部と第２の支持部と、該第１の支持部と該第２の支持部とを左右に対称移動させる移動手段と、を備え、該移動手段により該第１の支持部と該第２の支持部との間の距離を変更して剛性を調節する支持ユニットである。

さらに、前記第１の支持部は第１の雄ねじであり、前記第２の支持部は該第１の雄ねじとは回転方向が逆になるように形成される第２の雄ねじであり、該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとの中心軸には多角柱形状の回転軸挿入孔が軸方向に貫通して形成され、前記上板の下面と前記下板の上面とには、該第１の雄ねじに対応した第１の雌ねじ溝と、該第２の雄ねじに対応した第２の雌ねじ溝とをそれぞれ備え、前記移動手段は、該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとを同時に回転させる回転手段であって、該回転手段は、該第１の雄ねじ及び該第２の雄ねじの該回転軸挿入孔に挿入する多角柱形状の回転軸と、該回転軸を回転させる回転部とを備え、該回転部により該回転軸を回転させ該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとを同時に回転させて対称移動させることにより、該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとの間の距離を変更して剛性を調節するものとすると好ましい。

または、前記上板の下面と前記下板の上面とをスライド面として、前記第１の支持部と前記第２の支持部とは該スライド面に接して左右に対称移動し、前記移動手段は、該第１の支持部に結合する第１の雌ねじナットと、該第２の支持部に結合し該第１の雌ねじナットと回転方向が逆になるように形成される第２の雌ねじナットと、該第１の雌ねじナットを螺入させる第１のボールネジと、該第２の雌ねじナットを螺入させる第２のボールネジと、該第１のボールネジと該第２のボールネジとを同時に回転させる回転部と、を備え、該回転部により該第１のボールネジと該第２のボールネジとを同時に回転させ、該第１の支持部と該第２の支持部とを対称移動させて該第１の支持部と該第２の支持部との間の距離を変更して剛性を調節するものとすると好ましい。

本発明に係る支持ユニットは、隙間を形成して平行に配設される上板と下板と、上板と下板とのそれぞれの左右端同士を連結する連結部と、隙間に嵌合し左右に対称移動する第１の支持部と第２の支持部と、第１の支持部と第２の支持部とを左右に対称移動させる移動手段とを備えたことで、移動手段により第１の支持部と第２の支持部との間の距離を変更して剛性を調節することが可能となる。そして、支持ユニットによって剛性を調節することができることから、例えばこの支持ユニットを研削装置において被加工物を保持するチャックテーブルに搭載した場合は、研削装置による研削を行う際の加工条件、研削対象となるウエーハの材質及び研削砥石の種類等に応じて、支持ユニットを備える研削装置を最適な剛性に調節した状態で研削加工を行うことが可能となる。例えば、研削装置でウエーハを研削する場合に、ウエーハの研削開始時に剛性を低くすることで、研削砥石中の砥粒がウエーハに接触する時の衝撃を緩和して、ウエーハにチッピングやクラックが生じるのを防ぐことが可能となる。また、その後、高速でウエーハを粗研削する際には、剛性を高くすることで、高荷重で研削することで高速の研削が可能となる。さらに、例えば、粗研削後にウエーハを仕上げ研削する際には、剛性を低くすることで、ウエーハの被研削面をより滑らかに仕上げることが可能となる。

さらに、第１の支持部は第１の雄ねじであり、第２の支持部は第１の雄ねじとは回転方向が逆になるように形成される第２の雄ねじであり、第１の雄ねじと第２の雄ねじとの中心軸には多角柱形状の回転軸挿入孔が軸方向に貫通して形成され、上板の下面と下板の上面とには、第１の雄ねじに対応した第１の雌ねじ溝と、第２の雄ねじに対応した第２の雌ねじ溝とをそれぞれ備え、移動手段は、第１の雄ねじと第２の雄ねじとを同時に回転させる回転手段であって、回転手段は、第１の雄ねじ及び第２の雄ねじの回転軸挿入孔に挿入する多角柱形状の回転軸と、該回転軸を回転させる回転部とを備えるものとしたことで、回転部により回転軸を回転させ第１の雄ねじと第２の雄ねじとを同時に回転させ対称移動させて第１の雄ねじと第２の雄ねじとの間の距離を変更することにより、荷重に対する剛性を調節することが可能となる。そして、支持ユニットによって剛性を調節することができることから、例えば研削装置による研削を行う際の加工条件、研削対象となるウエーハの材質及び研削砥石の種類等によって、支持ユニットを備える研削装置を最適な剛性に調節した状態で研削加工を行うことが可能となる。

