(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
請求項1記載のチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段と、該保持手段が保持する板状ワークに研削砥石を当接させ研削する研削手段とを備える研削装置であって、
該保持手段は、
該チャックテーブルの該供給路と該供給源とを接続する供給配管と、該供給配管に配設される流量調整バルブとを備え、
該ポーラス板と吸引源を連通させ板状ワークを吸引保持すると共に、該供給源から供給する水を該流量調整バルブで調整し、
該枠体の内側面の該供給口から供給する水が該ポーラス板の側面から内部に進入し、該ポーラス板の中央の該吸引孔から吸引され、該ポーラス板の内部に進入した研削屑を吸引除去することを特徴とする研削装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の洗浄装置では、チャックテーブルの保持面付近(ポーラス板の表面付近)の研削屑を除去することは可能であるが、ポーラス板の内部まで入り込んだ研削屑を除去することまではできない。チャックテーブルは、搬送手段に板状ワークを受け渡す際にポーラス板からエアーを噴き上げて板状ワークを浮上させ、ポーラス板の内部から多少の研削屑を吹き出すことができるが、ポーラス板の内部に大部分の研削屑が残ってしまう。特に、研削屑は、板状ワークの外縁付近のポーラス板の外周側から入り込むため、ポーラス板の外周側に多くの研削屑が溜まっていた。
【0005】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ポーラス板の内部に入り込んだ研削屑を効果的に除去できるチャックテーブル、研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のチャックテーブルは、板状ワークを保持するチャックテーブルであって、上面の保持面で板状ワークを吸引保持する円板状のポーラス板と、該保持面
だけが上方に開放
されて該ポーラス板の側面と下面を囲繞する
ように該ポーラス板が嵌め込まれる枠体とで構成され、該枠体は、中央に貫通形成され該ポーラス板と吸引源とを連通する吸引孔と、該ポーラス板の側面に接する該枠体の内側面から水を供給する供給口と、該枠体の内部に形成し該供給口と供給源とを連通する供給路と、を備え
、該ポーラス板の側面から水を進入させる。
【0007】
この構成によれば、吸引孔によってポーラス板全体が負圧にされた状態で、枠体の内側面の供給口からポーラス板の内部に水が供給される。これにより、ポーラス板の内部に溜まった研削屑が水に押し流されて、水と共に研削屑が吸引孔に吸引されてポーラス板の内部に入り込んだ研削屑が除去される。特に、ポーラス板の外周側に研削屑が溜まり易いが、枠体の内側面に供給口が形成されているため、ポーラス板の外周側の研削屑が効果的に除去される。
【0008】
本発明の研削装置は、上記のチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段と、該保持手段が保持する板状ワークに研削砥石を当接させ研削する研削手段とを備える研削装置であって、該保持手段は、該チャックテーブルの該供給路と該供給源とを接続する供給配管と、該供給配管に配設される流量調整バルブとを備え、該ポーラス板と吸引源を連通させ板状ワークを吸引保持すると共に、該供給源から供給する水を該流量調整バルブで調整し、該枠体の内側面の該供給口から供給する水が該ポーラス板の側面から内部に
進入し、該ポーラス板の中央の該吸引孔から吸引され、該ポーラス板の内部に
進入した研削屑を吸引除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、枠体の内側面からポーラス板に水を供給して、水と共に研削屑を吸引することで、ポーラス板の内部に入り込んだ研削屑を効果的に除去することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。
図1は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る研削装置は、
図1に示すように研削加工専用の装置構成に限定されず、例えば、研削加工、研磨加工、洗浄加工等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。また、本実施の形態においては、本発明を研削装置のチャックテーブルに適用した例について説明するが、この構成に限定されない。本発明は、チャックテーブルを有する加工装置に適用可能であり、例えば、研磨装置や研削装置のチャックテーブルにも適用可能である。
【0012】
図1に示すように、研削装置1は、円形の板状ワークWが保持されたチャックテーブル17と研削手段16の研削砥石35とを相対回転させることで、板状ワークWを所定の厚みまで研削するように構成されている。また、研削装置1は、板状ワークWの研削加工後に不図示の洗浄装置によってチャックテーブル17の表面に純水を噴射することで、チャックテーブル17の表面に付着した研削屑を洗い流すように構成されている。研削装置1では、このような定期的なチャックテーブル17の洗浄によって、研削屑に起因したチャックテーブル17の吸引力の低下が抑えられている。
