JP6858634B2 - 保持テーブル - Google Patents

Description

本発明は、加工対象となる円板ワークを保持することができる保持テーブルに関する。

従来、研削装置や研磨装置、切削装置において、加工対象となる円板ワークを保持するために保持テーブルが利用されている。ここで、研削装置では、保持テーブルに保持された円板ワークに対し、環状に配設された研削砥石を回転しながら当接させることにより円板ワークの研削加工が行われる。研削加工中、研削砥石の研削面に研削屑が詰まる目詰まりが生じると、研削面での研削能力が低下するため、かかる研削面に詰まった研削屑を除去するドレッシングが行われる（例えば、特許文献１参照）。かかるドレッシングは、円板ワークが硬い材質のとき、研削面に露出する砥粒が丸まる目潰れが生じる場合にも行われる。特許文献１において、ドレッシングは、研削中に、回転する研削砥石の研削面にドレッサーボードを押圧して実施される。

特開２０１１−１８９４５６号公報 特開２０１５−２０２５０号公報

しかしながら、特許文献１にあっては、ドレッサーボードの上面にて、回転する研削砥石の軌道上にあたる部分が溝状に削れてしまう。この状態でドレッシングを続けると、研削砥石の研削面だけでなく、研削砥石の側面もドレッシングによって削れてしまう。このため、ドレッシングが正常に行えなくなり、円板ワークに対する研削の加工精度が低下する、という問題がある。

かかる問題を解消するため、特許文献２では、ドレッサーボードを回転して対応しているが、この場合には、ドレッサーボード周りに回転手段等を設ける必要があり、そのための機構が複雑化してしまう、という問題がある。

また、保持テーブルにおいては、研削及びドレッシングにて上述の問題を解消できる他、研磨加工にて保持した円板ワークに対する研磨パッドの押し付け力を調整可能として正常に研磨を行えるようにする要望がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、構成の簡略化を図ることができ、保持した円板ワークの加工を正常化することができる保持テーブルを提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様の保持テーブルは、円板ワークを保持する保持テーブルであって、円板状の基台テーブルと、基台テーブルの中心軸に中心を一致させ基台テーブルの上に基台テーブルより小径で上面に円板ワークを保持する保持面を有するワーク保持テーブルと、ワーク保持テーブルの外側で基台テーブルの環状上面に配設される環状テーブルと、環状テーブルを昇降させる昇降手段と、環状テーブルを昇降方向に案内し、保持面の中心を中心に等角度で配設される複数のガイドと、を備え、昇降手段は、保持面の中心を中心に所定角度で配設される複数のピストンと、ピストンを昇降可能に収容する昇降室を有するケーシングと、を備え、基台テーブルは、環状上面に形成し昇降室にエアの供給または昇降室からエアを排出させる供給排気口と、供給排気口とエア供給源または供給排気口と吸引源とを連通する連通路とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、例えば、保持面で保持した円板ワークを研削する場合、環状テーブルの上面であって保持面の周りに環状のドレッシングボードを配設することができる。そして、昇降手段によってドレッシングボードに所定の押し上げる力が設定でき、研削中に研削砥石の研削面にドレッシングボードを接触させてドレッシングすることが可能となる。研削中は円板ワーク及び保持テーブルを回転するので、環状テーブル及びドレッシングボードも共に回転し、ドレッシングボードが溝状に削れることを回避することができる。これにより、ドレッシングを正常に行うことができ、ひいては、円板ワークの研削加工を正常に行うことができる。また、ドレッシングボードのための回転機構を省略でき、保持テーブルを用いた加工装置全体としての構成の簡略化を図ることができる。ここで、保持面で保持した円板ワークを研磨する場合、環状テーブルの上面であって保持面の周りに環状のリテーナリングを配設することができる。従って、昇降手段によってリテーナリングの押し上げる力を変えることで、研磨中に研磨パッドの押し付け力を調整でき、円板ワークの研磨加工の正常化に寄与することができる。

本発明によれば、環状テーブルにドレッシングボードを配設することで、保持テーブルと共にドレッシングボードを回転することが可能となる。これにより、ドレッシングボードのための回転機構を省略して構成の簡略化を図ることができ、ドレッシングボードが溝状に削れないようにして円板ワークの加工を正常化することができる。

実施の形態に係る保持テーブルの概略平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２の分解図である。 研削及びドレッシング時の説明用断面図である。 研磨及びドレッシング時の説明用断面図である。 変形例のガイドの説明用分解断面図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る保持テーブルについて説明する。図１は、実施の形態に係る保持テーブルの概略平面図である。