また、上板の下面と下板の上面とをスライド面として、第１の支持部と第２の支持部とはスライド面に接して左右に対称移動し、移動手段は、第１の支持部に結合する第１の雌ねじナットと、第２の支持部に結合し第１の雌ねじナットと回転方向が逆になるように形成される第２の雌ねじナットと、第１の雌ねじナットを螺入させる第１のボールネジと、第２の雌ねじナットを螺入させる第２のボールネジと、第１のボールネジと第２のボールネジとを同時に回転させる回転部とを備えるものとしたことで、回転部により第１のボールネジと第２のボールネジとを同時に回転させ、第１の支持部と該第２の支持部とを対称移動させて第１の支持部と第２の支持部との間の距離を変更して剛性を調節することが可能となる。そして、支持ユニットによって剛性を調節することができることから、例えば研削装置による研削を行う際の加工条件、研削対象となるウエーハの材質及び研削砥石の種類等に応じて、支持ユニットを備える研削装置を最適な剛性に調節した状態で研削加工を行うことが可能となる。

実施形態１の支持ユニットの斜視図である。実施形態２の支持ユニットの正面図である。実施形態２の支持ユニットの平面図である。実施形態３の支持ユニットの斜視図である。実施形態２の支持ユニットを備えた研削装置により、ウエーハを研削している状態を示す断面図である。研削開始当初の支持ユニットの状態を示す断面図である。図７（Ａ）は、支持ユニットにより剛性を低くした状態を示す断面図である。図７（Ｂ）は、支持ユニットにより剛性を高くした状態を示す断面図である。図８（Ａ）は、支持ユニットにより剛性を高くした状態を示す断面図である。図８（Ｂ）は、支持ユニットにより剛性を低くした状態を示す断面図である。

（実施形態１）
図１に示す支持ユニット１Ａは、本発明に係る支持ユニットの一実施形態であり、隙間Ｓ１を形成して平行に配設される上板１０と下板１１と、上板１０と下板１１とのそれぞれの左右端同士を連結する連結部１２０及び連結部１２１と、隙間Ｓ１に嵌合し左右に対称移動する第１の支持部である第１の雄ねじ２０と第２の支持部である第２の雄ねじ２１と、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とを左右に対称移動させる移動手段である回転手段３０とを備える。

下板１１の上方には、下板１１の上面１１ａと上板１０の下面１０ｂとが対向するようにして上板１０が長手方向（Ｘ軸方向）をそろえて平行に配設され、上板１０と下板１１との間には所定幅の隙間Ｓ１が形成される。下板１１と上板１０とは、例えば、一定の弾性を備える鋼板等で形成され、同一の大きさに形成されている。隙間Ｓ１のＺ軸方向の幅Ｌ１は、下板１１の上面１１ａから上板１０の下面１０ｂまでの距離である。幅Ｌ１は、第１の支持部である第１の雄ねじ２０と第２の支持部である第２の雄ねじ２１とが、上面１１ａと下面１０ｂとにそれぞれ嵌合できるように定められ、かつ支持ユニット１Ａにより調節する剛性の大きさを考慮して適宜変更して定められる。

例えば、上板１０の短手方向（Ｙ軸方向）に延びる中心線１０ｏで上板の下面１０ｂを２つに区分けした場合に、中心線１０ｏから−Ｘ方向にある下面１０ｂには、第１の雄ねじ２０に対応した第１の雌ねじ溝１３が形成されている。また、中心線１０ｏから＋Ｘ方向にある下面１０ｂには、第２の雄ねじ２１に対応した第２の雌ねじ溝１４が形成されている。また、下板１１の短手方向（Ｙ軸方向）に延びる中心線１１ｏで下板１１の上面１１ａを２つに区分けした場合に、中心線１１ｏから−Ｘ方向にある上面１１ａには、第１の雌ねじ溝１３が形成されている。また、中心線１１ｏから＋Ｘ方向にある上面１１ａには、第２の雌ねじ溝１４が形成されている。

上板１０と下板１１との長手方向のそれぞれの左端（−Ｘ方向側端）及び右端（＋Ｘ方向側端）には、連結部１２０及び連結部１２１がそれぞれ配設され、上板１０の左端は下板１１の左端と連結部１２０によって連結され、上板１０の右端は下板１１の右端と連結部１２１によって連結される。連結部１２０の中央部には、例えば、雄ねじ２０の直径以上の径を備える貫通孔１２０ａが形成されており、雄ねじ２０は貫通孔１２０ａを通り隙間Ｓ１に出入り可能となっている。連結部１２１の中央部には、例えば、雄ねじ２１の直径以上の径を備える貫通孔１２１ａが形成されており、雄ねじ２１は貫通孔１２１ａを通り隙間Ｓ１に出入り可能となっている。なお、図１に示すように、貫通孔１２０ａには、第１の雄ねじ２０に対応し第１の雌ねじ溝１３に繋がる雌ねじ溝１２０ｂが形成されると好ましい。また、貫通孔１２１ａには、第２の雄ねじ２１に対応し第２の雌ねじ溝１４に繋がる雌ねじ溝１２１ｂが形成されると好ましい。

