(57)【要約】【課題】超音波振動子等の特別な部品を用いずに研削工具に振動を発生させることが出来る研削装置を提供する。【解決手段】保持手段２によって保持されたワークＷを研削加工する加工手段３を備え、加工手段３は、ワークに作用する研削工具４と、研削工具４を支持する支持マウント５と、支持マウント５を支持する鉛直方向に延びる回転軸６と、回転軸６を囲繞するハウジング７と、ハウジング７と回転軸６との間に気体を送り込むことによって形成され回転軸６を回転可能に支持する気体軸受け部８とを有する研削装置において、ハウジング７と回転軸６との間であって気体軸受け部８が形成される箇所と異なる箇所に回転軸６を振動させる振動用の気体を送り込む加振用気体流入部１０を備えることにより、加振用気体流入部１０から流入する気体によって回転軸６を振動させ、超音波振動子等の特別な部品を用いずに研削工具４に振動を発生させる。【選択図】図３
2011101939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを研削加工する加工手段とを有し、
該加工手段は、
ワークに作用する研削工具と、該研削工具を支持する支持マウントと、該支持マウントを支持する鉛直方向に延びる回転軸と、該回転軸を囲繞するハウジングと、該ハウジングと該回転軸との間に気体を送り込むことによって形成され該回転軸を回転可能に支持する気体軸受け部と、を有する研削装置であって、
該ハウジングと該回転軸との間であって該気体軸受け部が形成される箇所と異なる箇所に該回転軸を振動させる振動用の気体を送り込む加振用気体流入部を有する研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状ワークを研削加工する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が複数個形成されたウエーハは、個々のチップに分割される前に、その裏面が研削装置によって研削されて所定の厚さに形成されている。
【０００３】
ウエーハの裏面を研削する研削装置は、被加工物着脱域から研削域にわたって回転可能に配設されたターンテーブルと、ターンテーブルによって支持され順次研削域に移動せしめられる複数個のチャックテーブルと、研削域に配設され研削域に位置付けられたチャックテーブル上に保持された被加工物を研削する研削ホイールを備えた研削手段とを具備している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
前記研削手段のように、加工装置には、空気などの気体でスピンドルを回転可能に支持する構造のものが存在し、スピンドルの安定駆動のために、気体としては空気が使用されている。また、研削砥石に発生する目詰まりの抑制などを目的として、超音波振動子を用いてスピンドルを振動させながら回転させて研削を行う技術についても本出願人は提案をしている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０８６０４８号公報
【特許文献２】特開２００８−０２３６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、超音波振動により研削砥石の目詰まりを抑制することはできるが、振動の発生には超音波振動子等の特別な部品が必要になり、コスト高になるという問題がある。そこで、超音波振動子等の特別な部品を用いずに研削工具に振動を発生させることが出来る研削装置が求められていた。
【０００７】
本発明は、これらの事実に鑑みてなされてたものであって、その主な技術的課題は、超音波振動子等の特別な部品を用いずに研削工具に振動を発生させることが出来る研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ワークを保持する保持手段と、保持手段に保持されたワークを研削加工する加工手段とを有し、加工手段は、ワークに作用する研削工具と、研削工具を支持する支持マウントと、支持マウントを支持する鉛直方向に延びる回転軸と、回転軸を囲繞するハウジングと、ハウジングと回転軸との間に気体を送り込むことによって形成され回転軸を回転可能に支持する気体軸受け部とを有する研削装置に関するもので、ハウジングと回転軸との間であって気体軸受け部が形成される箇所と異なる箇所に、回転軸を振動させる振動用の気体を送り込む加振用気体流入部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、加振用気体流入部から流入する気体によって回転軸を振動させることができるため、超音波振動子等の特別な部品を用いずに研削工具に振動を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】研削装置の外観を示す斜視図である。
【図２】移動手段を示す斜視図である。
【図３】加工手段の内部構造を示す断面図である。
【図４】加振のための空気が流れる箇所を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示す研削装置１は、被加工物を保持する保持手段２と、保持手段２に保持された被加工物を研削加工する加工手段３と、加工手段３を加工送りする加工送り手段１１と、オペレータによる入力を行うための操作盤１２とを備えている。
