特開 2022-147551 加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022147551

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】加工装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 41/06 20120101AFI20220929BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20220929BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

B24B41/06 L

B24B7/04 A

H01L21/304 631

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021048841

(22)【出願日】2021-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】村里 正

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA08

3C034BB73

3C034BB75

3C034DD10

3C043BA03

3C043BA09

3C043BA16

3C043CC04

3C043DD02

3C043DD04

3C043DD05

5F057AA02

5F057BA11

5F057DA11

5F057FA13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ワークを所望の厚みに平面加工する加工装置を提供する。
【解決手段】加工装置１は、非円形状のワークＷを砥石２１で平面加工する加工装置１であって、ワークＷを吸着保持可能な吸着体３３と、吸着体３３の外周側に設けられ、吸着体３３より難削材で構成され、吸着体３３を研削するセルフグラインドの際に砥石２１に接触可能なアタッチメント３７と、を備えている。前記アタッチメント３７は、前記吸着体３３を収容するチャックテーブル３１に着脱自在に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを砥石で平面加工する加工装置であって、
前記ワークを吸着保持可能な吸着体と、
前記吸着体の外周側に設けられ、前記吸着体より難削材で構成され、前記吸着体を研削するセルフグラインドの際に前記砥石に接触可能なアタッチメントと、
を備えていることを特徴とする加工装置。

【請求項2】

前記アタッチメントは、前記吸着体を収容するチャックテーブルに着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

【請求項3】

前記ワークは、非円形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを平面加工する加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ワーク（以下、「ワーク」という）を薄く平坦に平面加工する加工装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、チャックテーブルに保持された矩形ワークの上面に回転する砥石を接触させ、矩形ワークを所定厚みに研削する研削装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２３０９８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ワークを平面加工する場合、ワークの固定面精度や砥石等の加工工具の取付精度の影響により、加工後のワークに厚みバラつきが生じる虞がある。このような厚みバラつきを解消するために、従来では、ワークの固定面や加工工具を組み付けし直したり調整する必要があった。

【0006】

さらに、円形を除く形状のワークやオリフラが設けられたワーク（以下、総称して「非円形状のワーク」という）をインフィード加工する場合、チャックテーブルの所定回転毎における砥石とワークとの接触面積は一定ではなく、接触面積が比較的広い領域では、ワークの研削量は少なくなり、接触面積が比較的狭い領域では、ワークの研削量は大きくなりがちである。すなわち、加工中における砥石とワークとの接触面積の大小に応じて、ワークの厚みがばらつき、ワークを所望の厚みに仕上げられないという問題があった。

【0007】

そこで、ワークを所望の厚みに平面加工するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、ワークを砥石で平面加工する加工装置であって、前記ワークを吸着保持可能な吸着体と、前記吸着体の外周側に設けられ、前記吸着体より難削材で構成され、前記吸着体を研削するセルフグラインドの際に前記砥石に接触可能なアタッチメントと、を備えている。

【0009】

この構成によれば、平面加工後のワークの厚みバラつきを相殺するように、砥石が吸着体及びアタッチメントに接触する領域におけるセルフグラインド後の吸着体の厚みが、砥石が吸着体に接触する領域におけるセルフグラインド後の吸着体の厚みより厚くなるため、平面加工後のワークの厚みバラつきを軽減することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、ワークの固定面精度、加工工具の取り付け精度又はワークの形状に起因する平面加工後のワークの厚みバラつきを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る加工装置を示す模式図。

【図2】チャックテーブルを示す斜視図。

【図3】図２のチャックテーブルを示す図であり、（a）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ－Ａ断面図。

【図4】セルフグラインドの様子を示す模式図。

【図5】ワーク内の２箇所におけるワークと砥石との接触面積を比較した平面図。

【図6】図５に示す２箇所における平面加工後のワークの厚みを示す模式図。

【図7】吸着体に対するアタッチメントの位置関係を示す平面図。

【図8】（a）は、吸着体内の２箇所におけるセルフグラインド後の厚みを示す模式図であり、（ｂ）は、ワーク内の２箇所における平面加工後の厚みを示す模式図。

【図9】本発明の変形例に係る加工装置に適用されるチャックテーブルを示す斜視図。

【図10】図９のチャックテーブルを示す図であり、（a）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ－Ｂ断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

【0013】

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

【0014】

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

【0015】

また、本実施形態において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、各構成要素が図面に描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