第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とは、例えば、高い弾性率を有する金属からなり、形状及び大きさが同一となっている。第１の雄ねじ２０は、軸方向がＸ軸方向である中心軸に、例えば四角柱形状に貫通形成される回転軸挿入孔２０ａを備える。第２の雄ねじ２１は、軸方向がＸ軸方向である中心軸に、例えば四角柱形状に貫通形成される回転軸挿入孔２１ａを備える。第１の雄ねじ２０及び第２の雄ねじ２１の直径は、隙間Ｓ１に嵌合できる大きさに定められ、かつ支持ユニット１Ａにより調節する剛性の大きさを考慮して適宜変更して定められる。

回転手段３０は、回転軸挿入孔２０ａと回転軸挿入孔２１ａとに挿入する一本の多角柱形状（四角柱形状）の回転軸３００と、回転軸３００を回転させる回転部３０１とを備える。回転軸３００は、例えば、軸方向がＸ軸方向であり、回転軸挿入孔２０ａと回転軸挿入孔２１ａとに嵌合する四角柱形状に形成されている。また、回転軸３００の先端には、回転部３０１が接続されている。回転部３０１は、例えば、図示しない制御部から送られるパルス信号により回転軸３００を所定の角度だけ回転させるパルスモータである。なお、回転軸３００の形状は、四角柱形状に限定されるものではなく、例えば、三角柱形状や六角柱形状であってもよい。また、回転部３０１は、パルスモータに限定されるものではなく、位置や速度を検出する検出機構を備えるサーボモータであってもよく、オペレータの手動により回転可能なハンドルでもよい。

回転手段３０により第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とを同時に回転させた場合に、第２の雄ねじ２１は第１の雄ねじ２０の回転方向とは逆の方向に回転するように形成される。すなわち、例えば、第１の雄ねじ２０の外側面には、第１の雄ねじ２０が＋Ｘ方向から見て反時計回りに回転した場合に第１の雄ねじ２０が＋Ｘ方向に移動するように形成されかつ第１の雌ねじ溝１３に螺合する雄ねじ山２０ｂが形成されている。また、第２の雄ねじ２１の外側面には、第２の雄ねじ２１が＋Ｘ方向から見て反時計回りに回転した場合に第２の雄ねじ２１が−Ｘ方向に移動するように形成されかつ第２の雌ねじ溝１４に螺合する雄ねじ山２１ｂが形成されている。

そして、例えば、回転部３０１が回転軸３００を＋Ｘ方向側から見て反時計回りに回転させた場合、第１の雄ねじ２０が回転し＋Ｘ方向に移動し、同時に第２の雄ねじ２１が回転し第１の雄ねじ２０が移動した距離と同一の距離だけ−Ｘ方向に移動する。

（実施形態２）
図２に示す支持ユニット１Ｂは、本発明に係る支持ユニットの一実施形態であり、実施形態１の支持ユニット１Ａの構成の一部を変更したものである。図２では、図１の支持ユニット１Ａと同様に構成される部位には図１と同一の符号を付している。支持ユニット１Ｂは、隙間Ｓ１を形成して平行に配設される上板１０と下板１１と、上板１０と下板１１とのそれぞれの左右端同士を連結させる連結する連結部１２４と、隙間Ｓ１に嵌合し左右に対称移動する第１の支持部である第１の雄ねじ２０と第２の支持部である第２の雄ねじ２１と、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とを左右に対称移動させる移動手段である回転手段３０とを備える。

本実施形態２における回転手段３０は、回転部３０１が、回転軸３００と一体となって形成されオペレータによる手動で回転させるハンドルとして構成されており、その他の構成要素は実施形態１における支持ユニット１Ａに備える回転手段３０と同一である。

図２に示すように連結部１２４は、例えば、縦断面が半リング状に形成されており、上板１０及び下板１１の左右端と一体となった状態で配設されている。また、連結部１２４の中央部には、例えば、回転軸３００の直径以上の径を備える貫通孔１２４ａが形成されている。

