JP2003225858A - ポリッシングパッド工具およびそれを用いたｎｃ研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 次工程であるポリッシング加工を研削盤に取
り込み、品質の向上と工程の集約によりコスト低減がで
きるように、ポリッシングパッド工具およびそれを用い
た研削盤を提供することを課題とする。 【解決手段】 ポリッシングパッド工具は、ポリッシン
グパッド５を保持するパッドホルダ２と、主軸テーパ穴
１６に嵌合するテーパシャンク部３ｂとＡＴＣ装置のア
ームが把持する把持部３ａとを有する工具ホルダ３と、
主軸２４内に引っ張り上げて結合する際の係合部である
プルスタッド４から構成され、パッドホルダ２は、円板
状またはドーナツ状を形成したパッド５をホルダに一体
に配置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ、
アルミハードディスク、ガラスハードディスク等の電子
部品、光学部品を高品位に、超精密に表面仕上げをする
ポリッシング工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品、光学部品の表面加工は、ポリ
ッシング加工が行われている。ポリッシング加工には、
平面度、平行度、面粗度等の高度な形状精度が求められ
る。ポリッシング加工は、超砥粒が使用され、より平坦
状に成形された定盤を有するポリッシング加工機が使用
される。

【０００３】ポリッシング加工機を説明する前に、前処
理加工を担当するＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤３０を簡単に
説明する。図６は、従来の自動工具交換（以下、ＡＴＣ
という）装置付ＮＣ研削盤の左側面を示す模式図であ
る。図６に示すように、ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤３０
は、主軸台２０と、ベッド１１に載置された回転テーブ
ル装置４０と、自動工具交換装置５０と、工具ストッカ
６０から構成されている。主軸台２０は、ベッド１１の
上部にフレーム１２が固定されている。主軸台２０は、
昇降用モータ２１の駆動により主軸台２０を上下に移動
させるためのＺ１軸の主軸台昇降機構が備えられ、同様
に、主軸台２０を前後（図６では右左）方向に移動させ
るためのＸ１軸の移動機構が備えられている。また、主
軸ヘッド２６には、荒引き砥石工具２３等の自動工具交
換用の工具を固定するクランプ機構が内蔵されており、
工具を回転させるための主軸２４と、ビルトインモータ
２５等の回転機構が設けられている。主軸２４の下端面
には、仕上げ用砥石工具２２が直付けにて固定されてい
る。

【０００４】回転テーブル装置４０は、ベッド１１上
に、例えば、電子部品の１つである半導体ウェーハＷＨ
（ワークＷともいう）を固定し、回転させるための装置
が設けられている。回転テーブル４１のテーブル上面
は、多孔質の吸着パッドが備えられた吸着面となってお
り、加工中の浮き上がりを防止して均一な厚みに加工す
ることができるように、微細な穴から空気を抜き取る真
空チャックとなっている。

【０００５】自動工具交換装置５０（以下、ＡＴＣ装置
という）は、回転テーブル４１の後部（図６では左側）
に設けられており、昇降用モータの駆動よりＡＴＣ装置
５０のアーム５１、５２を上下（Ｚ２軸）に移動させる
ためのＡＴＣ装置昇降機構と、また、ＡＴＣ装置５０を
任意の角度に割り出された旋回可能な旋回装置と、主軸
位置の工具、例えば、荒引き砥石工具２３と工具ストッ
カ６０までエアーシリンダの駆動により伸縮可能なＸ２
軸方向に移動可能とする移動機構が備えられている。

【０００６】さらに、工具ストッカ６０は、ＡＴＣ装置
５０の後部（図６では左側）に設けられている。工具ス
トッカ６０はＡＴＣ装置５０の旋回中心であるＺ２軸を
中心とする円弧状に形成された工具ストッカ６５からな
り、複数個の工具の貯蔵が可能である。

【０００７】このようなＡＴＣ装置付研削盤３０での荒
引き用砥石工具２３にて半導体ウェーハＷＨの荒引き加
工が終了すると、荒引き用砥石工具２３とカバー部材１
４とが交換される。図７は、カバー部材１４のカバー本
体部１４ａのみが装着された主軸２４を示す断面図であ
る。この場合のカバー部材１４は、特別にテーパシャン
ク形状をしたカバー本体部１４ａとＡＴＣ用のカバーホ
ルダ部１４ｂとが２ピースになっており、カバー本体部
１４ａが主軸テーパ穴１６に嵌合してクランプされる
と、カバーホルダ部１４ｂは分離し、外される。そし
て、主軸２４に直付けにされた仕上げ用砥石工具２２の
仕上げ用砥石２２ａにて半導体ウェーハＷＨの最終の仕
上げ加工が行われ、所定の形状精度に仕上げられると、
半導体ウェーハＷＨは真空チャックから外され、次工程
のポリッシング加工機に搬送される。