【００１２】
保持手段２は、図１に示すように、基台２０によって回転可能に支持されており、基台２０の前後方向の側部には、伸縮自在な蛇腹２１が連結されている。保持手段２は、蛇腹２１の伸縮を伴って、図２に示す移動手段２２によって駆動されて水平方向に移動する構成となっている。
【００１３】
図２に示す移動手段２２は、水平方向の回転軸を有し前後方向に延びるボールスクリュー２２０と、ボールスクリュー２２０と平行に配設された一対のガイドレール２２１と、ボールスクリュー２２０を正逆回転させるパルスモータ２２２と、ボールスクリュー２２２に螺合するナット（図示せず）を内部に有するとともに下部がガイドレール２２１に摺接する摺動部２２３とを備えており、パルスモータ２２２によって駆動されてボールスクリュー２２０が回動するのにともない摺動部２２３がガイドレール２２１に案内されて前後方向に摺動する構成となっている。また、摺動部２２３の上面側には軸部２３を介して保持手段２が配設されており、摺動部２２３の移動により保持手段２も移動する構成となっている。なお、本例では、移動手段２２が保持手段２を移動させる構成としているが、移動手段が図１に示した加工手段３を水平方向に移動させる構成としてもよい。すなわち、移動手段は、加工手段３と保持手段２とを相対的に移動させる機能を有していればよい。
【００１４】
図１及び図３に示すように、加工手段３は、保持手段２に保持されたワークＷに作用して研削加工を行う研削工具４と、研削工具４を支持する支持マウント５と、支持マウント５を先端部において支持し鉛直方向に延びる回転軸６と、回転軸６を囲繞するハウジング７と、ハウジング７と回転軸６との間に気体を送り込むことによって形成され回転軸６を回転可能に支持する気体軸受け部８とを備えている。
【００１５】
研削工具４は、基台４０の下面に研削砥石４１が固着されて構成されている。そして、基台４０が支持マウント５に対してネジ止め等によって固定されている。
【００１６】
図３に示すように、回転軸６は、円柱状の主軸部６０と、主軸部６０の外周面から径方向に突出した鍔部６１とを有している。これに対応して、ハウジング７の内部には、主軸部６０を収容する主軸部収容部７０と、主軸部収容部７０よりも拡径され鍔部６１を収容する鍔部収容部７１とが形成されている。主軸部収容部７０には、回転軸６０の回転中心に向けて気体を噴出する複数の噴出溝７０ａが形成されている。一方、鍔部収容部７１には、同心円状に形成され鉛直方向に気体を噴出する複数の噴出溝７１ａが形成されている。
【００１７】
噴出溝７０ａ及び噴出溝７１ａは、ハウジング７の内部に形成された流路７２を介して気体軸受け用気体流入口７３に連通しており、気体軸受け用気体流入口７３から流入した気体が流路７２を通って噴出溝７０ａ及び噴出溝７１ａから噴出されることにより、回転軸６が、ハウジング７の内壁と非接触の状態で支持されている。複数の噴出溝７０ａによって構成される気体軸受けはラジアル気体軸受け８０であり、複数の噴出溝７１ａによって構成される気体軸受けはスラスト気体軸受け８１である。
【００１８】
回転軸６は、サーボモータ９によって駆動されて回転可能となっている、サーボモータ９は、主軸部６０に連結されたロータ９０と、ロータ９０の外周側に配設されたステータ９１とから構成され、ステータコイル９１に対して交流駆動電力を印加することによりロータ９０が回転し、ロータ９０に連結された回転軸６が回転する構成となっている。ロータ９０とステータ９１との間には隙間９２が形成されている。
【００１９】
ハウジング７には、回転軸６を振動させるための気体の流入口となる加振用気体流入部１０を備えている。加振用気体流入部１０は、ハウジング７と回転軸６との間の空間であって気体軸受け８が形成される箇所と異なる箇所に対し、回転軸６を振動させるための気体を送り込む。図３の例における加振用気体流入部１０は、ラジアル気体軸受け８０の上方に形成されているが、その位置には限定されず、気体軸受け８としての機能を損なわない位置であればよい。
【００２０】
図１に戻って説明すると、加工送り手段１１は、鉛直方向の軸心を有するボールスクリュー１１０と、ボールスクリュー１１０と平行に配設された一対のガイドレール１１１と、ボールスクリュー１１０を回動させるパルスモータ１１２と、ボールスクリュー１１０に螺合するナット（図示せず）を内部に有するとともに側部がガイドレール１１１に摺接する摺動部１１３とを備えており、パルスモータ１１２によって駆動されてボールスクリュー１１０が回動するのにともない摺動部１１３がガイドレール１１１に案内されて昇降する構成となっている。摺動部１１３に固定された支持部１１４は、加工手段３を支持しているため、摺動部１１３の昇降により加工手段３も昇降する構成となっている。
【００２１】
次に、図１に示した研削装置１を用いてワークの面を研削する場合における研削装置１の動作について説明する。研削対象のワークは、特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハやGaAs等の半導体ウェーハ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al2O3）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、さらには、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：ワーク被研削面を基準面として厚み方向に測定した高さのワーク被研削面の全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料などが挙げられる。