【0016】

加工装置１は、ワークＷに対して研削加工を行うものである。図１に示すように、加工装置１は、加工部２と、保持部３と、を備えている。

【0017】

加工部２は、砥石２１と、砥石スピンドル２２と、インフィード機構２３と、を備えている。

【0018】

砥石２１は、例えばカップ型砥石であり、砥石スピンドル２２の下端に取り付けられている。

【0019】

砥石スピンドル２２は、回転軸２ａ回りに回転可能であり、砥石２１及び砥石スピンドル２２が、一体となって回転可能に構成されている。

【0020】

インフィード機構２３は、砥石スピンドル２２を垂直方向に昇降させる。インフィード機構２３は、公知の構成であり、例えば、砥石スピンドル２２の移動方向を案内する複数のリニアガイドと、砥石スピンドル２２を昇降させるボールネジスライダ機構と、で構成されている。インフィード機構２３は、砥石スピンドル２２とコラム２４との間に介装されている。

【0021】

保持部３は、チャックテーブル３１と、チャックスピンドル３２と、を備えている。

【0022】

チャックテーブル３１は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる吸着体３３と、吸着体３３を略中央に埋設する緻密体３４と、を備えている。

【0023】

チャックテーブル３１は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、吸着体３３に載置されたワークＷと吸着体３３の上面（吸着面３３ａ）との間に負圧が生じて、ワークＷが吸着面３３ａに吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ワークＷと吸着体３３との吸着が解除される。

【0024】

吸着体３３は、平面から視て矩形状のワークＷに応じた形状に形成されている。

【0025】

チャックスピンドル３２は、回転軸３ａ回りにチャックテーブル３１を回転駆動するように構成されている。チャックスピンドル３２の駆動源は、例えばサーボモータ等が考えられる。

【0026】

図２に示すように、チャックテーブル３１には、吸着体３３を囲繞するように環状凹部３５が形成されている。環状凹部３５の底部には、複数のボルト孔３６が形成されている。なお、環状凹部３５は、吸着体３３の全周に形成される必要はなく、後述するアタッチメント３７が取り付けられ得る範囲に局所的に形成されていても構わない。

【0027】

環状凹部３５には、アタッチメント３７が取り付けられる。具体的には、図３（ａ）に示すように、アタッチメント３７は、平面から視てチャックテーブル３１の径方向に沿って吸着体３３の四隅とチャックテーブル３１の外縁との間を塞ぐように設けられる。アタッチメント３７は、吸着体３３より高硬度の難削材であれば良く、例えば緻密体３４と同様の材料から成る。また、図３（ｂ）に示すように、アタッチメント３７がチャックテーブル３１に取り付けられた状態において、吸着面３３ａとアタッチメント３７の上面（接触面３７ａ）とは略面一である。

【0028】

アタッチメント３７には、上下を貫通して形成されたボルト孔３８が形成されている。アタッチメント３７は、ボルト３９を介してチャックテーブル３１に着脱自在に締結されている。なお、接触面３７ａの角は、砥石２１によるチッピングを抑制するために面取りされているのが好ましい。

【0029】

加工装置１の動作は、図示しない制御部によって制御される。制御部は、加工装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御部は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御部の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。

【0030】

次に、加工装置１のセルフグラインドについて、図面に基づいて説明する。

【0031】

セルフグラインドとは、図４に示すように、インフィード機構２３で砥石２１をチャックテーブル３１に接近させて、砥石２１で吸着体３３の吸着面３３ａを研削する工程をいう。セルフグラインドは、吸着面３３ａを所望の形状に維持するために適宜行うものであり、チャックテーブル３１を交換した際にワークＷの平面加工に先行して行われるのが一般的である。

【0032】

加工装置１が、非円形状のワークＷの被加工面に対して砥石２１の加工面を平行に接触させてワークＷを平面加工する場合に、ワークＷの加工量（研削量）が面内で安定しないことがある。以下、その理由について、図５に基づいて説明する。なお、以下では、平面視で正方形状のワークＷを例に説明するが、ワークＷの形状はこれに限定されるものではない。

【0033】

図５に示すように、砥石２１の加工面がワークＷの角及びチャックテーブル３１の回転中心Ｏを通るように接触する場合のワークＷと砥石２１との接触領域Ａ１と、砥石２１の加工面がワークＷの辺の中央及び回転中心Ｏを通るように接触する場合のワークＷと砥石２１との接触領域Ａ２とを比較すると、接触領域Ａ１は、接触領域Ａ２より約２倍程度広いことが分かる。

【0034】

そして、砥石２１をワークＷに全面に亘って一様に接触させた場合、ワークＷと砥石２１との接触面積が大きくなるにしたがい、ワークＷの研削量が減少して加工後のワークＷが厚くなる。すなわち、接触領域Ａ１、Ａ２における研削後のワークＷの厚みを比較すると、図６に示すように、接触領域Ａ２内のワークＷは、接触領域Ａ１内のワークＷより厚く形成される。例えば、２８０ｍｍ角のワークＷの場合、接触領域Ａ２の端部Ｐ２では、接触領域Ａ１の端部Ｐ１より約４μｍほど薄く研削される。

