JP2010023163A

JP2010023163A - 加工装置

Info

Publication number: JP2010023163A
Application number: JP2008186313A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Mizomoto; 康隆溝本; Tetsukazu Sugitani; 哲一杉谷
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】異なる種類の加工工具を選択的に交換使用して異なる方式の加工処理を施す場合の対応が容易な加工装置を提供する。
【解決手段】スピンドル１３１に配設され、チャックテーブル４上に保持された被加工物Ｗとスピンドル１３１に装着された加工工具との間の圧力を計測する圧力計測手段１７０と、測定部位に対して進退自在に設けられて、チャックテーブル４上に保持された被加工物Ｗの厚さを計測する厚さ計測手段１８０とを備えることで、圧力計測手段１７０の計測結果に基づいて加工制御しながら加工を施す場合には厚さ計測手段１８０を測定部位に対して退避させるが、厚さ計測手段１８０の計測結果に基づいて加工制御しながら加工を施す場合には厚さ計測手段１８０を進出させて測定部位に位置付けるようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えば、被加工物の被加工面を研削処理した後、異なる種類の加工処理が可能な加工装置に関するものである。

半導体チップにおいては特に薄型化が求められ、より薄くするには、半導体チップに切り出す前の半導体ウエーハをより薄く（例えば、１００μｍ以下、さらには５０μｍ以下）加工することにより可能とされる。半導体ウエーハは、シリコン等の材料の単結晶棒をスライスして得られるものであるが、チップ化する前に、素子形成面である表面とは反対側の裏面側を研削して所定の厚さに薄化される。

半導体ウエーハを薄化するには、砥石などによる研削といった機械加工が一般に採用されるが、このように機械加工で薄化された半導体ウエーハの加工面には、細かな傷による厚さ１μｍ程度の機械的ダメージ層（歪み層）が形成される。このようなダメージ層が形成されたままであると、抗折強度が低下して割れや欠けの原因となる。そこで、乾式研磨方法によりダメージ層を除去して強度を保つことが行われている。乾式研磨方法（ドライポリッシュ）は、例えば特許文献１に記載されている。

一方、強度を低下させるダメージ層は、ゲッタリング効果を生じさせるものとして有効に利用される場合もある。ゲッタリング効果とは、半導体チップの製造工程において半導体ウエーハに含有された主に重金属を主とする不純物を、半導体チップに形成された電子回路等の素子の形成領域外の歪み場に集めて素子形成領域を清浄化することであり、歪み場として、機械的ダメージが形成された部分が活用される。

このようなゲッタリング効果によって素子形成領域に不純物が存在しにくくなり、結晶欠陥の発生や電気特性の劣化といった不具合が抑制され、半導体チップの特性の安定化や性能の向上を図ることができる。このようなゲッタリング効果を得るための方法は、例えば特許文献２，３に記載されている。

特開２００３−５３６６２号公報特開２００５−２７７１１６号公報特開２００５−３１７８４６号公報

したがって、半導体ウエーハの研削後の表面処理としては、ダメージ層を除去して強度を保つ乾式研磨方式を施したい場合と、ゲッタリング効果を狙って微細砥粒での研削方式を施したい場合との２パターンがある。前者の乾式研磨方式では、定圧加工にて遂行され、後者の研削方式では非接触測定器による定寸加工にて遂行されるため、加工時の加工工具の制御方法も異なる。また、加工工具と被加工物とによる加工位置も異なる。このため、このような２パターンの加工処理を選択的に実施したい場合においては、２機種を予め用意するか、あるいは、制御時に使用する測定器等を交換するかの対応が採られる。しかしながら、前者の対応では経済的でなく、また、後者の対応では加工処理の切換えが面倒で時間がかかり、効率的でない等の不具合が多々ある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる種類の加工工具を選択的に交換使用して異なる方式の加工処理を施す場合の対応が容易な加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる加工装置は、鉛直に延びる中心軸線を中心として回転自在に設けられたチャックテーブルと、該チャックテーブルを回転するためのチャックテーブル回転手段と、前記チャックテーブルの上方に位置して鉛直に延びる中心軸線を中心として回転自在に設けられたスピンドルと、該スピンドルを回転するためのスピンドル回転手段とを備え、被加工物を保持した前記チャックテーブルを回転するとともに加工工具が装着された前記スピンドルを回転し、前記加工工具を前記被加工物の被加工面に作用させて加工する加工装置であって、前記チャックテーブルの上方を水平方向に移動自在に設けられた水平移動ブロックと、該水平移動ブロックを水平方向に往復動するための水平移動ブロック往復動手段と、前記水平移動ブロックに鉛直方向に移動自在に装着されて、前記スピンドルを回転自在に搭載した鉛直移動ブロックと、該鉛直移動ブロックを鉛直方向に昇降動するための鉛直移動ブロック昇降動手段と、前記チャックテーブル又は前記スピンドルに配設され、前記チャックテーブル上に保持された前記被加工物と前記スピンドルに装着された前記加工工具との間の圧力を計測する圧力計測手段と、測定部位に対して進退自在に設けられて、該チャックテーブル上に保持された前記被加工物の厚さを計測する厚さ計測手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる加工装置は、上記発明において、前記厚さ計測手段は、非接触式厚さ検出器からなることを特徴とする。

