(57)【要約】【課題】回転工具を回転駆動するモータの回転速度に応じて加工ユニットの固有振動数を調整することにより、共振の発生を防止することができる回転工具を備えた加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持する被加工物保持手段と、被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工ユニットとを具備し、加工ユニットが回転スピンドルと、回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、回転スピンドルの一端に装着された回転工具と、回転スピンドルを回転駆動するためのモータを具備する回転工具を備えた加工装置であって、スピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、タンクに収容する液体の量を調整して加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えている。【選択図】図２
2010188433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工ユニットとを具備し、
該加工ユニットが回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルの一端に装着された回転工具と、該回転スピンドルを回転駆動するためのモータを具備する、回転工具を備えた加工装置において、
該スピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、該タンクに収容する液体の量を調整して該加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えている、
ことを特徴とする回転工具を備えた加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削するための研削装置や半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置等のように回転工具を備えた加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板や炭化珪素(SiC)基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚さに加工される。
【０００３】
半導体ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブル上に保持されたウエーハを研削する研削ユニットと、該研削ユニットをチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に研削送りする研削送り機構とを具備している。研削ユニットは、回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルの一端に装着される研削ホイールと、該回転スピンドルの他端部に配設され該回転スピンドルを回転駆動するためのサーボモータとを具備している。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−２３２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、被加工物の研削特性に適応するために回転スピンドルを回転駆動するためのサーボモータの回転速度を調整する際に、研削ユニットの固有振動数と一致するサーボモータの回転速度を選択すると、研削ユニットが共振して激しく振動し、ウエーハを適正に研削することができないという問題がある。
このような問題は、サーボモータによって回転駆動される回転スピンドルに装着された切削ブレードによって被加工物を切削する切削装置においても現れる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、回転工具を回転駆動するモータの回転速度に応じて加工ユニットの固有振動数を調整することにより、共振の発生を防止することができる回転工具を備えた加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工ユニットとを具備し、
該加工ユニットが回転スピンドルと、該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該回転スピンドルの一端に装着された回転工具と、該回転スピンドルを回転駆動するためのモータを具備する、回転工具を備えた加工装置において、
該スピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、該タンクに収容する液体の量を調整して該加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えている、
ことを特徴とする回転工具を備えた加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による回転工具を備えた加工装置は、回転工具を備えた加工ユニットのスピンドルハウジングに液体を収容するタンクを設け、該タンクに収容する液体の量を調整して加工ユニットの固有振動数を調整する液体調整手段を備えているので、回転工具の回転速度を被加工物の材質に適した回転速度に設定し、この回転速度で加工ユニットが共振した場合には、液体調整手段を作動してタンクの液体の量を増加または減少せしめてスピンドルハウジングの重量を調整し、加工ユニットの固有振動数を調整することにより加工ユニットの共振を抑制することができる。従って、回転工具の回転速度を被加工物の材質に適した回転速度に設定しても加工ユニットが共振することがないので、被加工物を良好に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に従って構成された研削装置の斜視図。