【0013】
なお、板状ワークWとしては、シリコンウェーハ(Si)、ガリウムヒソ(GaAs)、シリコンカーバイド(SiC)等の半導体基板、セラミック、ガラス、サファイア(Al
2O
3)系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性基板、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度(TTV: Total Thickness Variation)が要求される各種加工基板を用いてもよい。なお、ここでいう平坦度とは、板状ワークWの被研削面を基準面として厚み方向を測定した高さのうち、最大値と最小値との差を示している。
【0014】
研削装置1の基台11の上面には、X軸方向に延在する矩形状の開口が形成され、この開口はチャックテーブル17と共に移動可能な移動板12及び蛇腹状の防水カバー13により覆われている。防水カバー13の下方には、チャックテーブル17をX軸方向に移動させる不図示のボールねじ式の移動機構が設けられている。チャックテーブル17の表面には、多孔質のポーラス板41によって板状ワークWを吸着する保持面42が形成されている。保持面42は、チャックテーブル17内の流路を通じて吸引源75に接続されており、保持面42に生じる負圧によって板状ワークWが吸引保持される。なお、チャックテーブル17の詳細は後述する。
【0015】
基台11上の開口の後方にはコラム14が立設されており、コラム14には研削手段16を上下動させる移動機構15が設けられている。移動機構15は、コラム14に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール21と、一対のガイドレール21にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル22とを有している。Z軸テーブル22の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ23が螺合されている。そして、ボールネジ23の一端部に連結された駆動モータ24によりボールネジ23が回転駆動されることで、研削手段16がガイドレール21に沿ってZ軸方向に移動される。
【0016】
研削手段16は、ハウジング25を介してZ軸テーブル22の前面に取り付けられており、円筒状のスピンドル31の下端にマウント32を設けて構成されている。スピンドル31には径方向に広がるフランジ33が設けられ、フランジ33を介してハウジング25に研削手段16が支持される。マウント32の下面には、複数の研削砥石35が環状に配置された研削ホイール34が装着されている。複数の研削砥石35は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。
【0017】
このように構成された研削装置1では、スピンドル31によって研削ホイール34がZ軸回りに回転されながら、研削手段16がチャックテーブル17に近づけられる。そして、板状ワークWに研削水が供給され、研削砥石35が板状ワークWに当接(回転接触)させることで、研削砥石35と板状ワークWとが相対的に摺動されて板状ワークWが研削される。研削中は、不図示のハイトゲージによって板状ワークWの厚みがリアルタイムに測定されており、ハイトゲージの測定結果が目標の仕上げ厚みに近付くように研削手段16の送り量が制御されている。
【0018】
ところで、上記したように研削装置1ではチャックテーブル17の洗浄が定期的に実施されるが、純水の噴射やブラシ洗浄等によって保持面42付近の研削屑が除去されるだけで、多孔質のポーラス板41(
図2参照)の内部に入り込んだ研削屑までは除去しきれない。このため、チャックテーブル17の表面洗浄だけでは、ポーラス板41の内部に溜まった研削屑により、チャックテーブル17の吸引力が低下するおそれがある。そこで、本実施の形態では、チャックテーブル17の内部でポーラス板41の側面から水を供給して、水に押し流された研削屑を吸引源75に吸引させてポーラス板41の内部を洗浄している。
【0019】
以下、
図2及び
図3を参照して、チャックテーブルについて詳細に説明する。
図2は、本実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。
図3は、本実施の形態に係るチャックテーブルを用いて板状ワークを保持する保持手段の模式図である。なお、
図2Aは、ポーラス板を取り外したチャックテーブルを上方から見たときの斜視図を示し、
図2Bは、チャックテーブルを下方から見たときの斜視図を示している。
【0020】
図2A及び
図2Bに示すように、チャックテーブル17は、表面中央に円形凹部43が形成された枠体44に、円板状のポーラス板41を取り付けて構成されている。枠体44の円形凹部43は、ポーラス板41の厚みと同一の深さの底面51と、ポーラス板41の外径と同一の内径の内側面52を有している。円形凹部43にポーラス板41が嵌め込まれると、ポーラス板41の上面だけが枠体44から上方に開放され、ポーラス板41の側面58と下面59とが枠体44の底面51及び内側面52に囲繞される。チャックテーブル17には、円形凹部43に嵌め込まれたポーラス板41の上面によって板状ワークWを吸引保持する保持面42が形成される。
【0021】
