JP7431048B2 - 加工装置、及び加工装置に用いる支持部 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を加工する加工装置、及び加工装置に用いる支持部に関する。

例えば、特許文献１に開示されているような半導体ウェーハ等の被加工物を研磨パッドで研磨する研磨装置は、被加工物を保持する保持手段を支持部を介して基台で支持している。なお、基台とは、例えば、保持手段を公転させて研磨パッドの下方に位置付けるターンテーブルや、保持手段を水平方向（例えば、Ｙ軸方向）に直動させて研磨パッドの下方に位置付けるＹ軸移動ベース等である。

さらに研磨装置は、基台と保持手段との間に荷重センサを介在させている。つまり、支持部と基台との間、または、保持手段と支持部との間に荷重センサを配置している。該荷重センサは、例えば中央に開口を有する板状リングで形成されており、例えば保持手段の中心を中心として周方向に均等角度を空けて少なくとも３つ配置している。該荷重センサは、保持手段が保持した被加工物に研磨パッドを押し付けた際に、保持手段が受ける荷重を検知している。

また、被加工物を研削砥石で研削する研削装置（例えば、特許文献２、又は特許文献３参照）では、被加工物を保持する保持手段を基台（ターンテーブルやＹ軸移動ベース）の上で支持している。このような研削装置においても、砥石を被加工物に押し付ける際の荷重を荷重センサで測定しながら研削加工を施している。

特開２００３－３２６４５６号公報 特開平０８－０９０３７６号公報 特開２００２－００１６５３号公報

上記研磨装置において、研磨パッドを被加工物に押し付けた際に、３つの荷重センサ全てが押しつぶされる方向に力が掛からない事がある。そして、荷重センサは、鉛直方向（Ｚ軸方向）において押しつぶされる方向の力と、引っ張られる方向（荷重が解除される方向）の力とを測定する必要がある。その両方向の力の測定を可能にするため、荷重センサは装着の際に所定の圧力で押しつぶして、支持部と基台との間、または、保持手段と支持部との間に装着させている。

そのため、荷重センサが故障した際や、保持手段が故障した際などに、保持手段と基台との間に介在させている荷重センサを取り外してメンテナンスし、再度、取り付ける際には、所定の圧力で荷重センサを圧縮させる必要があり、作業時間が多く掛かるという問題がある。

よって、荷重センサを備え被加工物を加工する研磨装置や研削装置等の加工装置においては、例えば保持手段側に配設された荷重センサの交換または荷重センサの装着に時間が多く取られないようにするという課題がある。さらに、上記のように保持手段側に荷重センサを配置するのではなく、加工手段側に荷重センサを配置する場合においても、荷重センサを所定の圧力を加えてから配置するため、交換や装着の際の作業時間を多く取られないように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、保持面によって被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工する加工具を回転可能に装着した加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に移動させる昇降手段と、該昇降手段によって該加工具を該保持手段に保持された被加工物に接触させることにより該保持手段に掛かる荷重を検知する第１荷重センサと、を備える加工装置であって、該保持手段は、基台の上に第１支持部を介して支持され、該第１支持部は、第１上部材と、第１下部材と、該第１荷重センサと、を備え、該第１支持部は、該第１荷重センサを該第１上部材と該第１下部材とで予め挟み所定の圧縮圧力を該第１荷重センサに与えた状態を維持するように一体化されていて、該加工手段は、該昇降手段の昇降する昇降ベースに第２支持部を介して支持され、該第２支持部は、第２上部材と、第２下部材と、第２荷重センサと備え、該第２支持部が備える該第２荷重センサは、該昇降手段によって該加工具を該保持手段に保持された被加工物に接触させることにより該加工手段に掛かる荷重を検知し、該第２支持部は、該第２荷重センサを該第２上部材と該第２下部材とで予め挟み所定の圧縮圧力を該第２荷重センサに与えた状態を維持するように一体化されている、加工装置である。

前記保持手段を支持する前記第１支持部は、該保持手段と前記基台との間の距離を調整可能であると好ましい。

前記加工手段を支持する前記第２支持部は、前記保持面に対する該加工手段に装着した前記加工具の下端面の平行度を調整可能であると好ましい。

本発明に係る加工装置は、保持手段が基台の上に第１支持部を介して支持され、第１支持部は、第１上部材と、第１下部材と、第１荷重センサと、を備え、第１支持部は、例えば装置の配設箇所に装着する前に、第１荷重センサを第１上部材と第１下部材とで予め挟み所定の圧縮圧力を第１荷重センサに与えた状態を維持するように一体化されているので、例えば、加工装置の保持手段と基台との間に第１支持部を装着する作業を行う場合に、第１荷重センサに所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第１荷重センサの装着作業が容易かつ短時間で行うことが可能となる。