また、本発明にかかる加工装置は、上記発明において、前記厚さ計測手段は、前記水平移動ブロックに搭載され、該水平移動ブロックの移動に伴い測定部位に対して進退自在であることを特徴とする。

また、本発明にかかる加工装置は、上記発明において、前記スピンドルには、前記加工工具として研磨工具と研削工具とが選択的に装着され、前記研磨工具を装着して前記被加工物の被加工面を研磨する際には、前記水平移動ブロックを研磨位置に位置付けるとともに前記圧力計測手段が計測する圧力に基づいて前記鉛直移動ブロックの下降が制御され、前記研削工具を装着して前記被加工物の被加工面を研削する際には、前記水平移動ブロックを研削位置に位置付けるとともに前記厚さ計測手段が計測する前記被加工物の厚さに基づいて前記鉛直移動ブロックの下降が制御されることを特徴とする。

また、本発明にかかる加工装置は、上記発明において、前記研削工具を装着して前記被加工物の被加工面を研削する際には、前記水平移動ブロックは静止していることを特徴とする。

本発明にかかる加工装置によれば、チャックテーブル又はスピンドルに配設され、チャックテーブル上に保持された被加工物とスピンドルに装着された加工工具との間の圧力を計測する圧力計測手段と、測定部位に対して進退自在に設けられて、該チャックテーブル上に保持された被加工物の厚さを計測する厚さ計測手段とを備えているので、異なる加工方式によって加工位置が異なっても水平移動ブロックを移動させることで対応可能であり、かつ、圧力計測手段の計測結果に基づいて加工制御しながら加工を施す場合には厚さ計測手段を測定部位に対して退避させておく一方、厚さ計測手段の計測結果に基づいて加工制御しながら加工を施す場合には厚さ計測手段を測定部位に位置付ければよく、異なる種類の加工工具を選択的に交換使用して異なる方式の加工処理を施す場合の対応が容易な加工装置を提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である加工装置について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態の加工装置の全体構成は、例えば本出願人提案の特開２００５−１５３０９０号公報に示される加工装置に準ずるものであり、細部の詳細説明については適宜省略するものとする。

図１は、本実施の形態にかかる加工装置の全体構成を示す斜視図である。本実施の形態の加工装置１は、装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、この主部２１の後端部に設けられ鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。このように形成された装置ハウジング２は、後述するウエーハ等の被加工物を搬入・搬出する搬入・搬出領域２ａと粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃと仕上げ加工領域２ｄを備えている。

装置ハウジング２の主部２１には、ターンテーブル３が回転可能に配設されている。このターンテーブル３は、搬入・搬出領域２ａと粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃと仕上げ加工領域２ｄに沿って回転されるもので、４個のチャックテーブル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（以下、適宜「チャックテーブル４」と表記する）が配設されている。これら４個のチャックテーブル４は、各々９０度の等角度の位相角をもって配設されている。

ここで、ターンテーブル３及びチャックテーブル４について、図２を参照して説明する。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。ターンテーブル３は、下面から突出して形成された回転軸３１を備えており、この回転軸３１及びターンテーブル３の下面が装置ハウジング２内に配置された支持部材２３に複数の軸受５を介して回転可能に支持されている。このように支持部材２３に回転可能に支持されたターンテーブル３は、パルスモータ６１等からなるテーブル回動手段６によって適宜回動される。また、ターンテーブル３は、４個のチャックテーブル４を各々回転駆動するための４個（図２には２個のチャックテーブル４ａ及び４ｄが示されている）のチャックテーブル回転手段７を収容する収容室３２を備えている。チャックテーブル回転手段７は、例えばサーボモータからなり、その駆動軸７１は、チャックテーブル４の回転軸に連結されている。これにより、チャックテーブル４は、鉛直に延びる中心軸線を中心として回転自在に設けられている。