上板１０と下板１１とには、例えば、図示しない４つのねじ孔が、図１に示す第１の雌ねじ溝１３及び第２の雌ねじ溝１４の両脇に沿って厚み方向（Ｚ軸方向）に向かって貫通して形成されている。そして、図２及び図３に示すように、押し付けねじ１６が、バネ１６ａを上板１０の上面１０ａとの間に挟んだ状態で、この各ねじ孔に対して上面１０ａ側から螺入されている。また、図３に示すように、各押し付けねじ１６は、第１の雄ねじ２０及び第２の雄ねじ２１のＸ軸方向への移動を妨げない位置に配設されている。これにより、第１の雄ねじ２０及び第２の雄ねじ２１をＸ軸方向に移動させても上板１０と下板１１との距離（隙間Ｓ１）が変わることがない。また、例えば、研削装置に備えるチャックテーブルの下側に支持ユニット１Ｂを配設する場合等においては、支持ユニット１Ｂに対してＺ軸方向からチャックテーブルの重量による荷重がかかるため、押し付けねじ１６及びバネ１６ａを支持ユニット１Ｂから取り外した状態で支持ユニット１Ｂを用いてもよい。

例えば、上板１０の上面１０ａの中央部には支持柱１５ａが、下板１１の下面１１ｂ中央部には支持柱１５ｂがそれぞれ着脱可能に一つずつ装着されている。支持柱１５ａ及び支持柱１５ｂは、例えば、略正方形状の基台上に円柱が一体となった形で形成されており、支持ユニット１Ｂに対してＺ軸方向から加えられる力を上板１０及び下板１１の中央部に集約することができる。

（実施形態３）
図４に示す支持ユニット１Ｃは、本発明に係る支持ユニットの一実施形態であり、隙間Ｓ３を形成して平行に配設される上板１８と下板１９と、上板１８と下板１９とのそれぞれの左右端同士を連結する連結部２７と、隙間Ｓ３を形成する上板１８の下面１８ｂと下板１９の上面１９ａとをスライド面として隙間Ｓ３に嵌合しスライド面に接して左右に対称移動する第１の支持部２８及び第２の支持部２９と、第１の支持部２８と第２の支持部２９とを左右に対称移動させる移動手段３４と備える。

下板１９の上方には、下板１９の上面１９ａと上板１８の下面１８ｂとが対向するようにして上板１８が長手方向（Ｘ軸方向）をそろえて平行に配設され、上板１８と下板１９との間には所定幅の隙間Ｓ３が形成される。そして、上面１９ａと下面１８ｂとが、第１の支持部２８と第２の支持部２９とが接するスライド面となる。下板１９と上板１８とは、例えば、一定の弾性を備える鋼板等で形成され、同一の形状及び大きさに形成されている。上面１９ａと下面１８ｂとは、例えば、摩擦係数が低くなるように加工されていると好ましい。また、隙間Ｓ３のＺ軸方向の幅Ｌ３は、下板１９の上面１９ａから上板１８の下面１８ｂまでの距離であり、第１の支持部２８と第２の支持部２９とがスライド面となる上面１９ａと下面１８ｂとに嵌合できるように定められ、かつ支持ユニット１Ｃにより調節する研削剛性の大きさを考慮して適宜変更して定められる。

上板１８と下板１９との長手方向（Ｘ軸方向）のそれぞれの左端（−Ｘ方向側端）及び右端（＋Ｘ方向側端）には、それぞれ連結部２７が一つずつ配設され、上板１８の左端は下板１９の左端と連結部２７によって連結され、上板１８の右端は下板１９の右端と連結部２７によって連結される。

第１の支持部２８と第２の支持部２９とは、例えば、弾性率が高い金属からなり、共に外形が直方体形状であり、隙間Ｓ３に嵌合できる同一の大きさに形成されている。

移動手段３４は、例えば、第１の支持部２８に結合する第１の雌ねじナット３４０と、第２の支持部２９に結合し第１の雌ねじナット３４０と回転方向が逆に形成される第２の雌ねじナット３４１と、第１の雌ねじナット３４０を螺入させる第１のボールネジ３４２と、第２の雌ねじナット３４１を螺入させる第２のボールネジ３４３と、第１のボールネジ３４２と第２のボールネジ３４３とを同時に回転させる回転部３４４とを備える。

図４に示す第１の雌ねじナット３４０は、例えば、その側面が第１の支持部２８の側面に結合して配設されており、第２の雌ねじナット３４１は、例えば、その側面が第２の支持部２９の側面に結合して配設されている。また、第１の雌ねじナット３４０には、第１のボールネジ３４２が螺入されており、第２の雌ねじナット３４１には、第２のボールネジ３４３が螺入されている。第１のボールネジ３４２と第２のボールネジ３４３とは、同一の長さに形成されていると好ましい。

