JP2018001290A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工装置の小型化を可能とすると共に高精度の加工を被加工物に施すことが可能な加工装置を提供する。【解決手段】スピンドル１８と、該スピンドル１８の一端に連結されるホイールマウント２２と、該ホイールマウント２２に着脱自在に装着される第１の直径を有する第１工具２４と、該ホイールマウント２２の被装着面２２ａと反対側に移動可能に取り付けられ、該第１工具２４を収容する収容部４０と、該第１の直径よりも大きい内径の第２工具装着部３８ａとを有する第２工具用マウント３８と、該第２工具用マウント３８に着脱可能に装着された大きい内径を有する第２工具４２と、該第２工具マウント３８を該スピンドル１８の軸方向に移動させる移動手段とを備え、該移動手段は、該第１工具２４と該第２工具を独立に、被加工物との接触位置及び退避位置に位置付け可能であることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、一台で研削加工、研磨加工、バイト切削加工等の複数の加工を達成可能な加工装置に関する。

半導体ウェーハ等の被加工物を薄化するため研削加工を行う際、品質と生産性向上のため、まず被加工物に粗研削加工を施した後、仕上げ研削加工を施して所望の厚さに被加工物を仕上げている。

研削加工を効率よく実施するために、粗研削用の研削ホイールと仕上げ研削用の研削ホイールとが並んで配設され、各研削ホイールに対してチャックテーブルに保持された被加工物がターンテーブルの回転により順に搬送される構成の加工装置が、例えば特開２０１６−０１０８３８号公報で知られている。

一方、本出願人は加工装置としての研削装置を小型化するため、二つの研削ホイールを同心円状に配置した研削装置を特開昭６３−６２６５０号公報で提案している。この研削装置は、各研削ホイールがそれぞれ別の鉛直方向移動軸を有しており、外側に配置された研削ホイールのスピンドルにはベルトを介してモータの回転駆動力が伝達されている。

特開２０１６−０１０８３８号公報 特開昭６３−６２６５０号公報

然し、特許文献２に開示された研削装置の構成では、ベルトを介してモータの回転駆動力が外側に配置された研削装置のスピンドルに伝達されているため、スピンドルがベルトにより引っ張られてスピンドルの回転がぶれやすく、高精度の研削加工を被加工物に施せない恐れがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工装置の小型化を可能とすると共に高精度の加工を被加工物に施すことが可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段とを備えた加工装置であって、該加工手段は、スピンドルと、該スピンドルを回転駆動するモータと、該スピンドルの一端に連結され該チャックテーブルの該保持面に対面するホイールマウントと、該ホイールマウントの被装着面に着脱自在に装着される第１の直径を有する第１工具と、該ホイールマウントの該被装着面と反対側の背面側で該スピンドルに回転不能且つ該スピンドルの軸方向に移動可能に取り付けられ、該ホイールマウントと該ホイールマウントに装着された該第１工具とを収容する収容部と、該収容部を囲繞する該第１の直径よりも大きい内径の第２工具装着部とを有する第２工具用マウントと、該第２工具用マウントに着脱可能に装着された該第１の直径よりも大きい内径を有する第２工具と、該第２工具マウントを該スピンドルの軸方向に移動させる移動手段と、を備え、該移動手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に該第１工具が接触するが該第２工具は接触しない退避位置と、該チャックテーブルに保持された被加工物に該第１工具は接触しないが該第２工具は接触する第２工具作用位置とに、該第２工具用マウントを位置付け可能な加工装置が提供される。

好ましくは、該移動手段で該第２工具用マウントを該退避位置に位置付けることで該第１工具は該第２工具用マウントの該収容部から露出し、該ホイールマウントの背面側から該ホイールマウントに該第１工具を固定する固定部が露出する。

本発明の加工装置によると、第１工具と第２工具とを同心状に配置した上、同一スピンドルに第１工具と第２工具とを装着するようにしたため、一方の工具を回転するためにベルトを使用する必要がなく、ベルトによってスピンドルが引っ張られて回転がぶれやすく、高精度の加工を被加工物に施せない恐れがない。よって、加工装置の小型化を可能とすると共に、高精度の加工を被加工物に施すことができる。

本発明実施形態に係る加工装置の斜視図である。 加工ユニットの断面図である。 第２工具用マウントを退避位置に位置付け、第１工具で被加工物を研削加工している状態の加工ユニットの断面図である。 第２工具用マウントを加工位置に位置付け、第２工具で被加工物に研磨加工を実施している状態の加工ユニットの断面図である。 図５（Ａ）は第１工具を取り外している状態を示す加工ユニットの断面図、図５（Ｂ）は第１工具を交換して被加工物にバイト切削加工をしている状態の加工ユニットの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の実施形態に係る加工装置２の斜視図が示されている。４は加工装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って加工ユニット（加工手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。加工ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を支持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