ここで、チャックテーブル４は、多孔質セラミックス等の多孔性材料からなり、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル４を、図示しない吸引ホースを介して吸引手段に選択的に連通することにより、保持面上に載置された被加工物を吸引保持する。

また、本実施の形態の加工装置１において、粗研削領域２ｂには、粗研削ユニット８が配設されている。粗研削ユニット８は、ユニットハウジング８１と、このユニットハウジング８１の下端に回転自在に装着された粗研削ホイール８２と、ユニットハウジング８１の上端に装着され粗研削ホイール８２を矢印で示す方向に回転させるサーボモータ８３と、ユニットハウジング８１を装着した移動基台８４とを具備している。移動基台８４は、パルスモータ８８と、雄ねじロッド８７等からなる研削送り手段８６によって上下方向に昇降移動可能に構成されている。これにより、研削ホイール８２の切り込み深さが調整可能である。

また、仕上げ研削領域２ｃには、仕上げ研削ユニット８０が配設されている。仕上げ研削ユニット８０は、仕上げ用の研削ホイール８２０が粗研削ユニット８の粗研削ホイール８２と相違する以外は粗研削ユニット８と実質的に同様の構成であり、従って、粗研削ユニット８の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。

さらに、仕上げ加工領域２ｄには、加工手段１０が配設されている（図１中では、二点鎖線で一部の輪郭を示している）。この加工手段１０について、図３を参照して説明する。図３は、加工手段１０の構成例を示す斜視図である。加工手段１０は、加工工具１１０を着脱可能に装着するマウント１２０と、このマウント１２０を回転させるスピンドル１３１を含むスピンドルユニット１３０と、鉛直移動ブロック１４３と水平移動ブロック１４２とを備えてスピンドルユニット１３０をチャックテーブル４の保持面に対して垂直となる鉛直方向（Ｚ軸方向）及びスピンドルユニット１３０をチャックテーブル４の保持面に対して平行となる水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持するスピンドルユニット支持手段１４０と、スピンドルユニット１３０をチャックテーブルの保持面に対して鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降動するための鉛直移動ブロック昇降動手段１５０と、スピンドルユニット１３０をチャックテーブルの保持面に対して平行な水平方向（Ｙ軸方向）に往復動するための水平移動ブロック往復動手段１６０とを具備している。スピンドルユニット１３０は、スピンドル１３１を回転駆動するためのサーボモータ等によるスピンドル回転手段１３２を備えている。

スピンドルユニット支持手段１４０は、固定された支持基台１４１と、水平移動ブロック１４２及び鉛直移動ブロック１４３とからなっている。支持基台１４１の一側面には、チャックテーブル４の保持面に対して平行となる矢印Ｙで示す水平方向に延びる一対の第１の案内レール１４１ａが設けられている。水平移動ブロック１４２の一側面には支持基台１４１に設けられた一対の第１の案内レール１４１ａと嵌合する一対の第１の被案内レール１４２ｂが設けられており、水平移動ブロック１４２の他側面にチャックテーブル４の保持面に対して垂直となる矢印Ｚで示す鉛直方向に延びる一対の第２の案内レール１４２ａが設けられている。このように構成された水平移動ブロック１４２は、第１の被案内レール１４２ｂを支持基台１４１に設けられた第１の案内レール１４１ａと嵌合することにより、チャックテーブル４の上方を第１の案内レール１４１ａに沿って水平方向に移動自在となるように支持基台１４１に支持される。

また、鉛直移動ブロック１４３の一側面には水平移動ブロック１４２に設けられた一対の第２の案内レール１４２ａと嵌合する一対の第２の被案内レール１４３ｂが設けられている。これにより、鉛直移動ブロック１４３は、第２の被案内レール１４３ｂを水平移動ブロック１４２に設けられた第２の案内レール１４２ａと嵌合することにより、鉛直移動ブロック１４３は水平移動ブロック１４２に第２の案内レール１４２ａに沿って鉛直方向に移動自在となるように支持される。このように構成された鉛直移動ブロック１４３の他側面側にスピンドルユニット１３０が搭載されている。

また、鉛直移動ブロック昇降動手段１５０は、研削送り手段８６と同様の構成をしている。即ち、鉛直移動ブロック昇降動手段１５０は、パルスモータ１５１と、第２の案内レール１４２ａ間に第２の案内レール１４２ａと平行に配設されパルスモータ１５１によって回転駆動される雄ねじロッド（図示せず）と、鉛直移動ブロック１４３に装着され雄ねじロッドと螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ１５１によって図示しない雄ねじロッドを正転及び逆転駆動することにより、鉛直移動ブロック１４３、即ちスピンドルユニット１３０をチャックテーブル４の保持面に対して垂直となる矢印Ｚで示す鉛直方向に移動させる。