円形凹部43の底面51には、ポーラス板41と吸引源75(
図1参照)とを連通させる吸引孔53が貫通形成されている。また、円形凹部43の底面51中央には、吸引孔53を径方向に通る直線状の浅溝54と、直線状の浅溝54を直径とする円形の浅溝55とが形成されている。これら浅溝54、55が円形凹部43の底面51に形成されることで、円形凹部43の底面51の吸引エリアが拡張されている。円形凹部43の内側面52には、ポーラス板41の側面58に水を供給する複数の供給口56が周方向に等間隔で形成されている。複数の供給口56は、円形凹部43の内側面52に形成されることで、チャックテーブル17の中央に向けられている。
【0022】
図3に示すように、保持手段18は、チャックテーブル17を用いて板状ワークWを保持しており、後述する供給配管84や流量調整バルブ86等を備えて構成されている。チャックテーブル17は、枠体44の下面に固定された回転軸45を介して支持台46に支持されている。また、回転軸45の側方には、チャックテーブル17の回転駆動源となるモータ61が設けられている。チャックテーブル17の回転軸45には大径のプーリ62が取り付けられており、モータ61の出力軸には小径のプーリ63が取り付けられている。そして、大径のプーリ62及び小径のプーリ63に伝達ベルト64が架け渡されることで、モータ61の駆動力が伝達ベルト64を介して回転軸45に伝達され、チャックテーブル17がZ軸回りに回転される。
【0023】
回転軸45及び支持台46には、チャックテーブル17の底面51の吸引孔53を吸引源75に連通させる吸引路71、72が形成されている。また、支持台46には、吸引路71、72と吸引源75を接続させる吸引配管73が繋げられている。吸引配管73には、ポーラス板41と吸引源75の間で吸引状態と非吸引状態を切り替える吸引バルブ74が設けられている。吸引バルブ74が開かれると、吸引孔53、吸引路71、72を通じてポーラス板41が吸引源75に連通され、ポーラス板41(保持面42)に板状ワークWが吸引保持される他、供給口56からポーラス板41に供給された水が吸引源75に吸引される。
【0024】
チャックテーブル17、回転軸45、支持台46には、チャックテーブル17の内側面52の複数の供給口56を水の供給源87に連通させる供給路81、82、83が形成されている。また、支持台46には、供給路81、82、83と供給源87を接続させる供給配管84が繋げられている。供給配管84には、供給口56からの水の供給量を計測するオリフィス型の流量計85と、流量計85の計測結果に応じて供給量を調整する流量調整バルブ86が設けられている。流量調整バルブ86は、例えば、吸引源75の吸引量以下になるように、供給源87からの水の供給量が調整されている。
【0025】
この場合、チャックテーブル17上に板状ワークWの保持されていない状態では、吸引源75の吸引量が最大になるため、この最大の吸引量を超えないように流量調整バルブ86で水の供給量が調整されている。これにより、水が供給過多になることがなく、チャックテーブル17に板状ワークWが載置された状態で、保持面42を負圧状態に維持することができる。なお、チャックテーブル17上に板状ワークWを吸引保持できれば、吸引源75の吸引量以上に水が供給されてもよい。
【0026】
チャックテーブル17では、円形凹部43(
図2参照)の内側面52に接したポーラス板41の側面58に複数の供給口56から水が供給される。ポーラス板41の側面58から多孔質の微細な孔に水が入り込むと、ポーラス板41の内部に溜まった研削屑が水に押し流される。そして、チャックテーブル17の底面51中央の吸引孔53から水と共に研削屑が引き込まれて、研削屑を含む水が吸引源75に吸引される。これにより、ポーラス板41の内部に溜まった研削屑も、ポーラス板41から良好に取り除かれる。なお、ポーラス板41に供給される水は、ポーラス板41の洗浄用の水であればよく、例えば純水が用いられる。
【0027】
図4及び
図5を参照して、チャックテーブルの洗浄動作について説明する。
図4は、本実施の形態に係るチャックテーブルの洗浄動作の説明図である。
図5は、比較例に係るチャックテーブルの洗浄動作の説明図である。なお、比較例に係るチャックテーブルは、ポーラス板の内部洗浄用の供給口を有さない点で、本実施の形態に係るチャックテーブルと相違している。
【0028】
図4Aに示すように、本実施の形態に係るチャックテーブル17に板状ワークWが載置されると、枠体44の吸引孔53からの吸引力によってポーラス板41が負圧にされて板状ワークWが保持面42に保持される。研削ホイール34がZ軸回りに回転されながらチャックテーブル17に近づけられ、研削砥石35が板状ワークWに回転接触されることで板状ワークWが研削される。このとき、研削時に生じる微細な研削屑88は、板状ワークWの外縁付近の保持面42上に付着するだけでなく、板状ワークWの外縁付近からポーラス板41の内部に入り込むため、ポーラス板41の外周側に多くの研削屑88が溜まり始める。
【0029】