加工手段は、昇降手段の昇降する昇降ベースに第２支持部を介して支持され、第２支持部は、第２上部材と、第２下部材と、第２荷重センサと備え、第２支持部が備える第２荷重センサは、昇降手段によって加工具を保持手段に保持された被加工物に接触させることにより加工手段に掛かる荷重を検知し、第２支持部は、第２荷重センサを第２上部材と第２下部材とで予め挟み所定の圧縮圧力を第２荷重センサに与えた状態を維持するように一体化されていることで、例えば、昇降手段の昇降する昇降ベースに第２支持部を装着して第２支持部を介して加工手段を支持する場合に、第２荷重センサに所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第２荷重センサの装着作業が容易かつ短時間で行うことが可能となる。

保持手段を支持する第１支持部は、保持手段と基台との間の距離を調整可能であることで、保持手段の保持面の高さを所望の高さに位置付けることが可能となる。

加工手段を支持する第２支持部は、保持面に対する加工手段に装着した加工具の下端面の平行度を調整可能であることで、保持手段に保持された被加工物を加工する際に加工具の下端面の平行度を所望の値に調整することができる。

加工装置に用いる本発明に係る支持部は、上部材と、下部材と、荷重センサとを備え、荷重センサを、上部材と下部材とで挟み、荷重センサに所定の圧縮圧力を加えた状態を維持するように一体化してあることで、例えば、加工装置の保持手段と基台との間に支持部を装着する作業を行う場合に、荷重センサに所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、荷重センサの装着作業が容易かつ短時間で行うことが可能となる。

加工装置（研削装置）の一例を示す斜視図である。 加工装置（研削装置）の一例を示す断面図である。 第１支持部の一例を示す断面図である。 図４（Ａ）は、第２支持部の一例を示す断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第２支持部をＹ軸方向側から見た場合の断面図である。 加工装置（研磨装置）の一例を示す断面図である。 研磨装置が備える第１支持部の一例を示す断面図である。

（実施形態１）
図１に示す本発明に係る加工装置１（以下、実施形態１の加工装置１とする。）は、保持手段３０上に保持された被加工物８０を加工手段１６によって研削する装置であり、加工装置１の装置ベース１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３０に対して被加工物８０の着脱が行われる領域であり、装置ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、加工手段１６によって保持手段３０上に保持された被加工物８０の研削が行われる領域である。なお、本発明に係る加工装置１において、加工手段１６は図１に示すように１軸ではなく、粗研削手段と仕上げ研削手段との２軸となっていてもよい。

被加工物８０は、例えば、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであり、図１において下方を向いている被加工物８０の表面８０１は、格子状に区画された領域に複数のデバイスが形成されており、保護テープ８１が貼着されて保護されている。被加工物８０の裏面８０２は、研削加工が施される被加工面となる。なお、被加工物８０はシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム、セラミックス、樹脂、又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよいし、矩形のパッケージ基板等であってもよい。

被加工物８０を保持する保持手段３０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被加工物８０を吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸着部３００の露出面と枠体３０１の上面とからなる保持面３０２上で被加工物８０を吸引保持する。
保持面３０２は、例えば、保持手段３０の回転中心を頂点とし肉眼では目視できない程度の極めて緩やかな円錐面となっている。

図１に示すように、保持手段３０は、カバー３９によって囲繞されていると共に、テーブルベース３３上に図示しない固定ボルトを用いて着脱可能に装着されている。そして、保持手段３０は、テーブルベース３３を介して下方に連結されたテーブル回転手段３６により、Ｚ軸方向（鉛直方向）の回転軸を軸に回転可能である。また、保持手段３０は、図１に示すカバー３９及びカバー３９に連結された蛇腹カバー３９２の下方に配設されたＹ軸移動手段１４によってＹ軸方向に往復移動可能となっている。

Ｙ軸移動手段１４は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１４０と、ボールネジ１４０と平行に配設された一対のガイドレール１４１と、ボールネジ１４０に連結しボールネジ１４０を回動させるモータ１４２と、内部に備えるナットがボールネジ１４０に螺合し底部がガイドレール１４１上を摺動するスライダーである基台１４３とを備えており、モータ１４２がボールネジ１４０を回動させると、これに伴い基台１４３がガイドレール１４１にガイドされてＹ軸方向に移動し、基台１４３上にテーブル回転手段３６を介して配設された保持手段３０がＹ軸方向に移動する。蛇腹カバー３９２は保持手段３０及びカバー３９の移動に伴ってＹ軸方向に伸縮する。

図１に示すように、装置ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）にはコラム１１が立設されている。
コラム１１の前面には、保持手段３０と加工手段１６とを相対的に保持面３０２に垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動させる昇降手段１７が配設されている。昇降手段１７は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０の上端に連結しボールネジ１７０を回動させるモータ１７２と、内部のナットがボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する可動板１７３と、加工手段１６のハウジング１６１を例えば第２支持部４２を介して支持し可動板１７３にその側面が固定された昇降ベース１７４と、を備えており、モータ１７２がボールネジ１７０を回動させると、これに伴い可動板１７３がガイドレール１７１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、加工手段１６もＺ軸方向に往復移動する。