同様に、水平移動ブロック往復動手段１６０は、パルスモータ１６１と、第１の案内レール１４１ａ間に第１の案内レール１４１ａと平行に配設されパルスモータ１６１によって回転駆動される雄ねじロッド１６２（図５等参照）と、水平移動ブロック１４２に装着され雄ねじロッド１６２と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ１６１によって雄ねじロッド１６２を正転及び逆転駆動することにより、水平移動ブロック１４２、即ち鉛直移動ブロック１４３及びスピンドルユニット１３０をチャックテーブル４の保持面に対して平行な矢印Ｙで示す水平方向に移動させる。なお、加工手段１０の加工工具１１０の種類、加工内容等については後述する。

また、本実施の形態の加工装置１は、装置ハウジング２の主部２１の前端部には、加工前の被加工物が収容された第１のカセット２１１と、加工後の被加工物を収容するための第２のカセット２２１が配設されている。また、装置ハウジング２の主部２１の片側前部には第１のカセット２１１から搬出された加工前の被加工物の中心位置合わせを行う中心合わせ手段２３１、加工後の被加工物を洗浄するスピンナー洗浄手段２４１が順に配設されている。このスピンナー洗浄手段２４１は、粗研削ユニット８と仕上げ研削ユニット８０と加工手段１０によって加工された後の被加工物を洗浄するとともに、被加工物の洗浄面から洗浄水をスピンナー乾燥する。

また、第１，第２のカセット２１１，２２１の後方には、ハンド２５１を装着した周知の多軸関節ロボット２５２と、この多軸関節ロボット２５２を装置ハウジング２の幅方向に移動する移動手段２５３とからなる搬送手段２５０が配設されている。搬送手段２５０は、移動手段２５３及び多軸関節ロボット２５２を作動することにより、第１のカセット２１１に収容された加工前の被加工物を搬出して中心合わせ手段２３１に搬送するとともに、スピンナー洗浄手段２４１によって洗浄及び乾燥された加工後の被加工物を第２のカセット２２１に搬入する。

また、本実施の形態の加工装置１は、中心合わせ手段２３１に搬送され中心合わせされた加工前の被加工物を搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに搬送する吸着パッド２６１を有する搬入手段２６０と、搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている加工後の被加工物を搬出しスピンナー洗浄手段２４１に搬送する吸着パッド２７１を有する搬出手段２７０を備えている。これら搬入手段２６０及び搬出手段２７０は、上下方向及び前後方向に変位移動自在に構成されている。

次に、このように構成された本実施の形態の加工装置１の動作の概要について説明する。まず、加工装置１によって被加工物を加工するには、加工前の被加工物が収容された第１のカセット２１１をセットするとともに、加工後の被加工物を収容するための空の第２のカセット２２１をセットする。そして、加工開始スイッチ（図示せず）が投入されると、搬送手段２５０が作動して第１のカセット２１１から加工前の被加工物を搬出して中心合わせ手段２３１に搬送する。中心合わせ手段２３１は、搬送された加工前の被加工物の中心合わせを行う。次に、搬入手段２６０が作動して、中心合わせ手段２３１によって中心合わせされた加工前の被加工物を搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に搬送する。

なお、加工開始時においては、ターンテーブル３は図１に示す原点位置に位置付けられており、ターンテーブル３に配設されたチャックテーブル４ａが搬入・搬出領域２ａに、チャックテーブル４ｂが粗研削領域２ｂに、チャックテーブル４ｃが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｄが仕上げ加工領域２ｄに各々位置付けられている。搬入手段２６０によって搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に載置された加工前の被加工物は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル４ａ上に吸引保持される。

搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに加工前の被加工物を吸引保持すると、テーブル回動手段６を作動してターンテーブル３を図１において時計方向に９０度の角度だけ回動する。この結果、加工前の被加工物を吸引保持したチャックテーブル４ａが粗研削領域２ｂに位置付けられ、チャックテーブル４ｂが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｃが仕上げ加工領域２ｄに、チャックテーブル４ｄが搬入・搬出領域２ａに各々位置付けられる。このようにしてチャックテーブル４ａ〜４ｄが各々の領域に位置付けられると、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている被加工物に対して粗研削ユニット８によって粗研削加工が実施される。なお、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｄに加工前の被加工物が搬送されて吸引保持される。