図4Bに示すように、板状ワークWの研削が終了すると、ポーラス板41が負圧に維持された状態で、枠体44の内側面52の供給口56からポーラス板41の外周側に水が供給される。これにより、水がポーラス板41の微細な孔に入り込み、ポーラス板41の外周側に溜まった研削屑88が水によってポーラス板41の中央に向かって押し流される。水と共に研削屑88がポーラス板41の中央まで流されると、水と研削屑88が中央の吸引孔53から吸引される。このように、ポーラス板41の内部に外周側から中心に向かう水の流れが形成され、ポーラス板41の外周側の研削屑88が効果的に除去される。
【0030】
なお、上記したように、供給口56から供給される水は、ポーラス板41の上面に板状ワークWを載置しない状態で吸引した時の吸引量より少ない供給量が望ましい。それにより、ポーラス板41から板状ワークWを離間させることなくポーラス板41の内部の外周側の研削屑88を吸引除去する事ができる。このような構成でも、ポーラス板41の外周側から中心に向かう水の流れが形成され、ポーラス板41の外周側の研削屑88が効果的に除去される。また、ポーラス板41の上面に板状ワークWを載置しない状態では、供給口56から供給する水の量は上記のように限定されない。例えば、吸引量よりも水の供給量を増やすことによって、ポーラス板41の中心に向かう水の流れを形成しつつ、ポーラス板41の外周側はポーラス板41の上面に研削屑88を排出させることができる。
【0031】
図4Cに示すように、ポーラス板41の洗浄が終了すると、搬送手段91がチャックテーブル17に近づけられて、搬送手段91の搬送パッド92によってチャックテーブル17上の板状ワークWが保持される。また、チャックテーブル17の吸引が解除されて、吸引孔53からエアーと水の混合水がポーラス板41に供給されると共に、供給口56からポーラス板41に水が供給される。これにより、チャックテーブル17の保持面42から混合水が溢れ出て保持面42から板状ワークWが浮上され、チャックテーブル17から搬送パッド92に板状ワークWが受け渡される。
【0032】
一方、
図5Aに示すように、比較例に係るチャックテーブル95においても、本実施の形態のチャックテーブル17(
図4参照)と同様に板状ワークWが保持されて、研削砥石35が板状ワークWに回転接触されることで板状ワークWが研削される。そして、研削時に生じる微細な研削屑88が、板状ワークWの外縁付近の保持面42上に付着するだけでなく、板状ワークWの外縁付近からポーラス板41の内部に入り込む。このため、ポーラス板41の外周側には多くの研削屑88が溜まっている。
【0033】
図5Bに示すように、板状ワークWの研削が終了した直後は、枠体44の吸引孔53からの吸引力によってポーラス板41が負圧に維持されている。しかしながら、ポーラス板41の外周側の研削屑88が、ポーラス板41内に生じる吸引力によって吸引孔53に引き込まれることがない。よって、ポーラス板41の外周側には多くの研削屑88が残ったままであり、保持面42の外周側における板状ワークWに対する吸引力が低下している。
【0034】
そして、
図5Cに示すように、搬送手段91がチャックテーブル95に近づけられて、搬送パッド92によってチャックテーブル95上の板状ワークWが保持される。また、チャックテーブル95の吸引が解除されて、吸引孔53からエアーと水の混合水がポーラス板41に供給される。これにより、チャックテーブル95の保持面42から混合水が溢れ出て、保持面42から板状ワークWが浮上され、チャックテーブル95から搬送パッド92に板状ワークWが受け渡される。このとき、混合水と共にポーラス板41の一部の研削屑88が保持面42から排出されるが、大部分の研削屑88が排出されずにポーラス板41の外周側に残っている。このように、比較例に係るチャックテーブル95では、ポーラス板41の内部の研削屑88を十分に取り除くことができない。
【0035】
以上のように、本実施の形態に係るチャックテーブル17によれば、吸引孔53によってポーラス板41全体が負圧にされた状態で、枠体44の内側面52の供給口56からポーラス板41の内部に水が供給される。これにより、ポーラス板41の内部に溜まった研削屑88が水に押し流されて、水と共に研削屑88が吸引孔53に吸引されてポーラス板41の内部に入り込んだ研削屑88が除去される。特に、ポーラス板41の外周側に研削屑88が溜まり易いが、枠体44の内側面52に供給口56が形成されているため、ポーラス板41の外周側の研削屑88が効果的に除去される。
【0036】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【0037】
例えば、上記した本実施の形態では、枠体44の内側面52の複数の供給口56からポーラス板41の側面58の数箇所に水が供給される構成にしたが、この構成に限定されない。枠体44の内側面52に複数の供給口56を連ねるように環状の浅溝を形成して、供給口56から浅溝に流れ込んだ水がポーラス板41の側面58の全周に供給される構成にしてもよい。
【0038】
また、上記した本実施の形態では、複数の供給口56が枠体44の内側面52の高さ方向の中間位置に形成されたが、この構成に限定されない。複数の供給口56は、枠体44の内側面52に形成されていればよく、研削屑88がポーラス板41の上側から溜まり始めるので、内側面52の上側に形成されてもよい。
【0039】
また、上記した本実施の形態では、ポーラス板41の内部を洗浄する構造を設けた研削用のチャックテーブル17について説明したが、この構成に限定されない。例えば、切削用のチャックテーブルにポーラス板の内部を洗浄する構造を設けてもよい。