加工手段１６は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル１６０と、スピンドル１６０を回転可能に支持するハウジング１６１と、スピンドル１６０を回転駆動するモータ１６２と、スピンドル１６０の先端に連結された円形板状のマウント１６３と、マウント１６３の下面に装着された加工具１６４と、を備える。

図１に示す加工具１６４は、平面視円環状のホイール基台１６４１を備えており、ホイール基台１６４１の下面には、略直方体形状で下面が平坦な研削面となる研削砥石１６４２が環状に複数配設されている。研削砥石１６４２は、所定のボンド剤でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。

本実施形態においては、図１に示すように、加工装置１は、加工手段１６のＺ軸方向における高さを測定する高さ位置測定手段１８を備えている。高さ位置測定手段１８は、例えば、ガイドレール１７１上においてガイドレール１７１に沿ってＺ軸方向に延在するスケール１８０と、可動板１７３に固定されスケール１８０に対向し可動板１７３と共に昇降する読み取り部１８１とを備えている。読み取り部１８１は、例えば、スケール１８０に形成された目盛りの反射光を読み取る光学式のものであり、読み取ったスケール１８０の目盛りから加工手段１６のＺ軸方向における高さを測定できる。

図１に示すように、保持手段３０の移動経路上方には、例えば、保持手段３０で吸引保持された被加工物８０の厚みを接触式にて測定するハイトゲージ３８が配設されている。

加工装置１は、例えば、装置の全体の制御を行う制御手段９を備えており、制御手段９は、制御プログラムに従って演算処理するＣＰＵ及びメモリ等の記憶媒体等から構成されており、図示しない有線又は無線の通信経路を介して、保持手段３０をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段１４、及び加工手段１６等に電気的に接続されており、制御手段９の制御の下で、被加工物８０を吸引保持した保持手段３０のＹ軸方向における移動制御や加工手段１６に対する位置づけ制御、及び加工手段１６における加工具１６４の回転動作の制御等がされる。

加工装置１は、昇降手段１７によって加工具１６４を保持手段３０に保持された被加工物８０に接触させることにより保持手段３０に掛かる荷重を検知する第１荷重センサ４１０を備えている。

本実施形態における保持手段３０は、該第１荷重センサ４１０を備える第１支持部４１によって支持されてＹ軸移動手段１４の基台１４３の上に配設されている。
なお、例えば、加工装置１が複数軸の加工手段を備える加工装置である場合には、保持手段３０は、ターンテーブルである基台の上に第１支持部４１を介して支持されていてもよい。

図１、２に示す第１支持部４１は、第１上部材４１１と、第１下部材４１２と、第１荷重センサ４１０と、を備えている。本実施形態において、第１支持部４１は、３つ（図１，２においては２つのみ図示）配設されており、保持手段３０の下方において周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置している。
なお、正三角形の２頂点に第１支持部４１を配設し、１つの頂点には固定柱を配設してもよい。

図２に示す第１下部材４１２は、例えば、例えば、ＳＵＳ等の金属又は硬質プラスチックなどで形成されており、平板状の部材基部４１２１と、部材基部４１２１の中央において一体的に立設されたボス部４１２２と、ボス部４１２２の上面から上方に延在するネジシャフト４１２３と、を備えている。

部材基部４１２１の下面から第１下部材４１２の内部に向かってネジ穴４１２４が形成されており、ネジ穴４１２４に後述する図２に示す昇降シャフト４１４が螺合する。
ボス部４１２２の上面には、平面視環状の第１荷重センサ４１０が配置されている。第１荷重センサ４１０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電素子を用いたキスラー社製の薄型力センサ等で構成されている。

第１上部材４１１は、例えば、平ナットであり、中央に形成されたネジ孔をネジシャフト４１２３に螺合させて締め付けることにより、第１荷重センサ４１０が第１上部材４１１と第１下部材４１２のボス部４１２２とによりＺ軸方向両側から挟まれて、第１支持部４１が組み立てられた状態になる。即ち、第１支持部４１は、図３に示すように第１荷重センサ４１０を第１上部材４１１と第１下部材４１２とでＺ軸方向両側から挟み所定の圧縮圧力を第１荷重センサ４１０に与えた状態を維持するように一体化されている。なお、第１荷重センサ４１０に加えられている圧縮圧力は、第１上部材４１１の締め付け具合で所望の値に設定することができる。

このように構成される第１支持部４１は、図３に示す状態で例えば作業者がハンドリング可能、即ち、図２に示す加工装置１の設置場所への取り付け可能、設置場所からの取り外し可能、及び取り付け場所への搬送可能等となっている。以下に、第１支持部４１の加工装置１における取り付けについて説明する。

例えば、基台１４３の内部には、作業者が開閉可能なモータ収容室が形成されており、該モータ収容室に第１モータ４１３が配設されている。そして、該第１モータ４１３には、Ｚ軸方向に延在する昇降シャフト４１４が連結されている。

昇降シャフト４１４は、基台１４３の上面から回転可能に突き出ており、基台１４３の上面に配設されたベアリング支持プレート４１７内に収容されたスラストベアリング４１６によって、回転可能に支持されている。