図１に示すように、保持テーブル１０は、円板状の基台テーブル１１と、基台テーブル１１より小径で上面を保持面１２として形成するワーク保持テーブル１３と、ワーク保持テーブル１３の外側を囲うように配設される環状テーブル１５とを備えている。保持面１２には、中心で直交する十字状の吸引路１６と、十字状の吸引路１６の交点を中心として同心円状となる複数の吸引路１７とが形成されている。これら吸引路１６、１７は、不図示の吸引源に接続され、保持面１２に負圧を生じさせて保持面１２上で円板ワークＷを吸引保持する。

保持テーブル１０は、円板ワークＷに対して研削、切削、研磨等の加工を行う種々の装置に搭載でき、本実施の形態では、保持した円板ワークＷの上面を研削加工する研削装置に搭載される。保持テーブル１０は、円板ワークＷの研削加工専用の装置に搭載される他、研削加工、研磨加工等の一連の加工を全自動で実施するフルオートタイプの装置（何れも不図示）に搭載されるようにしてもよい。保持テーブル１０にて、基台テーブル１１、ワーク保持テーブル１３及び環状テーブル１５は、平面視で円形の外周形状を備え、基台テーブル１１の中心軸にワーク保持テーブル１３及び環状テーブル１５の中心軸位置が一致している。なお、それらの中心軸の位置は、十字状の吸引路１６の交点となる。保持テーブル１０は、回転手段（不図示）に連結され、回転手段の駆動によって基台テーブル１１の中心軸を中心として回転可能に構成されている。

ここで、基台テーブル１１におけるワーク保持テーブル１３の外側は環状上面１９として形成されている。環状上面１９の上には環状に形成されたベース板２０が配置され、また、環状上面１９の上方に環状テーブル１５が配設される（図２参照）。環状上面１９には、周方向に所定角度を隔てて複数の排出溝１９ａが形成されている。排出溝１９ａは、環状上面１９の外縁から内方に延出し、保持テーブル１０上で円板ワークＷを研削加工した際、洗浄や冷却等に用いた加工液を排出溝１９ａを通じて外部に排出できるようになる。

保持テーブル１０は、基台テーブル１１と環状テーブル１５との間に配設されたガイド２１及びシリンダ２２（昇降手段）を更に備えている。ガイド２１は、保持面１２の中心を中心に等角度（本実施の形態では１２０°）で複数（本実施の形態では３つ）配設されている。シリンダ２２は、保持面１２の中心周りにて隣り合うガイド２１間に配設され、本実施の形態では隣り合うガイド２１間に２つずつ、合計６つ設けられている。従って、複数のシリンダ２２は、後述するピストンと共に保持面１２の中心を中心に所定角度で配設されている。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図２の分解図である。図２及び図３に示すように、保持テーブル１０においては、保持面１２が環状上面１９より高くなるように基台テーブル１１及びワーク保持テーブル１３が形成されている。ベース板２０はボルト等の締結部材（不図示）によって環状上面１９に固定される。

環状テーブル１５は、ワーク保持テーブル１３の外径より若干大きい内径寸法に形成され、基台テーブル１１より小さい外径寸法に形成されている。環状テーブル１５の上面には、ドレッシングボード２４が設けられる。ドレッシングボード２４は、内周及び外周位置が環状テーブル１５と概略一致する環状に形成されている。ドレッシングボード２４は、上面側からねじ部材２５を介して環状テーブル１５に固定され、且つ、着脱自在に設けられる。なお、図２及び図３では、ねじ部材２５を１本のみ図示したが、ねじ部材２５は、環状テーブル１５の周方向において所定間隔毎に複数設けられ（図１参照）、かかる複数の箇所にてドレッシングボード２４が環状テーブル１５に固定される。

ここで、ドレッシングボード２４は、上面が後述する研削砥石に接触することにより、研削砥石をドレッシングする。ドレッサーボード２４は、例えば、白色アルミナ系（ＷＡ）砥粒や緑色炭化珪素系（ＧＣ）砥粒などの砥粒により形成されている。

ガイド２１及びシリンダ２２は、環状テーブル１５の下面側を上方に凹ませるようにして形成された凹部１５ａ内に配置される。ガイド２１は、ガイド軸２７、ガイドケース２８及びブッシュ２９を備えている。ガイド軸２７は、円筒状に形成されるとともに軸心位置に雌ねじ２７ａが形成されている。この雌ねじ２７ａには、環状テーブル１５を上方から貫通するねじ部材３１がねじ込まれ、凹部１５ａの上面にガイド軸２７が接した状態でガイド軸２７が環状テーブル１５に装着される。