加工ユニット１０は、図２に最もよく示されるように、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の一端（先端）に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２の被装着面２２ａに複数のねじ２６により着脱可能に装着された第１工具としての研削ホイール２４とを含んでいる。研削ホイール２４は、環状のホイール基台２８と、ホイール基台２８の下端外周部に環状に固着された複数の研削砥石３０とから構成される。

ホイールマウント２２の被装着面２２ａと反対側の背面２２ｂ側には、環状チャンバー３４を有するエアシリンダ３２がスピンドル１８に固定されている。エアシリンダ３２のチャンバー３４内には環状のピストン３６が挿入されており、ピストン３６の下面には複数のピストンロッド３７の上端が連結されており、各ピストンロッド３７の下端は第２工具用マウント３８に固定されている。

エアシリンダ３２のチャンバー３４のヘッドエンド側には第１エア供給路３５ａを介して圧縮エアが選択的に供給され、ロッドエンド側には第２エア供給路３５ｂを介して圧縮が選択的に供給される。本実施形態では、エアシリンダ３２と、ピストン３６と、ピストンロッド３７とで移動手段を構成する。

第２工具用マウント３８は、ホイールマウント２２及びホイールマウント２２に装着された研削ホイール（第１工具）２４を収容する収容部（収容凹部）４０と、収容部４０を囲繞する研削ホイール(第１工具)２４の直径よりも大きい内径の第２工具装着部３８ａをその下端面に有している。

第２工具用マウント３８は、スピンドル１８に固定されたエアシリンダ３２のピストンロッド３７の下端に固定されている。従って、第２工具用マウント３８は、ホイールマウント２２の被装着面２２ａと反対側の背面２２ｂ側でスピンドル１８に回転不能且つスピンドル１８の軸方向に移動可能に取り付けられていることになる。

ここで、スピンドル１８に回転不能に取り付けられているということは、第２工具用マウント３８がスピンドル１８に対して回転せず、スピンドル１８とともに回転することを意味する。

第２工具用マウント３８の第２工具装着部３８ａには研削ホイール（第１工具）２４の直径よりも大きな内径を有する第２工具（研磨パッド）４２が複数のねじ４４により着脱可能に装着されている。

再び図１を参照すると、加工装置２は、加工ユニット１０を一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動するボールねじ４８とパルスモータ５０とから構成される加工ユニット送り機構５２を備えている。パルスモータ５０を駆動すると、ボールねじ４８が回転し、加工ユニット１０が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構５４が配設されている。チャックテーブル機構５４はチャックテーブル５６を有しており、チャックテーブル５６は図示しない移動機構により被加工物着脱位置Ａと、加工ユニット１０に対向する加工位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。５８は蛇腹であり、ベース４の前方側には加工ユニット２のオペレータが加工条件等を入力する操作パネル６０が配設されている。

次に、このように構成された加工装置２の作用について以下に説明する。図２に示した加工ユニット１０では、第１工具２４として研削ホイールを採用し、第２工具４２として研磨パッドを採用している。

この場合、第１工具である研削ホイール２４でチャックテーブル５６に保持された被加工物としてのウェーハ１１を研削加工し、研削加工後、第２工具としての研磨パッド４２でウェーハ１１の研削面を研磨する。

より詳細には、ウェーハ１１を吸引保持したチャックテーブル５６を図１でＹ軸方向に加工位置Ｂまで移動し、図３に示すように、研削ホイール２４の研削砥石３０がチャックテーブル５６に保持されたウェーハ１１の中心付近を通過するように位置付ける。

そして、チャックテーブル５６を矢印ａで示す方向に約３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２８を矢印ｂで示す方向に約６０００ｒｐｍで回転させると共に、パルスモータ５０を作動して研削ホイール２８の研削砥石３０をウェーハ１１に接触させる。そして、研削ホイール２８を所定の研削送り速度で下方に研削送りしながら、ウェーハ１１を研削してウェーハ１１を所望の厚みに薄化する。

尚、研削ホイール２４によるウェーハ１１の研削加工時には、第２エア供給路３５ｂからチャンバー３４のロッドエンドに圧縮エアを供給して、ピストン３６を上昇させ、第１工具としての研削ホイール２４はウェーハ１１に接触するが、第２工具としての研磨パッド４２はウェーハ１１に接触しない、第２工具用マウント３８を図３に示す退避位置に位置付ける。