【００２２】
ワークＷの研削されない方の面には保護テープ（図示せず）が貼着され、保護テープ側が保持手段２によって保持され、被研削面が露出した状態となる。そして、図２に示した移動手段２２によって駆動されて、保持手段２が水平方向に移動して加工手段３の下方にワークＷが位置付けされ、ワークの被研削面が研削砥石４１と対面する。
【００２３】
次に、保持手段２を回転させるとともに、図３に示したサーボモータ９による駆動により研削ホイール４１が回転した状態の加工手段３を図１に示した加工送り手段１１が下降させ、回転する研削砥石４１をワークＷの被研削面に接触させることにより、被研削面を研削する。そして、ワークＷが所望の厚さに形成されると、加工送り手段１１が加工手段３を上昇させることにより研削を終了する。
【００２４】
図３に示したように、回転軸６は、気体軸受け８（ラジアル気体軸受け８０及びスラスト気体軸受け８１）によって支持されるため、エアー噴出溝７０ａ、７１ａからは、常にエアーが噴出されており、回転軸６とハウジング７の内周面との間の非接触の状態が維持される。
【００２５】
研削時には、研削砥石の目詰まりを抑制の他、研削抵抗の低減、研削砥石４１の摩耗抑制、ビビリ振動の抑制、ワークＷの被研削面の品質向上などを目的として、図３及び図４に示すように、加振用気体流入部１０から気体、例えば空気を流入させることにより、回転軸６に三次元の振動を生じさせる。流入した空気の圧力が、気体軸受け８において噴出される空気の圧力より低いため、加振用気体流入部１０から流入した空気が気体軸受け８の方に流れることはなく、ロータ９０とステータ９１との間の隙間９２を含む図４において霜降りで示した空間９４を通って矢印Ａの方向の流れ、ロータ９０の後方の隙間である排気口９３から排気される。
【００２６】
回転軸６の振動は、加振用気体流入部１０から流入させる空気の流量によって調整することができる。隙間９２を形成する面の面状態などによって振動が発生する流量が変化するため計算では振動が発生する流量を求めるのは困難である。従って、実際には加振用気体流入部１０から流入させる空気の流量を変化させて振動発生ポイントを探す。φ１５０ｍｍ、φ２００ｍｍ、φ３００ｍｍ、φ４５０ｍｍ、等の半導体ウェーハを加工するのに用いる一般的な回転軸を例に挙げて具体的に一例を説明すると、例えば、隙間９２の幅が数百μｍの場合は、加振用気体流入部１０から数十リットル/分の流量の空気を流しながら振動発生ポイントを探す。振動発生ポイントの空気の流量からさらに流量を増加させると、一定の流量増加分までは、流量の増加にともなって振動の振幅が大きくなるので、振動発生ポイントが見つかったら流量を徐々に上げていって所望の振幅が生じるときの流量を探す。例えば振幅は、数μｍ程度発生する。また、振動数は、振動する回転軸６の固有振動数付近の振動数となるため、回転軸６の体積等の影響を受けるが、本例における半導体ウェーハを加工するのに用いる一般的な回転軸であれば、振動数は数百Ｈｚ程度となる。
【００２７】
なお、加振用気体流入部１０から流入させた空気を流す空間は、必ずしもロータ９０とステータ９１との間である必要はないが、全ての隙間において均一に気体を流すことが好ましい。
【００２８】
このようにして加振用気体流入部１０からの空気の流入により回転軸６に生じる振動は、超音波よりも低周波の振動帯域であるが、超音波と同様の目的を達成することができる。尚、加振用気体流入部１０から流入する空気の流路を形成する材質が回転軸６の振動に与える影響は小さい。また、回転軸の回転数によっては回転軸が膨張したり熱による膨張が生じたりするものの、それが振動に与える影響も小さい。したがって、超音波振動子などの部品を用いることなく、加振用気体流入部１０から流入する空気の量に応じて安定した振動を得ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１：研削装置
２：保持手段
２０：基台  ２１：蛇腹
２２：移動手段
２２０：ボールスクリュー  ２２１：ガイドレール  ２２２：パルスモータ
２２３：摺動部
３：加工手段
４：研削工具
４０：基台  ４１：研削砥石
５：支持マウント
６：回転軸
６０：主軸部  ６１：鍔部
７：ハウジング
７０：主軸部収容部  ７０ａ：噴出溝
７１：鍔部収容部  ７１ａ：噴出溝
７２：流路  ７３：気体軸受け用気体流入口
８：気体軸受け部  ８０：ラジアル気体軸受け  ８１：スラスト気体軸受け
９：サーボモータ  ９０：ロータ  ９１：ステータ  ９２：隙間  ９３：排気口
１０：加振用気体流入部
１１：加工送り手段
１１０：ボールスクリュー  １１１：ガイドレール  １１２：パルスモータ
１１３：摺動部  １１４：支持部
１２：操作盤
【図１】
2011101939.tif 000003
【図２】
2011101939.tif 000004
【図３】
2011101939.tif 000005
【図４】
2011101939.tif 000006