ガイドケース２８も円筒状に形成され、その内径寸法がガイド軸２７の外径寸法より大きく形成されてガイド軸２７がガイドケース２８内に昇降可能に収容される。ガイドケース２８の下面側は、ベース板２０の上面に接着等によって固定される。ブッシュ２９は、樹脂によって形成されるとともにガイドケース２８の内面とガイド軸２７の外面との間に介在され、ガイドケース２８内でガイド軸２７が滑らかに昇降するよう案内する。

従って、ガイド２１においては、環状テーブル１５が昇降するときに、環状テーブル１５に連結されるガイド軸２７が共に昇降する。この昇降において、ガイド軸２７がガイドケース２８及びブッシュ２９内の内周面に沿って移動するので、ガイド軸２７及び環状テーブル１５が水平方向に変位或いは水平方向に沿って回転することが規制される。よって、ガイド２１は、環状テーブル１５の昇降方向となる上下方向の変位を案内する。

シリンダ２２は、ピストン３３及びケーシング３４を備えている。ピストン３３には、上面側であって軸心位置に雌ねじ３３ａが形成されている。この雌ねじ３３ａには、環状テーブル１５を上方から貫通するねじ部材３５がねじ込まれ、環状テーブル１５における凹部１５ａの上面にピストン３３が接して一体となるよう装着される。ピストン３３は、ケーシング３４に形成された昇降室３４ａ内に昇降可能に収容される。ピストン３３は、上端側がケーシング３４を貫通してケーシング３４の上面から突出するようになる。そして、昇降室３４ａ内での昇降によってケーシング３４の上面からのピストン３３の突出量が変化する。この突出量の変化によって、ピストン３３を装着した環状テーブル１５が昇降されるようになる。

ケーシング３４の下面側は、ベース板２０の上面に接着等によって気密性を保つように固定される。従って、昇降室３４ａにおいてピストン３３の下部とベース板２０とで囲まれる閉塞した空間が形成される。ベース板２０におけるケーシング３４の設置領域には、昇降室３４ａに連通する孔２０ａが形成されている。また、基台テーブル１１において孔２０ａに連通する位置には、連通路３７が形成されている。連通路３７の環状上面１９側は供給排気口３７ａとして形成される。連通路３７は、バルブ３８及び圧力調整手段３９を介してエア供給源４１に接続され、また、バルブ３８を介して吸引源４２に接続されている。従って、連通路３７によって、供給排気口３７ａとエア供給源４１とが連通し、また、供給排気口３７ａと吸引源４２とが連通している。バルブ３８は、三方弁で構成され、連通路３７の接続先を、エア供給源４１に連通する圧力調整手段３９と、吸引源４２とに切り換え可能に設けられている。

圧力調整手段３９は圧力レギュレータ等によって構成され、エア供給源４１による正圧を調整し、連通路３７を通じて昇降室３４ａの下部空間にエアを供給する。シリンダ２２においては、昇降室３４ａの下部空間へのエアの供給によって上部空間のエアを排出させることでピストン３３を上昇させる。圧力調整手段３９では、昇降室３４ａに供給されるエアの圧力を所定の圧力に調整し、ドレッシングボード２４を後述する研削砥石５２に押し当てる押圧力を所定の押圧力に調整することができる。なお、吸引源４２の負圧によって昇降室３４ａの下部空間のエアを排出させることで、ピストン３３を降下させることができる。

ここで、保持テーブル１０に保持された円板ワークＷは、研削手段５０（図３では不図示）によって研削される。研削手段５０は、鉛直方向の軸心を有する回転軸（不図示）の下端に研削ホイール５１が装着されて構成されており、研削ホイール５１の下面には複数の研削砥石５２が円環状に固着されている。研削砥石５２の下面は、円板ワークＷと接触する研削面５２ａとなっている。

続いて、研削手段５０による円板ワークＷの研削と、ドレッシングボード２４による研削砥石５２の研削面５２ａのドレッシングとを同時に行う場合について、図４を参照して説明する。図４は、研削及びドレッシング時の説明用断面図である。