ベアリング支持プレート４１７の上面には、Ｚ軸方向に伸縮可能なコイルバネ等の平面視環状の弾性部材４１５が取り付けられており、基台１４３の上面から突き出た昇降シャフト４１４は、該弾性部材４１５に囲繞された状態になっている。昇降シャフト４１４の上部側の外側面にはネジが形成されている。

第１荷重センサ４１０を第１上部材４１１と第１下部材４１２とで予め挟み所定の圧縮圧力を第１荷重センサ４１０に与えた状態を維持するように一体化されている図３に示す第１支持部４１を昇降シャフト４１４上に持ってきて、そのネジ穴４１２４を昇降シャフト４１４のネジに螺合させることで、基台１４３の上に第１支持部４１を取り付けることができる。また、図２に示す弾性部材４１５には図示しないカップリングが取り付けられており、該カップリングを介して図２に示す第１支持部４１の第１下部材４１２が連結される。そして、弾性部材４１５は、第１下部材４１２を例えば－Ｚ方向に付勢する。

例えば、保持手段３０が固定装着されたテーブルベース３３の上面の外周側の領域は、中央側よりも一段低い環状の段差面となっており、該段差面には周方向に一定の間隔をおいて３つのボルト挿通穴３３４が厚み方向（Ｚ軸方向）に向かって貫通形成されている。

基台１４３の周方向における均等間隔を空けた三か所に上記のように第１支持部４１を取り付けた後、テーブルベース３３の３つのボルト挿通穴３３４と３つの第１支持部４１のネジシャフト４１２３とを重ね合わせて、ボルト挿通穴３３４を通したネジシャフト４１２３に固定ナット３３５を螺合させ締め付けることにより、保持手段３０が基台１４３の上に第１支持部４１を介して支持された状態になる。
また、保持手段３０とテーブル回転手段３６とのテーブルベース３３を介した連結が行われ、さらに、保持手段３０の保持面３０２と図示しない吸引源との連通が行われることで、保持手段３０が被加工物８０を吸引保持可能で、かつ、回転可能となる。

また、第１支持部４１は、各第１荷重センサ４１０が検知した荷重に対応する電圧信号を無線又は有線の通信経路を介して制御手段９に出力することができる。例えば、制御手段９には、研削荷重が掛けられる前の所定の圧縮圧力を加えられた状態の第１荷重センサ４１０から送られる電圧信号を０電圧とする設定がされる。

本実施形態において、保持手段３０を支持する第１支持部４１は、保持手段３０と基台１４３との間の距離を調整可能であることで、保持手段３０の保持面３０２の高さを所望の高さに位置付けることが可能となる。
即ち、例えば、保持手段３０の保持面３０２の高さを下降させるには、図２に示す第１モータ４１３が昇降シャフト４１４を回転させることで、弾性部材４１５を介してベアリング支持プレート４１７に接続されている第１支持部４１内のネジ穴４１２４を昇降シャフト４１４が上昇していく。その結果、相対的に第１支持部４１全体が下がっていき、保持面３０２の高さも下がる。
なお、例えば、それぞれの第１支持部４１に連結された昇降シャフトの回転量を制御して、各第１支持部４１の高さを異なるものとし、保持面３０２を傾けて加工具１６４の研削砥石１６４２の下端面に対する保持面３０２の平行度を調整することも可能である。

上記のように、本発明に係る加工装置１は、保持手段３０が基台１４３の上に第１支持部４１を介して支持され、第１支持部４１は、第１上部材４１１と、第１下部材４１２と、第１荷重センサ４１０と、を備え、第１支持部４１は、第１荷重センサ４１０を第１上部材４１１と第１下部材４１２とで予め挟み所定の圧縮圧力を第１荷重センサ４１０に与えた状態を維持するように一体化されているので、例えば、加工装置１の保持手段３０と基台１４３との間に第１支持部４１を装着する作業を行う場合に、第１荷重センサ４１０に所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第１荷重センサ４１０の装着作業を容易かつ短時間で行うことが可能となる。

上記のように加工装置１に用いる本発明に係る支持部である、例えば第１支持部４１は、第１上部材４１１と、第１下部材４１２と、第１荷重センサ４１０とを備え、第１荷重センサ４１０を、第１上部材４１１と第１下部材４１２とで挟み、第１荷重センサ４１０に所定の圧縮圧力を加えた状態を維持するように一体化していることで、例えば、加工装置１の保持手段３０と基台１４３との間に第１支持部４１を装着する作業を行う場合に、第１荷重センサ４１０に所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第１荷重センサ４１０の装着作業が容易かつ短時間で行うことが可能となる。

本実施形態における加工装置１の加工手段１６は、例えば、図２に示すように、昇降手段１７の昇降する昇降ベース１７４に第２支持部４２を介して支持される。そして、第２支持部４２は、第２上部材４２１と、第２下部材４２２と、第２荷重センサ４２０と備えている。