次に、テーブル回動手段６を作動してターンテーブル３を図１において時計方向に更に９０度回動する。この結果、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された被加工物を保持したチャックテーブル４ａが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の被加工物を吸引保持したチャックテーブル４ｄが粗研削領域２ｂに位置付けられる。そして、チャックテーブル４ｂが仕上げ加工領域２ｄに、チャックテーブル４ｃが搬入・搬出領域２ａに各々位置付けられる。この状態で仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている粗研削加工済みの被加工物に対して仕上げ研削ユニット８０によって仕上げ研削加工が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ｄに保持されている被加工物に対して粗研削ユニット８によって粗研削加工が実施される。なお、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｃに加工前の被加工物が搬送され吸引保持される。

次に、テーブル回動手段６を作動してターンテーブル３を図１において時計方向に更に９０度回動する。この結果、仕上げ研削領域２ｃにおいて仕上げ研削加工された被加工物を保持したチャックテーブル４ａが仕上げ加工領域２ｄに位置付けられ、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された被加工物を保持したチャックテーブル４ｄが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の被加工物を吸引保持したチャックテーブル４ｃが粗研削領域２ｂに位置付けられる。そして、チャックテーブル４ｂが搬入・搬出領域２ａに位置付けられる。上述したようにターンテーブル３が回動し仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４ｄに保持されている粗研削加工された被加工物に対しては仕上げ研削ユニット８０によって仕上げ研削加工が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ｃに保持されている被加工物に対しては粗研削ユニット８によって粗研削加工が実施される。

また、仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている仕上げ加工済みの被加工物に対しては、加工手段１０によって予め設定された仕上げ加工が施される。なお、本実施の形態における加工装置１によって被加工物の加工を開始する際には、加工の目的等を考慮して加工工具１１０の種類や加工手段１０による仕上げ加工方法が決められる。一方、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｂには加工前の被加工物が搬送されて吸引保持される。

以上のようにして最初に搬入・搬出領域２ａに位置付けられ加工前の被加工物を保持したチャックテーブル４ａが粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃと仕上げ加工領域２ｄに順次位置付けられ、各領域で各々の加工が施されると、テーブル回動手段６を作動してターンテーブル３を図１において反時計方向に２７０度回動する。この結果、ターンテーブル３は図１に示す原点位置に戻され、上述したように仕上げ加工領域２ｄにおいて加工された被加工物を保持しているチャックテーブル４ａが搬入・搬出領域２ａに位置付けられる。そして、上述したように搬入・搬出領域２ａで加工前の被加工物を保持したチャックテーブル４ｂが粗研削領域２ｂに、粗研削領域２ｂで粗研削加工された被加工物を保持したチャックテーブル４ｃが仕上げ研削領域２ｃに、仕上げ研削領域２ｃで仕上げ研削加工された被加工物を保持したチャックテーブル４ｄが仕上げ加工領域２ｄに各々位置付けられる。上述したように粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃと仕上げ加工領域２ｄに各々位置付けられたチャックテーブルに保持された被加工物には、各々上述した粗研削加工、仕上げ研削加工、仕上げ加工が施される。

一方、搬入・搬出領域２ａに戻ったチャックテーブル４ａに保持された被加工物は、チャックテーブル４ａによる吸着保持が解除される。次に、搬出手段２７０を作動してチャックテーブル４ａ上の被加工物を吸着パッド２７１に保持してチャックテーブル４ａ上から搬出し、スピンナー洗浄手段２４１に搬送する。スピンナー洗浄手段２４１に搬送された加工後の被加工物は、洗浄及びスピンナー乾燥される。このようにして洗浄及び乾燥された加工後の被加工物は、搬送手段２５０によって第２のカセット２２１の所定位置に搬入される。以上のように、搬入・搬出領域２ａに戻されたチャックテーブル４ａに保持された被加工物の搬出と、チャックテーブル４ａへの加工前の被加工物の搬送が実施されている間に、粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃと仕上げ加工領域２ｄに各々位置付けられたチャックテーブル４ｂ〜４ｄに保持された被加工物に対して各々上述した加工が施される。

上述したように搬入・搬出領域２ａに戻されたチャックテーブル４ａに加工前の被加工物が再度保持されると、テーブル回動手段６を作動してターンテーブル３を図１において時計方向に９０度回動し、加工前の被加工物を吸引保持したチャックテーブル４ａが粗研削領域２ｂに位置付けられ、チャックテーブル４ｂが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｃが仕上げ加工領域２ｄに、チャックテーブル４ｄが搬入・搬出領域２ａに各々位置付けられる。以降、上述した動作を繰り返し、第１のカセット２１１に収容された全ての加工前の被加工物の加工を実施する。