回転部３４４は、例えば、軸方向がＸ軸方向であるスピンドル３４４ａと、スピンドル３４４ａの一端に接続されスピンドル３４４ａを回転駆動するパルスモータ３４４ｂと、スピンドル３４４ａのもう一端に接続されたギア３４４ｃと、ギア３４４ｃに噛合し第１のボールネジ３４２と第２のボールネジ３４３とに接続するギア３４４ｄとを備え、図示しない制御部から所定量のパルス信号がパルスモータ３４４ｂに送られてパルスモータ３４４ｂがギア３４４ｃを回転させることに伴って、第１のボールネジ３４２と第２のボールネジ３４３とを同時に回転させる。なお、例えば、ギア３４４ｄは、下板１９の上面１９ａの短手方向（Ｙ軸方向）に延びる中心線１９ｏ上に配設されると好ましい。また、回転部３４４はギアを用いたものに限定されるものではなく、例えば、ベルトプーリ機構を用いたものであってもよい。

そして、回転部３４４により第１のボールネジ３４２と第２のボールネジ３４３とを同時に回転させた場合に、第２の雌ねじナット３４１は第１の雌ねじナット３４０の回転方向とは逆の方向に回転するように形成される。すなわち、例えば、第１のボールネジ３４２が＋Ｘ方向から見て反時計回りに回転した場合に、第１の雌ねじナット３４０は＋Ｘ方向に移動するように形成される。また、第２のボールネジ３４３が＋Ｘ方向から見て反時計回りに回転した場合に、第２の雌ねじナット３４１は−Ｘ方向に移動するように形成される。

そして、例えば、第１のボールネジ３４２が＋Ｘ方向側から見て反時計回りに回転した場合、第１のボールネジ３４２に螺入する第１の雌ねじナット３４０が＋Ｘ方向に移動するのに伴って、第１の支持部２８が第１の雌ねじナット３４０と同一方向に同一距離だけ移動する。また、第２のボールネジ３４３が＋Ｘ方向側から見て反時計回りに回転した場合、第２のボールネジ３４３に螺入する第２の雌ねじナット３４１が−Ｘ方向に移動するのに伴って、第２の支持部２９が第２の雌ねじナット３４１と同一方向に同一距離だけ移動する。

図１〜図４に示した支持ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃを搭載可能な装置として、例えば図５に示す研削装置５がある。図５に示す研削装置５は、チャックテーブル５３上に保持されたウエーハＷを、研削手段５５によって研削する装置であり、例えば、支持ユニット１Ｂを備えている。

ベース５０上には、チャックテーブル５３が、チャックテーブル５３の下側に配設された支持ユニット１Ｂに支持された状態で配設されている。チャックテーブル５３は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなりウエーハＷを吸着する吸着部５３０と、吸着部５３０を支持する枠体５３１とを備え、回転可能となっている。吸着部５３０は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５３０の露出面である保持面５３０ａに伝達されることで、保持面５３０ａ上でウエーハＷを吸引保持する。

ベース５０上にはコラム５０ａが立設されており、コラム５０ａの−Ｙ方向の側面には研削送り手段５４が配設されている。研削送り手段５４は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ５４０と、ボールネジ５４０と平行に配設された一対のガイドレール５４１と、ボールネジ５４０の上端に連結しボールネジ５４０を回動させるモータ５４２と、内部のナット５４３ａがボールネジ５４０に螺合し側部がガイドレール５４１に摺接する昇降ホルダ５４３とから構成され、モータ５４２がボールネジ５４０を回動させると、これに伴い昇降ホルダ５４３がガイドレール５４１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ５４３に保持された研削手段５５がＺ軸方向に研削送りされる。

研削手段５５は、例えば、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル５５０と、スピンドル５５０を回転駆動させるモータ５５１と、スピンドル５５０の下端に配設された円形状のマウント５５２と、マウント５５２の下面に着脱可能に接続された研削ホイール５５３とを備える。そして、研削ホイール５５３は、ホイール基台５５３ａと、ホイール基台５５３ａの底面に環状に複数配設された略直方体形状の研削砥石５５３ｂとを備える。そして、モータ５５１によりスピンドル５５０が回転駆動されるのに伴って研削ホイール５５３も回転し、研削砥石５５３ｂがウエーハＷに当接することでウエーハＷを研削する。