本実施形態において、第２支持部４２は、３つ（図２には２つのみ図示）配設されており、加工手段１６の周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置している。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示す第２下部材４２２は、例えば、ＳＵＳ等の金属又は硬質プラスチック等を四角柱状又は円柱状に形成したものである。第２下部材４２２には、下面から内部に向かってボルト穴４２２３が形成されており、上面から内部に向かってボルト穴４２２４が形成されている。
第２下部材４２２の上面には、第１荷重センサ４１０と略同一構成の環状の第２荷重センサ４２０が、配置されている。

第２上部材４２１は、例えば第２荷重センサ４２０よりも大きな平プレート４２１４と、固定ボルト４２１５とから構成されている。そして、平プレート４２１４を第２荷重センサ４２０の上面に当接させた状態で、固定ボルト４２１５を平プレート４２１４の中央の挿通孔４２１７を通して第２下部材４２２のボルト穴４２２４に螺合させて締め付けることにより、第２荷重センサ４２０が第２上部材４２１と第２下部材４２２とによりＺ軸方向両側から挟まれて、第２支持部４２が組み立てられた状態になる。即ち、第２支持部４２は、第２荷重センサ４２０を第２上部材４２１と第２下部材４２２とでＺ軸方向両側から挟み所定の圧縮圧力を第２荷重センサ４２０に与えた状態を維持するように一体化されている。なお、第２荷重センサ４２０に加えられている圧縮圧力は、固定ボルト４２１５の締め付け具合で所望の値に設定することができる。

例えば、図４（Ｂ）に示すように、平プレート４２１４は、厚み方向に取り付けボルト４４を挿通させる挿通孔４２１６を複数備えている。なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第２支持部４２をＹ軸方向側から見た場合の断面図を示している。即ち、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す第２支持部４２を水平面内において９０°回転させた場合の断面図を示している。

このように構成される第２支持部４２は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す状態で例えば作業者がハンドリング可能、即ち、加工装置１の設置場所への取り付け可能、設置場所からの取り外し可能、及び取り付け場所への搬送可能等となっている。以下に、第２支持部４２の加工装置１における取り付けについて説明する。

例えば、図２に示すように、昇降ベース１７４は、例えば、略円筒状の側板１７４２と、側板１７４２の下端面に分離可能に取り付けられる環状底板１７４３とを備え、縦断面が略凹状となっている。そして、例えば、第２支持部４２は、側板１７４２の下端面と環状底板１７４３の上面との間に上下方向から挟まれ、環状底板１７４３の上面に装着された加工手段１６の重量を支える形で配設される。すなわち、第２支持部４２は、加工手段１６からの荷重が作用する作用点部となるように配設される。

具体的には、例えば、側板１７４２の下端面には、図示しない取り付けボルト穴が形成されており、該取り付けボルト穴と図４（Ｂ）に示す第２支持部４２の平プレート４２１４の挿通孔４２１６とを重ね合わせ、さらに、挿通孔４２１６を通した取り付けボルト４４を該取り付けボルト穴に螺合させることで、側板１７４２の下端面に第２支持部４２が取り付けられる。なお、図２に示す側板１７４２の下端面側には、固定ボルト４２１５の高さ位置の変更を許容する空間が設けられている。

また、図２に示す環状底板１７４３に形成されたボルト挿通孔を通した固定ボルト４２１８を、第２下部材４２２のボルト穴４２２３に螺合させることで、第２支持部４２が側板１７４２の下端面と環状底板１７４３の上面との間に上下方向から挟まれて配設され、加工手段１６が昇降手段１７の昇降ベース１７４に第２支持部４２を介して支持される。

また、第２支持部４２は、第２荷重センサ４２０が検知した荷重に対応する電圧信号を無線又は有線の通信経路を介して制御手段９に出力することができる。例えば、制御手段９には、研削荷重が掛けられる前に既に所定の圧縮圧力を加えられた状態の第２荷重センサ４２０から送られる電圧信号を、０電圧とする設定がされる。

上記のように、本発明に係る加工装置１において、例えば、加工手段１６は、昇降手段１７の昇降する昇降ベース１７４に第２支持部４２を介して支持され、第２支持部４２は、第２上部材４２１と、第２下部材４２２と、第２荷重センサ４２０と備え、第２支持部４２が備える第２荷重センサ４２０は、昇降手段１７によって加工具１６４を保持手段３０に保持された被加工物８０に接触させることにより加工手段１６に掛かる荷重を検知し、第２支持部４２は、例えば、加工装置１の配設箇所に装着する前に、第２荷重センサ４２０を第２上部材４２１と第２下部材４２２とで予め挟み所定の圧縮圧力を第２荷重センサ４２０に与えた状態を維持するように一体化されていることで、例えば、昇降手段１７の昇降する昇降ベース１７４に第２支持部４２を装着して第２支持部４２を介して加工手段１６を支持する場合に、第２荷重センサ４２０に所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第２荷重センサ４２０の装着作業が容易かつ短時間で行うことが可能となる。