つづいて、加工手段１０の加工工具１１０の種類、加工内容等について説明する。加工手段１０は、仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４上の仕上げ研削加工済みの被加工物に対してチャックテーブル４を回転させるとともにスピンドル１３１を回転させて、加工工具１１０を被加工物の被加工面（上面）に作用させて仕上げ加工するためのものである。ここで、仕上げ研削後の表面処理としては、ダメージ層を除去して強度を保つための乾式研磨方式を施したい場合と、ゲッタリング効果を狙って微細砥粒での研削方式を施したい場合との２パターンがある。

本実施の形態における加工手段１０の加工工具１１０は、乾式研磨方式を施すための研磨工具が装着された例を示しているが、加工手段１０は、微細砥粒での研削方式を施すための研削工具なる加工工具１１６も選択的に装着可能に構成されている。

まず、加工工具１１０（研磨工具）について、図４〜図６を参照して説明する。図４は、加工工具１１０（研磨工具）の構成例を示し、（ａ）は表面斜視図であり、（ｂ）は裏返して示す斜視図であり、図５は、乾式研磨方式による加工時の加工手段１０の構成例を示す正面図であり、図６は、図５の平面図である。加工工具１１０（研磨工具）は、円板形状の支持部材１１１とこの支持部材１１１に装着される円板形状の研磨部材１１２とから構成されている。支持部材１１１には周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ねじ穴１１１ａが形成されている。支持部材１１１の下面は円形支持面を形成しており、この支持面に研磨部材１１２がエポキシ樹脂系接着剤等の接着剤によって接合されている。研磨部材１１２は、本実施の形態では、例えばフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石が用いられている。このように構成された加工工具１１０（研磨工具）は、図５に示すようにマウント１２０の下面に位置付け、マウント１２０に形成されている貫通孔を通して加工工具１１０（研磨工具）の支持部材１１１に形成されている盲ねじ孔１１１ａに締結ボルト１１３を螺着することによって、マウント１２０に着脱可能に装着される。

次に、加工工具１１６（研削工具）について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、加工工具１１６（研削工具）の構成例を示す斜視図であり、図８は、微細砥粒方式による加工時の加工手段１０の構成例を示す正面図であり、図９は、図８の平面図である。加工工具１１６（研削工具）は、環状の支持部材１１７とこの支持部材１１７の下面に装着された研削砥石１１８とからなっている。環状の支持部材１１７には周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ねじ穴１１７ａが形成されている。研磨砥石１１８は、例えば砥粒の粒径が１μｍ以下のダイヤモンド砥粒等をレジンボンドで固めた微細砥粒によって構成されている。このように構成された加工工具１１６（研削工具）は、マウント１２０に上述した要領によって着脱可能に装着される。

また、本実施の形態の加工手段１０においては、圧力計測手段１７０と厚さ計測手段１８０とを備えている。圧力計測手段１７０は、仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４上に保持された被加工物とスピンドル１３１に装着された加工工具１１０（研磨工具）との間に作用する圧力を計測するためのものである。圧力計測手段1７０は、例えば、圧電センサ等を利用したもので、図５等に示すように、スピンドル１３１周りのスピンドルユニット１３０中に装着して設けられている。なお、圧力計測手段１７０は、個々のチャックテーブル４側に設けるようにしてもよい。

また、厚さ計測手段１８０は、仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４上に保持された被加工物の厚さを計測するためのものである。本実施の形態では、厚さ計測手段１８０は、チャックテーブル４上の被加工物の測定部位に対して上方から対向して、被加工物の厚さをレーザ光を利用して非接触で計測する非接触式厚さ測定器で構成されている。即ち、所定周波数のレーザ光を被加工物の表面（上面）に向けて略垂直に照射し、そのレーザ光の、被加工物の表面からの反射光と被加工物の裏面からの反射光との干渉波を受光し、干渉波の波形に基づいて被加工物の厚さを測定するものである（例えば、特開平９−３６０９３号公報参照）。