チャックテーブル５３の下側には、例えば、３つの支持ユニット１Ｂがチャックテーブル５３の周方向に一定の間隔をおいて配設されている。本実施形態においては、例えば、３つの支持ユニット１Ｂが正三角形を形成するように配設されている。なお、図５においては、１つの支持ユニット１Ｂ及び各支持ユニット１Ｂに備える図２に示した押し付けねじ１６及びバネ１６ａについては省略して示している。

例えば、図５に示すように、チャックテーブル５３の下側に配設された３つの支持ユニット１Ｂは、それぞれ上板１０に装着された支持柱１５ａがチャックテーブル５３の底面を支持するように配設されており、研削手段５５により加えられる−Ｚ方向の荷重及びチャックテーブル５３の重量を、支持柱１５ａを介して受け止める。すなわち、研削手段５５により加えられる−Ｚ方向の荷重及びチャックテーブル５３の重量は、主に上板１０の中央部を作用点として上板１０に作用する。

また、図５に示すように、配設された３つの支持ユニット１Ｂの内、１つの支持ユニット１Ｂは、下板１１に装着された支持柱１５ｂが支持台５１を介して研削装置５のベース５０上に配設されており、ベース５０から受ける抗力を支持柱１５ｂを介して受け止める。すなわち、ベース５０からの抗力は、主に上板１０の中央部を作用点として上板１０に作用する。

図５に示すように、例えば、配設された３つの支持ユニット１Ｂの内、２つの支持ユニット１Ｂは、それぞれの下板１１に装着された支持柱１５ｂが傾き調節部５２を介して研削装置５のベース５０上に配設されており、ベース５０から受ける抗力を支持柱１５ｂを介して受け止める。

傾き調節部５２は、例えば、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を備え支持柱１５ｂと螺合するねじ部５２０と、ねじ部５２０と接続されたカップリング５２１と、カップリング５２１を介してねじ部５２０と連結されたモータ５２２とを備え、モータ５２２がカップリング５２１を介してねじ部５２０を回動させると、これに伴い支持ユニット１ＢがＺ軸方向に往復移動し、チャックテーブル５３の水平面に対する傾きを調節する。

以下に図２及び図５〜図８を用いて、支持ユニット１Ｂを備える研削装置５によりウエーハを研削する場合の、研削装置５の動作及び支持ユニット１Ｂの動作について説明する。なお、図６〜図８においては、チャックテーブル５３の構成を簡略化して示している。

図５に示すウエーハＷは、例えば、外形が円形状の半導体ウエーハであり、ウエーハＷの表面Ｗａ上には、分割予定ラインによって区画された格子状の領域に多数のデバイスが形成されている。なお、ウエーハＷの形状及び種類は、本実施形態に限定されるものではない。

ウエーハＷの研削にあたっては、まず、ウエーハの表面Ｗａに図示しない保護テープが貼着されたウエーハＷが、裏面Ｗｂが上側になるようにチャックテーブル５３の保持面５３０ａ上に載置され、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面５３０ａに伝達されることにより、チャックテーブル５３が保持面５３０ａ上でウエーハＷを吸引保持する。

モータ５５１によりスピンドル５５０が回転駆動されるのに伴って研削ホイール５５３が回転する。また、研削手段５５が研削送り手段５４により−Ｚ方向へと送られ、研削ホイール５５３が−Ｚ方向へと降下していき、研削砥石５５３ｂがウエーハＷの裏面Ｗｂに当接することで研削加工が行われる。さらに、研削中は、チャックテーブル５３が回転するのに伴って、保持面５３０ａ上に保持されたウエーハＷも回転するので、研削砥石５５３ｂがウエーハＷの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。

ウエーハＷを所定の厚みに研削するにあたっては、比較的大きい砥粒を有する砥石を用いて粗研削を行った後、粗研削用の砥石よりも砥粒の小さい砥石を用いて仕上げ研削を行う。例えば、粗研削時は、研削手段５５の研削送り速度と研削ホイール５５３の回転速度とを比較的高速にしかつ剛性を高くする。そして、ウエーハＷが所望の厚みに近づいた後、剛性を低くして仕上げ研削を遂行しウエーハＷの裏面Ｗｂからダメージ層を除去し面粗さを小さくする。