本実施形態において、例えば、図２に示す環状底板１７４３は、第２支持部４２を支点として前後方向に傾動可能になっており、第２支持部４２の環状底板１７４３に螺入された前後調整用ネジ４２１９の突き上げ量によって傾きが調整される。環状底板１７４３が前後方向に傾動することで、環状底板１７４３の上面に装着された加工手段１６の傾きも変化する。即ち、本実施形態において、加工手段１６を支持する第２支持部４２は、保持手段３０の保持面３０２に対する加工手段１６に装着した加工具１６４の研削砥石１６４２の下端面の平行度を調整可能となっている。

（実施形態２）
図５に示す本発明に係る加工装置７（以下、実施形態２の加工装置７とする）は、保持手段３０上に保持された被加工物８０を加工手段１３によって研磨する研磨装置である。研磨装置である加工装置７と実施形態１の研削装置である加工装置１とは、一部構成が略同一の構成となっており、図５では、図２の加工装置１と同様に構成される部位には図２と同一の符号を付している。
なお、加工装置７は、乾式研磨装置であってもよいし、研磨加工中にスラリーを用いる湿式のＣＭＰ装置であってもよい。

以下に、実施形態２の加工装置７の実施形態１の加工装置１と相違する構成について、重点的に説明していく。
加工装置７の研磨手段である加工手段１３は、スピンドル１６０の先端に連結された円形板状のマウント１６３の下面に円形板状のプラテン１６５が取り付けられており、プラテン１６５の下面に平面視円形の研磨パッドである加工具１６６が接着剤等によって接着されている。
加工具１６６は、例えば、フェルト等の不織布からなり、プラテン１６５の直径と同程度の大きさとなっており、また、保持手段３０に保持される被加工物８０の直径よりも大径となっている。

加工装置７は、昇降手段１７によって加工具１６６を保持手段３０に保持された被加工物８０に接触させることにより保持手段３０に掛かる荷重を検知する第１荷重センサ４６０を備えている。なお、第１荷重センサ４６０は、図２に示す第１荷重センサ４１０と略同一のものである。

本実施形態における保持手段３０は、該第１荷重センサ４６０を備える第１支持部４６によって支持されてＹ軸移動手段１４の基台１４３の上に配設されている。
第１支持部４６は、第１上部材４６１と、第１下部材４６２と、第１荷重センサ４６０と、を備えている。本実施形態において、第１支持部４６は、保持手段３０の下方において周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置するように３つ配設されている。

図６に示す第１下部材４６２は、例えば、ＳＵＳ等の金属又は硬質プラスチック等を円環板状に形成したものである。第１下部材４６２は、中央に固定ボルト４６６を挿通させる挿通孔４６２１を備えており、さらに、挿通孔４６２１よりも外周側に位置し取り付けボルト４８３（図５参照）を挿通させる複数の挿通孔４６２３を備えている。

第１上部材４６１は、例えば、例えば、ＳＵＳ等の金属又は硬質プラスチック等を四角柱状又は円柱状に形成したものである。第１上部材４６１には、下面から内部に向かってボルト穴４６１３が形成されており、上面から内部に向かってボルト穴４６１４が形成されている。そして、第１上部材４６１の下面には、環状の第１荷重センサ４６０が配置されている。

図６に示すように、第１支持部４６は、第１下部材４６２の中央に形成された挿通孔４６２１を、第１荷重センサ４６０の中央口、及び第１上部材４６１の下面側のボルト穴４６１３に重ね合わせて、固定ボルト４６６を挿通させボルト穴４６１３に螺合させて締め付けることにより、第１荷重センサ４６０が第１上部材４６１と第１下部材４６２とによりＺ軸方向両側から挟まれて組み立てられた状態になる。即ち、第１支持部４６は、第１荷重センサ４６０を第１上部材４６１と第１下部材４６２とでＺ軸方向両側から挟み所定の圧縮圧力を第１荷重センサ４６０に与えた状態を維持するように一体化されている。なお、第１荷重センサ４６０に加えられている圧縮圧力は、固定ボルト４６６の締め付け具合で所望の値に設定することができる。

このように構成される第１支持部４６は、図６に示す状態で例えば作業者がハンドリング可能、即ち、図５に示す加工装置７の設置場所への取り付け可能、設置場所からの取り外し可能、及び取り付け場所への搬送可能等となっている。以下に、第１支持部４６の加工装置７における取り付けについて説明する。

例えば、図５に示す基台１４３の上面には図示しないボルト穴が形成されており、該ボルト穴と第１下部材４６２の挿通孔４６２３とを重ね合わせて、取り付けボルト４８３を該ボルト穴に螺合させることで、基台１４３の上に第１支持部４６を取り付けることができる。
なお、基台１４３内部の上面側には、固定ボルト４６６のネジ頭の高さ位置の変更を許容する空間が設けられている。