【図２】図１に示す研削装置に装備される研削ユニットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に従って構成された回転工具を備えた加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成された回転工具を備えた加工装置としての研削装置の斜視図が示されている。図１に示す研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。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、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に移動基台３が摺動可能に装着されている。移動基台３は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１、３１が設けられており、この一対の脚部３１、３１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１１、３１１が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３２が設けられている。この支持部３２に加工ユニットとしての研削ユニット４が取り付けられる。
【００１１】
研削ユニット４は、支持部３２に装着された円筒状のスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２とを具備している。このスピンドルユニット４について、図２を参照して説明する。図２に示す回転スピンドル４２は、外周面に径方向に突出するスラストプレート４２１が設けられており、その下端部がスピンドルハウジング４１の下端より下方に突出して配設されている。この回転スピンドル４２の下端にはホイールマウント４３が設けられており、該ホイールマウント４３の下面に研削ホイール４４が取付けられる。研削ホイール４４は、円環状のホイール基台４４１と該ホイール基台４４１の下面に装着される複数の研削砥石４４２とからなっており、ホイール基台４４１がホイールマウント４３の下面に締結ボルト４５によって取付けられる。
【００１２】
上記回転スピンドル４２を回転自在に支持する円筒状のスピンドルハウジング４１は、軸方向に貫通する軸穴４１１を備えている。このスピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１を挿通して上記回転スピンドル４２が配設される。スピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１の中央部内周面には、軸方向に所定の間隔を置いて複数の環状のエアー供給溝４１２が形成されている。また、スピンドルハウジング４１には、複数の環状のエアー供給溝４１２にそれぞれ開口する複数のエアー供給孔４１３と、該エアー供給孔４１３と連通する連通路４１４が形成されている。この連通路４１４がエアー供給手段４７に接続されている。従って、エアー供給手段４７によって高圧エアーを供給することにより、連通路４１４および複数の流体供給孔４１３を介して複数の環状の流体供給溝４１２に高圧エアーが供給される。この結果、スピンドルハウジング４１の軸穴４１１の内周面と回転スピンドル４２の外周面との間には高圧エアーによって空気層が形成され、回転スピンドル４２は空気層によって回転自在にエアー軸受される。
【００１３】
上記スピンドルハウジング４１の下部には回転スピンドル４２に設けられたスラストプレート４２１を収容するプレート収容室４１５が形成されている。このプレート収容室４１５を形成する上壁４１５aには、軸穴４１１を中心として径が異なる複数の環状のエアー供給溝４１６が径方向に所定の間隔を置いて形成されており、この複数の環状のエアー供給溝４１６によって複数の領域が区画されている。また、プレート収容室４１５を形成する下壁４１５bには、軸穴４１１を中心として径が異なる複数の環状のエアー供給溝４１７が径方向に所定の間隔を置いて形成されおり、この複数の環状のエアー供給溝４１７によって複数の領域が区画されている。また、スピンドルハウジング４１には、複数の環状のエアー供給溝４１６および４１７にそれぞれ開口する複数のエアー供給孔４１８が形成されており、この複数のエアー供給孔４１８が連通路４１９を介して上記連通路４１４に連通されている。従って、上記エアー供給手段４７によって高圧エアーを供給することにより、連通路４１４、連通路４１９、複数のエアー供給孔４１８、複数の環状のエアー供給溝４１６および４１７を介して高圧エアーがプレート収容室４１５に供給される。この結果、プレート収容室４１５の上壁４１５aおよび下壁４１５bとスラストプレート４２１との間に高圧エアーによって空気層が形成され、スラストプレート４２１は空気層によってエアー軸受される。
【００１４】
図示の実施形態における研削ユニット４は、上記回転スピンドル４２を回転駆動するためのサーボモータ４６を備えている。図示のサーボモータ４６は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式のサーボモータ４６は、回転スピンドル４２の上端部に形成されたモータ装着部４２２に装着された永久磁石からなるロータ４６１と、該ロータ４６１の外周側においてスピンドルハウジング４１に配設されたステータコイル４６２とからなっている。このように構成されたサーボモータ４６は、ステータコイル４６２に交流電力を印加することによりロータ４６１が回転し、該ロータ４６１を装着した回転スピンドル４２を回転せしめる。
【００１５】
図２を参照して説明を続けると、上記スピンドルハウジング４１の上端部には、液体を収容するタンク４１０が設けられている。また、スピンドルハウジング４１には、タンク４１０の上端部に連通する液体供給口４１０aとタンク４１０の下端部に連通する液体排出口４１０bが設けられているとともに、タンク４１０の上端部に連通する空気抜き穴４１０cが設けられている。液体供給口４１０aおよび液体排出口４１０bは、タンク４１０に収容する液体の量を調整して研削ユニット４の固有振動数を調整するための液体調整手段５に接続されている。液体調整手段５は、水等の液体源５１と、該液体源５１と液体供給口４１０aとを連通する液体供給管５２と、液体源５１と液体排出口４１０bとを連通する液体戻し管５３と、液体供給管５２に配設された第１の電磁開閉弁５４と、液体戻し管５３に配設された第２の電磁開閉弁５５およびポンプ５６とからなっている。このように構成された液体調整手段５は、第１の電磁開閉弁５４を附勢(ON)して開路すると、液体源５１から液体供給管５２を通してタンク４１０に液体が供給される。また、第１の電磁開閉弁５４を除勢(OFF)して閉路し、第２の電磁開閉弁５５を附勢(ON)して開路するとともにポンプ５６を作動すると、タンク４１０に収容された液体が排出され液体戻し管５３を通して液体源５１に戻される。従って、液体調整手段５を作動してタンク４１０に収容する液体の量を調整することにより、スピンドルハウジング４１の重量が調整され、研削ユニット４の固有振動数を調整することができる。