最初に、ウエーハＷを粗研削する場合における支持ユニット１Ｂの動作について以下に説明する。研削開始時においては、例えば、図６に示すように、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１との距離が最大になるように、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１との位置を定める。この状態の支持ユニット１Ｂは、図７（Ａ）に示すように、支持柱１５ａを介して伝わる＋Ｚ方向からの研削荷重Ｆ１と支持柱１５ｂを介して伝わる−Ｚ方向からの抗力Ｆ２とに対して、上板１０及び下板１１が最大限に撓むことが可能となる。よって、チャックテーブル５３のＺ軸方向における研削荷重に対する剛性が低くなるため、図５に示す研削ホイール５５３が−Ｚ方向に下降し研削砥石５５３ａがウエーハＷの裏面Ｗｂに接触した時の衝撃を緩和することができ、ウエーハＷにチッピングやクラックが生じるのを防ぐことが可能となる。また、ウエーハの裏面に酸化膜が形成される場合は、従来は、研削送り速度を遅くして酸化膜を除去し、酸化膜が除去された後、研削送り速度を速くしていた。支持ユニットの剛性を低くすることで研削送り速度を遅くしなくとも酸化膜を研削する事が可能になる。

図５に示す研削砥石５５３ｂがウエーハＷに接触した後、研削手段５５の研削送り速度を上げて研削荷重を大きくしてウエーハＷを粗研削していく場合には、図７（Ａ）に示すように、例えば、回転部３０１により＋Ｙ方向から見て反時計回り方向（矢印Ｒ１方向）に回転軸３００を回転させる。回転軸３００の矢印Ｒ１方向の回転により第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とが同時に回転し、第１の雄ねじ２０は＋Ｙ方向へ移動し、第２の雄ねじ２１は−Ｙ方向へ移動する。

例えば、図７（Ｂ）に示すように、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とを支持柱１５ａ及び支持柱１５ｂの直下に至るまで移動させて、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１との距離が最小（例えば第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１が接触した状態）となるようにした後、回転部３０１の回転を停止する。この状態の支持ユニット１Ｂは、支持柱１５ａを介して伝わる＋Ｚ方向からの研削荷重Ｆ１と支持柱１５ｂを介して伝わる−Ｚ方向からの抗力Ｆ２に対して、上板１０及び下板１１が撓むことがほとんどなく力を吸収しない、すなわち、チャックテーブル５３のＺ軸方向における剛性が大きくなる。よって、図５に示す研削砥石５５３ｂからウエーハＷに対して伝わる研削荷重が逃げなくなるため、研削砥石５５３ｂをより強くウエーハＷに押し付けて高荷重で研削することで高速の研削が可能となる。

粗研削後にウエーハＷの仕上げ研削する際には、図８（Ａ）に示すように、例えば、回転部３０１により＋Ｙ方向から見て時計回り方向（矢印Ｒ２方向）に回転軸３００を回転させる。回転軸３００の矢印Ｒ２方向の回転により第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とが同時に回転し、第１の雄ねじ２０は−Ｙ方向へ移動し、第２の雄ねじ２１は＋Ｙ方向へ移動する。

例えば、図８（Ｂ）に示すように、第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とを移動させて両者の距離が最大となるようにした後、回転部３０１の回転を停止する。この状態の支持ユニット１Ｂは、支持柱１５ａを介して伝わる＋Ｚ方向からの研削荷重Ｆ１と支持柱１５ｂを介して伝わる−Ｚ方向からの抗力Ｆ２に対して、上板１０及び下板１１が最大限に撓むことが可能となる。よって、チャックテーブル５３のＺ軸方向における剛性が小さくなるため、ウエーハＷの裏面Ｗｂの面粗さを改善して仕上げることが可能となる。

上記のように、支持ユニット１Ｂは、回転部３００により回転軸３０１を回転させ第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１とを同時に回転させ対称移動させて第１の雄ねじ２０と第２の雄ねじ２１との間の距離を変更して剛性を調節することができる。そのため、支持ユニット１Ｂを備える研削装置５によってウエーハＷを研削する場合の加工条件や加工方法を考慮して、最適な剛性に調節した状態でウエーハＷの研削加工を行うことが可能となる。

なお、本発明に係る支持ユニット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。例えば、研削装置５には、支持ユニット１Ｂの代わりに支持ユニット１Ａ又は支持ユニット１Ｃを備えて、研削加工の条件が変わる場合等において、パルスモータ等からなる回転部３０１（又は回転部３４４）を図示しない制御部によって自動回転できるようにしてもよい。また、支持ユニットを、チャックテーブルの下方ではなく、例えば研削手段５５の内部に配設してもよい。

また、剛性の調整は、研削送り速度に応じて調節しても良い。研削送り速度が速い時は高剛性にし、研削送り速度が低い時は低剛性にする。
さらに、ウエーハＷの厚みに応じて調節しても良い。例えば、ウエーハＷの厚みが所定の厚みに達した時に剛性を弱くする。