基台１４３の周方向における均等間隔を空けた三か所に上記のように第１支持部４６を取り付けた後、テーブルベース３３の３つのボルト挿通穴３３４と３つの第１支持部４６のボルト穴４６１４とを重ね合わせて、ボルト挿通穴３３４を通した固定ボルト４８７をボルト穴４６１４に螺合させ締め付けることにより、保持手段３０が基台１４３の上に第１支持部４６を介して支持された状態になる。
また、保持手段３０とテーブル回転手段３６とのテーブルベース３３を介した連結が行われ、さらに、保持手段３０の保持面３０２と図示しない吸引源との連通が行われることで、保持手段３０が被加工物８０を吸引保持可能で、かつ、回転可能となる。
なお、図１、２に示す実施形態１の加工装置１において、保持手段３０は、図２に示す第１支持部４１に代えて、図５に示す第１支持部４６を介して基台１４３上に支持されてもよい。

また、第１支持部４６は、第１荷重センサ４６０が検知した荷重に対応する電圧信号を無線又は有線の通信経路を介して制御手段９に出力することができる。例えば、制御手段９には、研磨荷重が掛けられる前に既に所定の圧縮圧力を加えられた状態の第１荷重センサ４６０から送られる電圧信号を０電圧とする設定がされる。

このように、本発明に係る加工装置７は、保持手段３０が基台１４３の上に第１支持部４６を介して支持され、第１支持部４６は、第１上部材４６１と、第１下部材４６２と、第１荷重センサ４６０と、を備え、例えば加工装置７の配設箇所に装着する前に、第１支持部４６は、第１荷重センサ４６０を第１上部材４６１と第１下部材４６２とで予め挟み所定の圧縮圧力を第１荷重センサ４６０に与えた状態を維持するように一体化されているので、例えば、加工装置７の保持手段３０と基台１４３との間に第１支持部４６を装着する作業を行う場合に、第１荷重センサ４６０に所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第１荷重センサ４６０の装着作業が容易かつ短時間で行うことが可能となる。

本実施形態における加工装置７の加工手段１３は、例えば、昇降手段１７の昇降する昇降ベース１７４に第２支持部４７を介して支持される。そして、第２支持部４７は、本実施形態においては、第１支持部４６と略同様の構成となっている。即ち、第２支持部４７は、第１上部材４６１と略同一の第２上部材４７１と、第１下部材４６２と略同一の第２下部材４７２と、前記第１荷重センサ４６０と略同一の第２荷重センサ４７０と、を備えている。

第１支持部４６と略同様の構成である図５に示す第２支持部４７は、図５に拡大して示す第１支持部４６を、上下逆転させて、さらに、水平面内において９０°回転させた状態を図示している。

本実施形態において、第２支持部４７は、３つ（図５には２つのみ図示）配設されており、加工手段１３の周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置している。そして、例えば、第２支持部４７は、昇降ベース１７４の側板１７４２の下端面と環状底板１７４３の上面との間に上下方向から挟まれ、環状底板１７４３の上面に装着された加工手段１３の重量を支える形で配設される。すなわち、第２支持部４７は、加工手段１３からの荷重が作用する作用点部となるように配設される。

具体的には、例えば、側板１７４２の下端面には、図示しない取り付けボルト穴が形成されており、該取り付けボルト穴と第２支持部４７の第２下部材４７２の複数の挿通孔（図６に示す第１下部材４６２の複数の挿通孔４６２３と同様の挿通孔）とを重ね合わせ、さらに、該挿通孔を通した取り付けボルトを側板１７４２の下面の図示しない取り付けボルト穴に螺合させることで、側板１７４２の下端面に第２支持部４７が取り付けられた状態になる。なお、側板１７４２内部の下端面側には、第２支持部４７を常時一体化させている固定ボルト４７６のネジ頭の高さ位置の変更を許容する空間が設けられている。

また、環状底板１７４３に形成されたボルト挿通孔を通した固定ボルト４２１８を、第２上部材４７１のボルト穴４７１４に螺合させることで、第２支持部４７が側板１７４２の下端面と環状底板１７４３の上面との間に上下方向から挟まれて配設され、加工手段１３が昇降手段１７の昇降ベース１７４に第２支持部４７を介して支持される。

また、第２支持部４７は、第２荷重センサ４７０が検知した荷重に対応する電圧信号を無線又は有線の通信経路を介して制御手段９に出力することができる。例えば、制御手段９には、研磨荷重が掛けられる前に既に所定の圧縮圧力を加えられた第２荷重センサ４７０から送られる電圧信号を０電圧とする設定がされる。

上記のように、本発明に係る加工装置７において、例えば、加工手段１３は、昇降手段１７の昇降する昇降ベース１７４に第２支持部４７を介して支持され、第２支持部４７は、第２上部材４７１と、第２下部材４７２と、第２荷重センサ４７０と備え、第２支持部４７が備える第２荷重センサ４７０は、昇降手段１７によって加工具１６６を保持手段３０に保持された被加工物８０に接触させることにより加工手段１３に掛かる荷重を検知し、例えば加工装置７の配設箇所に装着する前に、第２支持部４７は、第２荷重センサ４７０を第２上部材４７１と第２下部材４７２とで予め挟み所定の圧縮圧力を第２荷重センサ４７０に与えた状態を維持するように一体化されていることで、例えば、昇降手段１７の昇降ベース１７４に第２支持部４７を装着して第２支持部４７を介して加工手段１３を支持する場合に、第２荷重センサ４７０に所定の荷重を加える調整作業を行う必要がないので、第２荷重センサ４７０の装着作業を容易かつ短時間で行うことが可能となる。