【０００８】ポリッシング加工機（図示せず）でのポリ
ッシング加工は、ラップ加工よりも高精度に仕上げる精
密級の表面加工であり、前工程の仕上げ面をさらに平坦
な鏡面の形状精度に仕上げる研磨法である。研磨剤はミ
クロン、サブミクロンの超微細粒子がクリーム状または
液状にしたポリッシング液が使用される。半導体ウェー
ハＷＨは、所定のポリッシング圧力が与えられて遊星歯
車機構により自転しながら公転を繰り返し、定盤上を摺
動する。量産機では、ダイヤモンドポリッシング加工や
ケミカル・メカニカル・ポリッシング加工（ＣＭＰ）が
行われている。

【０００９】しかしながら、次工程であるポリッシング
加工機によるポリッシング加工を研削工程に取り込み、
品質の向上と工程の集約によりコスト低減等ができない
かという要望が出されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、次
工程であるポリッシング加工を研削盤に取り込み、品質
の向上と工程の集約によりコスト低減ができるように、
ポリッシングパッド工具およびそれを用いた研削盤を提
供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明のうちの請求項１に係る発明は、シリコンウェーハ、
アルミハードディスク、ガラスハードディスク等の電
子、光学部品の表面を超精密に表面仕上げするポリッシ
ングパッド工具であって、前記ポリッシングパッド工具
は、ポリッシングパッドを保持するパッドホルダと、主
軸テーパ穴に嵌合するテーパ部とＡＴＣ装置のアームが
把持する把持溝とを有する工具ホルダと、主軸内に引っ
張り上げて結合する際の係合部であるプルスタッドから
構成され、前記パッドホルダは、円板状またはドーナツ
状を形成したパッドをホルダに一体に配置したことを特
徴とする。

【００１２】請求項１に係る発明によれば、仕上げ用砥
石による仕上げ加工が終わった後、ポリッシングパッド
工具を装着することにより、研削盤によるポリッシング
加工ができる。また、半導体ウェーハＷＨの仕上げ研削
加工後、そのままの段取りにより、引き続いて、ポリッ
シング加工ができるため、ワークＷの着脱が不要であ
り、１回のチャッキングによりできるため、品質の向上
ができる他、工程の集約による仕掛り期間の短縮とワー
クの取り付け、取り外し、運搬作業等が不要になること
によってコストの低減ができる。

【００１３】請求項２に係るポリッシングパッド工具の
発明は、前記パッドホルダの下面には、ポリッシングパ
ッドを分散して配置し、ポリッシングパッド間にそれぞ
れスクレーパを配置したことを特徴とする。これは、ワ
ーク上面に付着したごみや切屑等が落下した後にポリッ
シングパッドが摺動すると、ワーク上面にその切屑によ
って深い傷を付けてしまい、再研削になることがあった
ことによるものである。

【００１４】請求項２に係る発明によれば、パッドとパ
ッドとの間にスクレーパを複数個配置したことにより、
ワーク上面に付着したごみや落下した切屑等をポリッシ
ングパッドが摺動する前に、スクレーパが掃き、ワーク
外に排出することができるため、深い傷の発生を未然に
防止して、トラブルのないポリッシング加工で仕上げる
ことができる。

【００１５】請求項３に係るポリッシングパッド工具の
発明は、前記パッドホルダの外周面には、スカート形ス
クレーパを配置したことを特徴とする。請求項３に係る
発明によれば、円板状またはドーナツ状を形成するパッ
ドの外周面にスカート形状のスクレーパを配置したこと
により、ワーク上面に付着したごみや落下した切屑をポ
リッシング加工に入る前に除去できるため、深い傷の発
生がなく、最短の時間で仕上げることができる。