予め、環状テーブル１５上にドレッシングボード２４を装着しておき、ワーク保持テーブル１３の保持面１２に円板ワークＷを吸引保持する。この状態で、平面視で円板ワークＷの外周を囲繞してドレッシングボード２４が配設された状態となる。次いで、不図示のセンサ等を用いてドレッシングボード２４及び円板ワークＷの各上面の高さ位置を測定し、かかる測定データに基づいてバルブ３８及び圧力調整手段３９を制御する。具体的には、バルブ３８の作動によって圧力調整手段３９と連通路３７とを連通し、圧力調整手段３９を介してシリンダ２２の昇降室３４ａに供給するエアの圧力を調整する。この調整によって、ピストン３３を上昇して円板ワークＷの研削中にドレッシングボード２４の上面を研削砥石５２の研削面５２ａに押し付ける押し付け圧力が設定される。

その後、研削砥石５２の外周が円板ワークＷの回転中心と一致するように、研削手段５０と保持テーブル１０とを相対移動し、円板ワークＷの上方に研削ホイール５１を配置する。そして、保持テーブル１０を回転しつつ、研削ホイール５１を回転しながら研削手段５０を徐々に降下する。これにより、研削砥石５２の研削面５２ａとドレッシングボード２４との接触状態を維持しながら、研削砥石５２の研削面５２ａと円板ワークＷの上面とが接触する。このとき、圧力調整手段３９によるシリンダ２２に供給するエアの調整によって、ドレッシングボード２４を研削砥石５２に押し当てる押圧力を調整することができ、研削砥石５２を均等な押圧力でドレッシングすることができる。このようにして、研削砥石５２のドレッシングと並行して、研削砥石５２によって円板ワークＷの上面を研削することができる。

このように研削及びドレッシングを同時に行うとき、保持テーブル１０の回転によって保持された円板ワークＷと共に環状テーブル１５及びドレッシングボード２４も鉛直方向の軸回りに回転する。これにより、ドレッシングボード２４にて研削砥石５２が接する部分がドレッシングボード２４の回転方向に常時変わるようになる。従って、従来のように研削砥石に対するドレッシングボードの接触位置が一定にならなくなり、ドレッシングボード２４が溝状に削れることを回避することができる。この結果、ドレッシングで研削砥石５２の側面が削れることを防いで正常なドレッシングを実現でき、ひいては、円板ワークＷの研削加工の正常化を図ることができる。

また、従来のようにドレッシングボードだけを回転する回転機構を搭載しなくても、研削及びドレッシングの同時進行時にドレッシングボード２４を回転させることが可能となる。これにより、従来のドレッシングボードだけを回転する回転機構を省略でき、かかる回転機構をした分、保持テーブル１０が採用される装置全体の構成の簡略化を図ることができる。なお、図２に示すように、バルブ３８の作動によって吸引源４２と連通路３７とを連通してピストン３３を降下でき、研削砥石５２の研削面５２ａとドレッシングボード２４とを非接触にすることができる。

ところで、本実施の形態の保持テーブル１０にあっては、研削装置の他に研磨装置にも利用することができる。図５は、研磨及びドレッシング時の説明用断面図である。研磨装置（不図示）を構成する研磨手段６０は、鉛直方向の軸心を有する回転軸（不図示）の下端にマウント６１を設け、このマウント６１に研磨パッド６２を貼着して構成されている。研磨パッド６２の下面は、円板ワークＷと接触する研磨面６２ａとなっている。

研磨パッド６２で円板ワークＷの上面を研磨する場合、環状テーブル１５上にはリテーナリング６４を装着する。本実施の形態のリテーナリング６４の平面形状は、ドレッシングボード２４と概略同一に形成される。かかる研磨手段６０でワーク保持テーブル１３の保持面１２に保持された円板ワークＷを研磨する場合、回転する研磨パッド６２を円板ワークＷの上面に押し付ける。

ここで、研磨加工では、円板ワークＷにおける被研磨面（上面）の外周部分が、他の部分と比べて研磨されやすいという問題がある。そこで、本実施の形態では、円板ワークＷの外周部分だけが過度に研磨されないようにしている。具体的には、シリンダ２２によってリテーナリング６４が研磨パッド６２の研磨面を押し上げる力を調整し、円板ワークＷに押し付けている研磨パッド６２をリテーナリング６４で円板ワークＷ側から押して研磨パッド６２が円板ワークＷを押し付ける力を小さくしている。このとき、圧力調整手段３９でのエア供給源４１からシリンダ２２に供給するエアの調整によって、研磨パッド６２にリテーナリング６４を押し当てる力を調整する。