１Ａ：支持ユニット
１０：上板１０ａ：上板の上面１０ｂ：上板の下面１０ｏ：中心線
１１：下板１１ａ：下板の上面１１ｂ：下板の下面１１ｏ：中心線
Ｓ１：隙間Ｌ１：幅１２０：連結部１２０ａ：貫通孔１２０ｂ：雌ねじ溝
１２１：連結部１２１ａ：貫通孔１２１ｂ：雌ねじ溝
１３：第１の雌ねじ溝１４：第２の雌ねじ溝
２０：第１の雄ねじ２０ａ：回転軸挿入孔２０ｂ：雄ねじ山
２１：第２の雄ねじ２１ａ：回転軸挿入孔２１ｂ：雄ねじ山
３０：回転手段３００：回転軸３０１：回転部
１Ｂ：支持ユニット
１２４：連結部１２４ａ：貫通孔
１５ａ：支持柱１５ｂ：支持柱
１６：押し付けねじ１６ａ：バネ
１Ｃ：支持ユニット
１８：上板１８ａ：上板の上面１８ｂ：上板の下面
１９：下板１９ａ：下板の上面１９ｂ：下板の下面１９ｏ：中心線
Ｓ３：隙間Ｌ３：幅２７：連結部
２８：第１の支持部２９：第２の支持部
３４：移動手段
３４０：第１の雌ねじナット３４１：第２の雌ねじナット３４２：第１のボールネジ
３４３：第２のボールネジ
３４４：回転部
３４４ａ：スピンドル３２４ｂ：パルスモータ３４４ｃ：ギア３４４ｄ：ギア
５：研削装置
５０：ベース５０ａ：コラム５１：支持台
５２：傾き調節部５２０：ねじ部５２１：カップリング５２２：モータ
５３：チャックテーブル５３０：吸着部５３０ａ：保持面５３１：枠体
５４：研削送り手段５４０：ボールネジ５４１ガイドレール５４２：モータ
５４３：昇降ホルダ：５４３ａ：ナット
５５：研削手段５５０：スピンドル５５１：モータ５５２：マウント
５５３：研削ホイール５５３ａ：ホイール基台５５３ｂ：研削砥石
Ｗ：ウエーハＷａ：ウエーハの表面Ｗｂ：ウエーハの裏面
Ｆ１：研削荷重Ｆ２：抗力

Claims

荷重に対する剛性を調節できる支持ユニットであって、
隙間を形成して平行に配設される上板と下板と、該上板と該下板とのそれぞれの左右端同士を連結する連結部と、該隙間に嵌合し左右に対称移動する第１の支持部と第２の支持部と、該第１の支持部と該第２の支持部とを左右に対称移動させる移動手段と、を備え、
該移動手段により該第１の支持部と該第２の支持部との間の距離を変更して剛性を調節する支持ユニット。
前記第１の支持部は第１の雄ねじであり、前記第２の支持部は該第１の雄ねじとは回転方向が逆になるように形成される第２の雄ねじであり、該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとの中心軸には多角柱形状の回転軸挿入孔が軸方向に貫通して形成され、
前記上板の下面と前記下板の上面とには、該第１の雄ねじに対応した第１の雌ねじ溝と、該第２の雄ねじに対応した第２の雌ねじ溝とをそれぞれ備え、
前記移動手段は、該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとを同時に回転させる回転手段であって、
該回転手段は、該第１の雄ねじ及び該第２の雄ねじの該回転軸挿入孔に挿入する多角柱形状の回転軸と、該回転軸を回転させる回転部とを備え、
該回転部により該回転軸を回転させ該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとを同時に回転させて対称移動させることにより、該第１の雄ねじと該第２の雄ねじとの間の距離を変更して剛性を調節する請求項１記載の支持ユニット。
前記上板の下面と前記下板の上面とをスライド面として、
前記第１の支持部と前記第２の支持部とは該スライド面に接して左右に対称移動し、
前記移動手段は、
該第１の支持部に結合する第１の雌ねじナットと、該第２の支持部に結合し該第１の雌ねじナットと回転方向が逆になるように形成される第２の雌ねじナットと、
該第１の雌ねじナットを螺入させる第１のボールネジと、該第２の雌ねじナットを螺入させる第２のボールネジと、該第１のボールネジと該第２のボールネジとを同時に回転させる回転部と、を備え、
該回転部により該第１のボールネジと該第２のボールネジとを同時に回転させ、該第１の支持部と該第２の支持部とを対称移動させて該第１の支持部と該第２の支持部との間の距離を変更して剛性を調節する請求項１記載の支持ユニット。