【００１６】請求項４に係る発明は、前記ポリッシング
パッド工具は、自動工具交換装置により自動工具交換が
なされることを特徴とする。

【００１７】請求項４に係る発明によれば、ポリッシン
グパッド工具は、主軸テーパに嵌合するテーパ部と自動
工具交換（ＡＴＣ）装置のアームが把持する把持溝とを
有する工具ホルダと、主軸内に引っ張り上げて結合する
際の係合部であるプルスタッドを有し、自動工具交換が
できるように構成されたことにより、ＡＴＣ付ＮＣ研削
盤にて研削加工が終了した後、引き続きポリッシングパ
ッド工具とＡＴＣ装置によって自動工具交換が行われ、
ポリッシング加工ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、詳細に説明する。 （第１実施の形態）図１（ａ）は、第１実施の形態であ
るポリッシングパッド工具１を示す縦断面図であり、半
導体ウェーハＷＨの回転テーブル装置４０の縦断面図で
ある。図１（ａ）に示すように、ポリッシングパッド工
具１は、ポリッシングパッド５を保持するパッドホルダ
２と、主軸テーパ穴１６に嵌合するテーパシャンク部３
ａとＡＴＣ装置のアームが把持する把持部３ｂと、主軸
２４への装着時、主軸２４の端面に当接する拘束面３ｃ
とを有する工具ホルダ３と、主軸２４内にクランプ機構
のボール１８、１８…を介して引っ張り上げる際の係合
部であるプルスタッド４から構成されており、パッドホ
ルダ２は、円板状に成形され、中心に形成された穴２ｄ
に工具ホルダ３のボス３ｄが嵌合されて、ボルト６，６
…にて一体に固着されている。

【００１９】また、図１（ａ）の左図は、半導体ウェー
ハＷＨの回転テーブル装置４０の断面図である。回転テ
ーブル４１の中心には、スピンドル４２が固着され、ス
ピンドル４２は、上下のベアリング４４を介してベッド
に対して鉛直軸回りを回転可能に支承されている。図１
（ｂ）は、ポリッシングパッド工具１のＡ矢視に示す下
面図である。図１（ｂ）に示すように、パッドホルダ２
の下面には、ドーナツ状に形成されたポリッシングパッ
ド５が貼付されている。ポリッシングパッド５の厚みは
２〜３ｍｍであり、容易に成形することができる。この
厚みの中に、ポリッシング加工用のミクロン、サブミク
ロンの超微細粒子が配置されており、加工物の表面を擦
ることによりポリッシング加工が行われ、鏡面加工仕上
げができる。

【００２０】（第２実施の形態）図２（ａ）は、ポリッ
シングパッド工具１１の正面図であり、図２（ｂ）は、
その下面図である。パッドホルダ２の下面には、パッド
５、５…が一定間隔にて散在し、各パッド間にはスクレ
ーパ７、７…が所定の角度、例えば、取付角度αが２０
度とする勾配を有して形成された溝に挿入されて配置さ
れている。図２（ｂ）に示すように、スクレーパ７の固
定方法は、外周部より設けられた小ネジ７ａ、７ａによ
って固定されている。スクレーパ７はパッド５の上面よ
り、２〜３ｍｍ突出しており、また、外周方向にも５〜
１０ｍｍ程度突出させることにより、ポリッシングパッ
ド５がワークＷに接触する前に、スクレーパ７により表
面の清掃をすることができるため、都合がよい。

【００２１】（第３実施の形態）図３（ａ）は、ポリッ
シングパッド工具１３の正面図であり、図３（ｂ）は、
その下面図である。図３（ａ）に示すように、パッドホ
ルダ２の外周にねじ部２ａを形成し、ナット状のクラン
パ２ｂにて、スカート状スクレーパ８を固定する。スカ
ート状スクレーパ８は、ねじ部２ａのねじ逃がし部２ｃ
の形状に成形されており、一端に突起を設けることによ
り位置決めができると共に、装着時、加工時の抜け止め
となっている。また、バッド５の下面より寸法ｂだけ突
出させると、スカート状スクレーパ８により表面の清掃
をすることができるため、都合がよい。スカート状スク
レーパ８の材質は、ニトリルゴム、バイトンゴム等の合
成ゴム又はブラシからなり、帯状に成形したものを外周
面に巻き付けてもよいし、リング状に成形したものを装
着してもよい。スカート形状のスクレーパを配置したこ
とにより、ワーク上面に付着したごみや落下した切屑を
ポリッシング加工に入る前に除去できるため、深い傷の
発生がなく、鏡面に仕上げることができる。

【００２２】（第４実施の形態）図４は、ポリッシング
パッド工具１３をＮＣ研削盤のＡＴＣ装置によって自動
的に主軸に装着する様子を示す模式図である。後述する
動作説明にあるように、ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤に対し
て、第１〜３実施の形態に示すポリッシングパッド工具
を用いたことにより、次工程であるポリッシング加工を
プログラム上に取り込み、同じ研削盤にて仕上げること
により、さらなる品質の向上と、工程の集約によりコス
ト低減ができる。