本発明に係る加工装置は、上述の実施形態１の加工装置１、又は実施形態２の加工装置７に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、本発明に係る加工装置は、粗研削手段として機能する図１に示す加工手段１６と、研削砥石１６４２中に含まれる砥粒が比較的小さく仕上げ研削手段として機能する加工手段１６と、研磨手段である図５に示す加工手段１３とを備え、保持手段３０がその上面に複数周方向に等間隔を空けて配置されたターンテーブルで被加工物８０を各研削加工手段１６又は研磨加工手段１３の下方に位置づけ可能な３軸の研削研磨装置等であってもよい。そして、例えば該３軸の加工手段を備える研削研磨装置において、粗研削加工手段１６及び仕上げ研削加工手段１６は、図１、図２に示す第２支持部４２を介して昇降手段１７の昇降する昇降ベース１７４に支持されており、一方、保持手段３０は、図２に示す第１支持部４１に代えて、図５に示す第１支持部４６を介して基台となるターンテーブルに支持されてもよい。即ち、図２に示す第２支持部４２と図５に示す第１支持部４６とを一緒に、研削加工装置、研磨加工装置、又は研削研磨加工装置内で用いてもよい。
また、本発明に係る支持部も、第１支持部４１や第２支持部４２等に限定されるものではない。

８０：被加工物 ８１：保護テープ
１：加工装置（研削装置） １０：装置ベース １１：コラム ９：制御手段
３０：保持手段 ３０２：保持面 ３３：テーブルベース ３３４：ボルト挿通穴 ３３５：固定ナット ３６：テーブル回転手段 ３９：カバー
１４：Ｙ軸移動手段 １４０：ボールネジ １４３：基台（スライダー）
１７：昇降手段 １７０：ボールネジ
１７４：昇降ベース １７４２：側板 １７４３：環状底板
１６：加工手段 １６０：スピンドル １６１：ハウジング １６４：加工具
１８：高さ位置測定手段 ３８：ハイトゲージ ９：制御手段
４１：第１支持部 ４１０：第１荷重センサ
４１１：第１上部材
４１２：第１下部材 ４１２１：部材基部 ４１２２：ボス部 ４１２３：ネジシャフト
４１２４：ネジ穴
４１３：第１モータ ４１４：昇降シャフト ４１５：弾性部材 ４１６：スラストベアリング ４１７：ベアリング支持プレート
４２：第２支持部 ４２０：第２荷重センサ
４２１：第２上部材 ４２１４：平プレート ４１２５：固定ボルト ４２１６：挿通孔
４２２：第２下部材 ４２２３：ボルト穴 ４２２４：ボルト穴
４２１８：固定ボルト ４２１９：前後調整用ネジ
７：加工装置（研磨装置）
１３：加工手段 １６５：プラテン １６６：加工具
４６：第１支持部 ４６０：第１荷重センサ
４６１：第１上部材 ４６１３：ボルト穴 ４６１４：ボルト穴
４６２：第１下部材 ４６２１：挿通孔 ４６２３：挿通孔 ４６６：固定ボルト
４７：第２支持部 ４７１：第２上部材 ４７２：第２下部材 ４７０：第２荷重センサ

Claims (3)

1. 保持面によって被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工する加工具を回転可能に装着した加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に移動させる昇降手段と、該昇降手段によって該加工具を該保持手段に保持された被加工物に接触させることにより該保持手段に掛かる荷重を検知する第１荷重センサと、を備える加工装置であって、
   該保持手段は、基台の上に第１支持部を介して支持され、
   該第１支持部は、第１上部材と、第１下部材と、該第１荷重センサと、を備え、
   該第１支持部は、該第１荷重センサを該第１上部材と該第１下部材とで予め挟み所定の圧縮圧力を該第１荷重センサに与えた状態を維持するように一体化されていて、
   該加工手段は、該昇降手段の昇降する昇降ベースに第２支持部を介して支持され、
   該第２支持部は、第２上部材と、第２下部材と、第２荷重センサと備え、
   該第２支持部が備える該第２荷重センサは、該昇降手段によって該加工具を該保持手段に保持された被加工物に接触させることにより該加工手段に掛かる荷重を検知し、
   該第２支持部は、該第２荷重センサを該第２上部材と該第２下部材とで予め挟み所定の圧縮圧力を該第２荷重センサに与えた状態を維持するように一体化されている、
   加工装置。
2. 前記保持手段を支持する前記第１支持部は、該保持手段と前記基台との間の距離を調整可能な、請求項１記載の加工装置。
3. 前記加工手段を支持する前記第２支持部は、前記保持面に対する該加工手段に装着した前記加工具の下端面の平行度を調整可能な、請求項１、又は請求項２記載の加工装置。

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