【0035】

そこで、加工装置１では、平面加工の際にワークＷ及び砥石２１が接触する接触面積の変化に応じたワークＷの厚みの変化を相殺するように、セルフグラインドの研削量を吸着体３３内で局所的に増減させている。

【0036】

具体的には、図７に示すように、平面加工の際にワークＷの研削量が相対的に小さい第１の加工領域Ｒ１及びワークＷの研削量が相対的に大きい第２の加工領域Ｒ２を仮定し、第１の加工領域Ｒ１において吸着体３３の外周にアタッチメント３７を配置する。

【0037】

本実施形態では、第１の加工領域Ｒ１を、吸着体３３の対角線を中心にして中心角±１５度の扇形状に設定し、第２の加工領域Ｒ２を、隣り合う第１の加工領域Ｒ１の間に中心角６０度の略扇状に設定した。なお、各加工領域Ｒ１、Ｒ２の大きさは、ワークＷの加工条件等に応じて適宜変更して構わない。

【0038】

そして、アタッチメント３７が吸着体３３より難削材で構成されていることにより、図８（ａ）に示すように、セルフグラインド時の第１の加工領域Ｒ１内での吸着体３３の研削量が、第２の加工領域Ｒ２内での吸着体３３の研削量より少ないため、第１の加工領域Ｒ１内の吸着体３３が局所的に厚く研削される。

【0039】

そして、ワークＷが平面加工されると、図８（ｂ）に示すように、平面加工時の第１の加工領域Ｒ１内でのワークＷの研削量が、第２の加工領域Ｒ２内でのワークＷの研削量より少ないため、第１の加工領域Ｒ１内のワークＷが、第２の加工領域Ｒ２内のワークＷより厚く加工される。

【0040】

このようにして、平面加工時における第１の加工領域Ｒ１及び第２の加工領域Ｒ２の研削量の差が、吸着体３３内の第１の加工領域Ｒ１及び第２の加工領域Ｒ２の厚みの差により相殺されて、平面加工後のワークＷの厚みバラツキが軽減される。

【0041】

なお、吸着体３３及びアタッチメント３７は上述した形状に限定されるものではなく、例えば、チャックテーブル３１が、オリフラＯＦが形成されたワークＷを吸着保持する場合、図９、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、吸着体３３が、平面から視て円形状に形成され、アタッチメント３７が、平面から視て環状扇形状に形成されているものであっても構わない。

【0042】

このようにして、本実施形態に係る加工装置１は、ワークＷを砥石２１で平面加工する加工装置１であって、ワークＷを吸着保持可能な吸着体３３と、吸着体３３の外周側に設けられ、吸着体３３より難削材で構成され、吸着体３３を研削するセルフグラインドの際に砥石２１に接触可能なアタッチメント３７と、を備えている構成とした。

【0043】

この構成によれば、砥石２１がワークＷを平面加工する場合に砥石２１とワークＷとの接触面積がチャックテーブル３１の回転角に応じて変化することに起因する加工後のワークＷの厚みバラつきを相殺するように、砥石２１が吸着体３３及びアタッチメント３７に接触する第１の加工領域Ｒ１におけるセルフグラインド後の吸着体３３の厚みが、砥石２１が吸着体３３に接触する第２の加工領域Ｒ２におけるセルフグラインド後の吸着体３３の厚みより厚くなるため、平面加工後のワークＷの厚みバラつきを軽減することができる。

【0044】

また、本実施形態に係る加工装置１は、アタッチメント３７が、吸着体３３を収容するチャックテーブル３１に着脱自在に設けられている構成とした。

【0045】

この構成によれば、吸着体３３に対するアタッチメント３７の位置を変更可能なため、ワークＷの形状や加工条件に応じてセルフグラインド後の吸着体３３の形状を変更することができる。

【0046】

また、本実施形態に係る加工装置１は、ワークＷが、非円形状に形成されている構成とした。

【0047】

この構成によれば、ワークＷの形状に起因する平面加工後のワークＷの厚みバラつきを軽減することができる。

【0048】

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。また、上述した実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせても構わない。

【符号の説明】

【0049】

１ ：加工装置
２ ：加工部
２１ ：砥石
２２ ：砥石スピンドル
２３ ：インフィード機構
２４ ：コラム
３ ：保持部
３１ ：チャックテーブル
３２ ：チャックスピンドル
３３ ：吸着体
３３ａ：吸着面
３４ ：緻密体
３５ ：環状凹部
３６ ：（緻密体の）ボルト孔
３７ ：アタッチメント
３７ａ：接触面
３８ ：（アタッチメントの）ボルト孔
３９ ：ボルト
Ｒ１ ：第１の加工領域
Ｒ２ ：第２の加工領域
Ｗ ：ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】