このように研磨を行うときは、リテーナリング６４の押し上げる力を変えて研磨中に研磨パッド６２の押し付け力を調整でき、円板ワークＷの外周部分だけが過度に研磨されないようにして円板ワークＷの研磨精度を向上することができる。リテーナリング６４が研磨パッド６２を押す力は、圧力調整手段３９によるシリンダ２２に供給するエアの調整によって、リテーナリング６４を研磨パッド６２に押し当てる押圧力を調整することができ、また、環状テーブル１５に装着する部材をリテーナリング６４やドレッシングボード２４に交換することで、研磨装置及び研削装置に搭載して利用可能となり、円板ワークＷを保持するテーブルとして保持テーブル１０に良好な汎用性を付与することができる。

なお、保持テーブル１０は、円板ワークＷを格子状等に切削する切削装置に搭載してもよい。切削装置は、回転可能なスピンドルに装着された切削ブレードを備え、切削ブレードを所定の切り込み深さに位置付けてから、回転する切削ブレードと、円板ワークＷ及び保持テーブル１０とを相対移動させて切削する構成を例示できる。かかる切削装置に搭載する場合、環状テーブル１５上に切削ブレード用のドレッシングボードを設けるとよい。これにより、円板ワークＷの分割予定ラインに沿って切削した延長線上にて回転する切削ブレードをドレッシングボードでドレッシングでき、切削溝を１本形成する度にドレッシングして切削性能を良好に維持することができる。

また、ガイド２１は、環状テーブル１５を昇降方向に案内するものであれば変更してもよく、例えば、図６に示す構成を例示することができる。図６は、変形例のガイドの説明用分解断面図である。図６のガイド２１では、ガイド軸２７の雌ねじ２７ａにベース板２０を下方から貫通するねじ部材３１がねじ込まれ、ガイド軸２７がベース板２０に装着される。一方、環状テーブル１５の凹部１５ａは円筒内周面により形成され、その内径寸法がガイド軸２７の外径寸法より大きく形成され、それらの間にブッシュ２９が介在される。これにより、ガイド軸２７に対し、凹部１５ａを形成する環状テーブル１５が滑らかに昇降するよう案内される。図６の構成によれば、上記実施の形態におけるガイドケース２８を省略することができる。

また、円板ワークＷは、加工の種類に応じて、例えば、半導体デバイスウェーハ、光デバイスウェーハ、パッケージ基板、半導体基板、無機材料基板、酸化物ウェーハ、生セラミックス基板、圧電基板等の各種ワークが用いられてもよい。半導体デバイスウェーハとしては、デバイス形成後のシリコンウェーハや化合物半導体ウェーハが用いられてもよい。光デバイスウェーハとしては、デバイス形成後のサファイアウェーハやシリコンカーバイドウェーハが用いられてもよい。また、パッケージ基板としてはＣＳＰ（Chip Size Package）基板、半導体基板としてはシリコンやガリウム砒素等、無機材料基板としてはサファイア、セラミックス、ガラス等が用いられてもよい。さらに、酸化物ウェーハとしては、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベートが用いられてもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、構成の簡略化を図ることができ、保持した円板ワークの加工を正常化することができるという効果を有し、保持された円板ワークに研削や研磨加工を行う加工装置に有用である。

１０ 保持テーブル
１１ 基台テーブル
１２ 保持面
１３ ワーク保持テーブル
１５ 環状テーブル
１９ 環状上面
２１ ガイド
２２ シリンダ（昇降手段）
３３ ピストン
３４ ケーシング
３４ａ 昇降室
３７ 連通路
３７ａ 供給排気口
４１ エア供給源
４２ 吸引源
Ｗ 板状ワーク

Claims (1)

1. 円板ワークを保持する保持テーブルであって、
   円板状の基台テーブルと、該基台テーブルの中心軸に中心を一致させ該基台テーブルの上に該基台テーブルより小径で上面に円板ワークを保持する保持面を有するワーク保持テーブルと、該ワーク保持テーブルの外側で該基台テーブルの環状上面に配設される環状テーブルと、該環状テーブルを昇降させる昇降手段と、該環状テーブルを昇降方向に案内し、該保持面の中心を中心に等角度で配設される複数のガイドと、を備え、
   該昇降手段は、
   該保持面の中心を中心に所定角度で配設される複数のピストンと、
   該ピストンを昇降可能に収容する昇降室を有するケーシングと、を備え、
   該基台テーブルは、
   該環状上面に形成し該昇降室にエアの供給または該昇降室からエアを排出させる供給排気口と、該供給排気口とエア供給源または該供給排気口と吸引源とを連通する連通路とを備える保持テーブル。
   

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