このように構成された厚さ計測手段１８０は、図５、図６、図８及び図９に示すように、水平移動ブロック１４２の移動方向の壁面にてマウント１２０脇に位置するよう搭載されることで、水平移動ブロック１４２の水平移動に伴い測定部位に対して進退自在に設けられている。より詳細には、厚さ計測手段１８０は、仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４の中心を通る線上に位置するように支持アーム１８１により支持されている。また、支持アーム１８１の上端側には鉛直方向に配設させた雄ねじロッド１８２と螺合する雌ねじブロック１８３を具備し、パルスモータ１８４により雄ねじロッド１８２を正転又は逆転駆動させることにより、支持アーム１８１に支持された厚さ計測手段１８０が昇降移動するように構成されている。

このような構成において、仕上げ研削後の被加工物の表面処理として、加工工具１１０（研磨工具）を用いて乾式研磨方式の加工を施す場合について説明する。この場合、前述したように加工手段１０のスピンドル１３１に加工工具１１０（研磨工具）を装着する。そして、スピンドル回転手段１３２によりスピンドル１３１、即ち加工工具１１０（研磨工具）を回転させるとともにチャックテーブル回転手段７によってチャックテーブル４を回転させる。この状態で、図５及び図６に示すように、水平移動ブロック往復動手段１６０によって水平移動ブロック１４２を水平方向（Ｙ方向）に移動させることで、加工工具１１０（研磨工具）が仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４上の被加工物Ｗの全面を覆う研磨位置に位置付ける。一方、鉛直移動ブロック昇降動手段１５０によって鉛直移動ブロック１４３、即ち加工工具１１０（研磨工具）を下降移動させて被加工物Ｗ表面に押圧接触させることで、乾式研磨加工を施す。このような乾式研磨加工に際しては、水平移動ブロック往復動手段１６０によって水平移動ブロック１４２を水平方向（Ｙ方向）に適宜移動させることで、加工工具１１０（研磨工具）の位置を移動させてもよい。

また、このような乾式研磨加工に際しては、被加工物Ｗと加工工具１１０（研磨工具）との間に作用する圧力が一定となるように定圧にする必要があるが、両者間の圧力は、スピンドルユニット１３０に装着された圧力計測手段１７０によって常に計測されており、この圧力計測手段１７０が計測する圧力に基づいて鉛直移動ブロック１４３、即ち加工工具１１０（研磨工具）の下降量が適正となるように鉛直移動ブロック昇降動手段１５０が制御される。

また、水平移動ブロック往復動手段１６０によって水平移動ブロック１４２、即ち加工工具１１０（研磨工具）を研磨位置に位置付けた場合には、この加工で使用しない厚さ計測手段１８０は図５及び図６に示すように被加工物Ｗ付近から退避した位置に位置しており、加工の邪魔とならないとともに、厚さ計測手段１８０に損傷等を生ずることもない。特に、本実施の形態のように、厚さ計測手段１８０を上昇変位させて、被加工物Ｗ付近から上方にも退避した位置に位置させることで厚さ計測手段１８０の保護を確実なものとすることができる。

一方、仕上げ研削後の被加工物の表面処理として、加工工具１１６（研削工具）を用いて微細砥粒方式の加工を施す場合について説明する。この場合、前述したように加工手段１０のスピンドル１３１に加工工具１１０（研磨工具）に代えて加工工具１１６（研削工具）を装着する。そして、スピンドル回転手段１３２によりスピンドル１３１、即ち加工工具１１６（研削工具）を回転させるとともにチャックテーブル回転手段７によってチャックテーブル４を回転させる。この状態で、図８及び図９に示すように、水平移動ブロック往復動手段１６０によって水平移動ブロック１４２を水平方向（Ｙ方向）に移動させることで、加工工具１１６（研削工具）の一端が仕上げ加工領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４上の被加工物Ｗの中心に一致する研削位置に位置付ける。一方、鉛直移動ブロック昇降動手段１５０によって鉛直移動ブロック１４３、即ち加工工具１１６（研削工具）を下降移動させて被加工物Ｗ表面に押圧接触させることで、微細砥粒方式の加工を施す。このような微細砥粒方式の加工に際しては、水平移動ブロック１４２は上記のように位置付けた研削位置で静止状態とする。

また、このような乾式研磨加工に際しては、被加工物Ｗの厚さを管理し、被加工物Ｗの厚さが所望の厚さとなるように定寸加工とする必要がある。ここで、本実施の形態では、非接触式厚さ測定器を用いた厚さ計測手段１８０が水平移動ブロック１４２に搭載され、水平移動ブロック１４２、即ち加工工具１１６（研削工具）の一端が被加工物Ｗの中心に一致する研削位置に位置付けられると、この厚さ計測手段１８０も図８及び図９に示すように被加工物Ｗ上の測定部位に厚さ測定可能に進出する。ここでは、被加工物Ｗに対して所定高さとなるように厚さ計測手段１８０は下降変位される。これにより、被加工物Ｗの厚さは、水平移動ブロック１４２に装着された厚さ計測手段１８０によって常に計測され、この厚さ計測手段１８０が計測する被加工物Ｗの厚さに基づいて鉛直移動ブロック１４３、即ち加工工具１１６（研削工具）の下降量が適正となるように鉛直移動ブロック昇降動手段１５０が制御される。