ウェーハ１１の研削加工が終了すると、第１エア供給路３５ａを介してチャンバー３４のヘッドエンドに圧縮エアを供給し、ピストン３６を下降させる。ピストン３６のストロークを十分大きくとることにより、第２工具マウント３８の凹部４０内にホイールマウント２２とホイールマウント２２に装着された研削ホイール２４とを収容し、第２工具としての研磨パッド４２をチャックテーブル５６に保持されたウェーハ１１に接触させることができる。

この状態で、チャックテーブル５６を矢印ａ方向に回転させると共に、研磨パッド４２を矢印ｂ方向に回転させて、ウェーハ１１の研削面を研磨する。この研磨加工により、ウェーハ１１の研削により生じた研削歪を除去してウェーハ１１の上面を鏡面に仕上げることができる。

上述した本実施形態の加工装置では、エアシリンダ３２と、ピストン３６と、ピストンロッド３０とから構成される移動手段は、チャックテーブル５６に保持された被加工物に第１工具２４は接触するが第２工具４２は接触しない退避位置と、チャックテーブル５６に保持された被加工物に第１工具２４は接触しないが第２工具４２は接触する第２工具作用位置とに、第２工具用マウント３８を位置付ける。

次に、図５を参照して、第１工具の交換方法について説明する。第１工具を交換する際には、チャンバー３４のヘッドエンドに圧縮エアを導入することにより、図５（Ａ）に示すように、第２工具用マウント３８を退避位置に位置付ける。

この状態で、ねじ２６を外すことにより、第１工具としての研削ホイール２４をホイールマウント２２から取り外す。そして、図５（Ｂ）に示すように、第１工具としてのバイトホイール６２をホイールマウント２２に装着する。バイトホイール２２は、環状の基台６４と、基台６４に取り付けられたバイト工具６６とから構成される。

チャックテーブル５６に保持されたウェーハ１１をバイト工具６６で旋回切削するには、被加工物１１に所定深さ切り込むバイト工具６６を矢印ｂで示す方向に回転させながら、チャックテーブル５６を矢印Ｙ１方向に直線的に加工送りする。これにより、チャックテーブル５６に保持されたウェーハ１１の上面を平坦に旋回切削することができる。

上述した実施形態では、第１工具として研削ホイール２４をホイールマウント２２に装着し、第２工具として研磨パッド４２を第２工具用マウント３８に装着した例について説明したが、第１工具及び第２工具の組み合わせはこれに限定されるものではなく、研削ホイール、ドライポリッシュパッド、ＣＭＰパッド、バイトホイール等の種々の工具を適宜組み合わせることが可能である。

２ 加工装置
１０ 加工ユニット
１８ スピンドル
２２ ホイールマウント
２４ 研削ホイール（第１工具）
３２ エアシリンダ
３４ チャンバー
３５ａ 第１エア供給路
３５ｂ 第２エア供給路
３６ ピストン
３７ ピストンロッド
３８ 第２工具用マウント
４２ 研磨パッド（第２工具）
５２ 加工ユニット送り機構
５６ チャックテーブル
６２ バイトホイール（第１工具）

Claims (2)

1. 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段とを備えた加工装置であって、
   該加工手段は、
   スピンドルと、
   該スピンドルを回転駆動するモータと、
   該スピンドルの一端に連結され該チャックテーブルの該保持面に対面するホイールマウントと、
   該ホイールマウントの被装着面に着脱自在に装着される第１の直径を有する第１工具と、
   該ホイールマウントの該被装着面と反対側の背面側で該スピンドルに回転不能且つ該スピンドルの軸方向に移動可能に取り付けられ、該ホイールマウントと該ホイールマウントに装着された該第１工具とを収容する収容部と、該収容部を囲繞する該第１の直径よりも大きい内径の第２工具装着部とを有する第２工具用マウントと、
   該第２工具用マウントに着脱可能に装着された該第１の直径よりも大きい内径を有する第２工具と、
   該第２工具マウントを該スピンドルの軸方向に移動させる移動手段と、を備え、
   該移動手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物に該第１工具が接触するが該第２工具は接触しない退避位置と、該チャックテーブルに保持された被加工物に該第１工具は接触しないが該第２工具は接触する第２工具作用位置とに、該第２工具用マウントを位置付け可能な加工装置。
2. 該移動手段で該第２工具用マウントを該退避位置に位置付けることで該第１工具は該第２工具用マウントの該収容部から露出し、該ホイールマウントの背面側から該ホイールマウントに該第１工具を固定する固定部が露出する請求項１記載の加工装置。