【００１６】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削送り手段６を備えている。この研削送り手段６は、直立壁２２の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド６１を具備している。この雄ねじロッド６１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材６２および６３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材６２には雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６４が配設されており、このパルスモータ６４の出力軸が雄ねじロッド６１に伝動連結されている。移動基台３の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には貫通雌ねじ穴（図示していない）が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド６１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ６４が正転すると移動基台３および研削ユニット４が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ６４が逆転すると移動基台３および研削ユニット４が上昇即ち後退せしめられる。
【００１７】
図１を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構７が配設されている。チャックテーブル機構７は、被加工物保持手段としてのチャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１の周囲を覆うカバー部材７２と、該カバー部材７２の前後に配設された蛇腹手段７３および７４を具備している。チャックテーブル７１は、図示しない回転駆動機構によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル７１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域２４と上記研削ユニット４を構成する研削ホイール４４と対向する研削域２５との間で移動せしめられる。蛇腹手段７３および７４はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段７３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材７２の前端面に固定されている。また、蛇腹手段７４の前端はカバー部材７２の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル７１が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段７３が伸張されて蛇腹手段７４が収縮され、チャックテーブル６１が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段７３が収縮されて蛇腹手段７４が伸張せしめられる。
【００１８】
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図１に示すように研削装置の被加工物載置域２４に位置付けられているチャックテーブル７１の上面である保持面上に被加工物としてのウエーハWを載置する。なお、ウエーハWにはデバイスが形成された表面にデバイスを保護するための保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル７１の上面に載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル７１上に保護テープTを介してウエーハWを吸引保持する。このようにして、チャックテーブル７１上にウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル７１を矢印２３ａで示す方向に移動し研削域２５に位置付ける。
【００１９】
このようにチャックテーブル７１が研削域２５に位置付けられたならば、研削ユニット４を構成するサーボモータ４６を駆動して回転スピンドル４２を回転し研削ホイール４４を所定の方向に被加工物としてのウエーハWの材質に適した回転速度（例えば６０００rpm）で回転せしめる。この回転速度において研削ユニット４が共振した場合には、上述したように液体調整手段５を作動してタンク４１０内の液体の量を増加または減少せしめて、スピンドルハウジング４１の重量を調整することにより研削ユニット４の固有振動数を調整する。そして、研削ユニット４の共振が抑制された時点で、液体調整手段５の作動を停止する。このようにして研削ユニット４の共振が抑制されたならば、チャックテーブル７１を所定の方向に例えば３００rpmの回転速度で回転させるとともに、研削ホイール４４を上記回転速度で回転しつつ研削送り手段６のパルスモータ６４を正転駆動して研削ユニット４を下降し、研削ホイール４４の複数の研削砥石４４２の研削面をチャックテーブル７１に保持されたウエーハWの上面（裏面）に接触させ所定量研削送りする。この結果、チャックテーブル７１に保持されたウエーハWは、所定の厚みに研削される。この研削においては研削ホイール４４の回転速度がウエーハWの材質に適した回転速度に設定されているとともに、この回転速度による研削ユニット４の共振が抑制されているので、チャックテーブル７１に保持されたウエーハWは良好に研削される。
【００２０】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては本発明を研削装置に適用した例を示したが、本発明は回転工具としての切削ブレードを備えた切削装置や、回転工具としてのドリルを備えたボール盤等、回転工具を備えた他の加工装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
２：装置ハウジング
３：移動基台
４：研削ユニット
４１：スピンドルハウジング
４１０：タンク
４２：回転スピンドル
４４：研削ホイール
４６：サーボモータ
４７：エアー供給手段
５：液体調整手段
６：研削送り手段
７：チャックテーブル機構
７１：チャックテーブル
【図１】
2010188433.tif 000003
【図２】
2010188433.tif 000004