このように本実施の形態によれば、乾式研磨方式と微細砥粒での研削方式とで変更したい場合には、加工手段１０のスピンドル１３１に装着する加工工具１１０，１１６の変更を行えばよく、異なる種類の加工工具を選択的に交換使用して異なる方式の加工処理を施す場合の対応が容易な加工装置１を提供することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、厚さ計測手段１８０は、支持基台１４１等の固定部材の一部に支持させて測定部位に対して進退自在に設けるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、厚さ計測手段１８０としてレーザ光を利用した非接触式厚さ測定器を用いたが、この他、所定周波数の超音波を被加工物の表面に向けて発射し、その超音波の、被加工物の表面からの反射波と裏面からの反射波との干渉波の波形から厚さを測定する超音波式の非接触式厚さ測定器であってもよい。

本発明の実施の形態にかかる加工装置の全体構成を示す斜視図である。図１中のＡ−Ａ線断面図である。加工手段の構成例を示す斜視図である。加工工具（研磨工具）の構成例を示す斜視図である。乾式研磨方式による加工時の加工手段の構成例を示す正面図である。図５の平面図である。加工工具（研削工具）の構成例を示す斜視図である。微細砥粒方式による加工時の加工手段の構成例を示す正面図である。図８の平面図である。

符号の説明

１加工装置
４チャックテーブル
７チャックテーブル回転手段
１１０加工工具（研磨工具）
１１６加工工具（研削工具）
１３１スピンドル
１３２スピンドル回転手段
１４２水平移動ブロック
１４３鉛直移動ブロック
１５０鉛直移動ブロック昇降動手段
１６０水平移動ブロック往復動手段
１７０圧力計測手段
１８０厚さ計測手段
Ｗ被加工物

Claims

鉛直に延びる中心軸線を中心として回転自在に設けられたチャックテーブルと、該チャックテーブルを回転するためのチャックテーブル回転手段と、前記チャックテーブルの上方に位置して鉛直に延びる中心軸線を中心として回転自在に設けられたスピンドルと、該スピンドルを回転するためのスピンドル回転手段とを備え、被加工物を保持した前記チャックテーブルを回転するとともに加工工具が装着された前記スピンドルを回転し、前記加工工具を前記被加工物の被加工面に作用させて加工する加工装置であって、
前記チャックテーブルの上方を水平方向に移動自在に設けられた水平移動ブロックと、
該水平移動ブロックを水平方向に往復動するための水平移動ブロック往復動手段と、
前記水平移動ブロックに鉛直方向に移動自在に装着されて、前記スピンドルを回転自在に搭載した鉛直移動ブロックと、
該鉛直移動ブロックを鉛直方向に昇降動するための鉛直移動ブロック昇降動手段と、
前記チャックテーブル又は前記スピンドルに配設され、前記チャックテーブル上に保持された前記被加工物と前記スピンドルに装着された前記加工工具との間の圧力を計測する圧力計測手段と、
測定部位に対して進退自在に設けられて、該チャックテーブル上に保持された前記被加工物の厚さを計測する厚さ計測手段と、
を備えることを特徴とする加工装置。
前記厚さ計測手段は、非接触式厚さ検出器からなることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
前記厚さ計測手段は、前記水平移動ブロックに搭載され、該水平移動ブロックの移動に伴い測定部位に対して進退自在であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。
前記スピンドルには、前記加工工具として研磨工具と研削工具とが選択的に装着され、
前記研磨工具を装着して前記被加工物の被加工面を研磨する際には、前記水平移動ブロックを研磨位置に位置付けるとともに前記圧力計測手段が計測する圧力に基づいて前記鉛直移動ブロックの下降が制御され、
前記研削工具を装着して前記被加工物の被加工面を研削する際には、前記水平移動ブロックを研削位置に位置付けるとともに前記厚さ計測手段が計測する前記被加工物の厚さに基づいて前記鉛直移動ブロックの下降が制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の加工装置。
前記研削工具を装着して前記被加工物の被加工面を研削する際には、前記水平移動ブロックは静止していることを特徴とする請求項４に記載の加工装置。