【００２３】続いて、動作について説明する。図４は、
ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤１０の例えば、ポリッシングパ
ッド工具１３をＡＴＣ装置５０によってＮＣ研削盤１０
の主軸２４に装着する様子を示す模式図である。図４
は、前記した図６とは工具を除いて同様であるため、重
複する説明は同じ符号を付して省略する。回転テーブル
４１の多孔質の吸着パッド４３（図１参照）からなるテ
ーブル上面に、ワークＷである半導体ウェーハＷＨを載
置してワーククランプ釦を押す。すると、図示しない真
空ポンプの負圧源に接続された真空チャックにより、半
導体ウェーハＷＨを回転テーブル４１に固定される。

【００２４】続いて、ドア８０を閉め、起動釦を押す。
事前にＮＣプログラムが入力されたプログラムの手順に
したがって、各ユニットが稼動する。つまり、ＡＴＣ装
置５０のアーム５１は、工具ストッカ６５に格納されて
いるポリッシングパッド工具１３を把持し、一方のアー
ム５２には、カバー部材１４を構成するカバーホルダ部
１４ｂが把持されている。そして、カバー本体部１４ａ
の下面に設けられた複数の凹部１４ｃに、カバーホルダ
部１４ｂの複数の凸部１４ｄが装着され(図７参照)、一
体と結合すると主軸２４内のクランプ機構が解除され、
一体となったカバー部材１４が主軸テーパ穴１６から抜
き取られる。

【００２５】図５は、ポリッシングパッド工具１３をＡ
ＴＣ装置５０によってＮＣ研削盤１０の主軸２４に装着
した様子を示す模式図である。つぎに、アーム５１、５
２が１８０度旋回してアーム５１とアーム５２とが入れ
替わり、アーム５１が把持しているポリッシングパッド
工具１３は、主軸２４に挿入され、主軸２４内のクラン
プ機構により主軸２４に装着される。一方のアーム５２
のカバー部材１４は、工具ストッカ６０に格納される。

【００２６】続いて、主軸２４が回転し、主軸台昇降機
構の昇降用モータ２１の駆動により、主軸台２０が下方
に移動する。

【００２７】そして、図３（ｂ）に示すように、ポリッ
シングパッド工具１３によるポリッシング加工の送り駆
動に入ると、スカート状スクレーパ８が、まず、最初
に、ワークＷに接近して接触し、表面の清掃をする。そ
して、少し遅れてポリッシングパッド５によるポリッシ
ング加工が行われる。ポリッシングパッド５が接触し、
摩滅しながらポリッシング加工を行い、超精密級の鏡面
仕上げ面を得る。これにより、ポリッシング加工機を不
要とすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり、請求項１に係る発明によ
れば、仕上げ砥石による仕上げ加工が終わった後、ポリ
ッシングパッド工具を装着することにより、研削盤によ
るポリッシング加工ができる。また、半導体ウェーハＷ
Ｈの仕上げ研削加工後、そのままの段取りにより、引き
続いて、ポリッシング加工ができるため、１回のチャッ
キングにより品質の向上ができる他、工程の集約による
仕掛り期間の短縮とワークの取り付け、取り外し、運搬
作業等が不要になることによってコストの低減ができ
る。

【００２９】請求項２に係る発明によれば、パッドとパ
ッドとの間にスクレーパを複数個配置したことにより、
ワーク上面に付着したごみや落下した切屑等をポリッシ
ングパッドが摺動する前に、スクレーパが掃き、ワーク
外に排出することができるため、深い傷の発生を未然に
防止して、トラブルのないポリッシング加工で仕上げる
ことができる。

【００３０】請求項３に係る発明によれば、円板状また
はドーナツ状を形成するパッドの外周面にスカート状ス
クレーパを配置したことにより、ワーク上面に付着した
ごみや落下した切屑をポリッシング加工に入る前に除去
できるため、深い傷の発生がなく、最短の時間で仕上げ
ることができる。

【００３１】請求項４に係る発明によれば、ポリッシン
グパッド工具は、主軸テーパに嵌合するテーパ部とＡＴ
Ｃ装置のアームが把持する把持溝とを有する工具ホルダ
と、主軸内に引っ張り上げて結合する際の係合部である
プルスタッドとを有し、自動工具交換ができるように構
成されたことにより、ＡＴＣ付ＮＣ研削盤にて研削加工
が終了した後、引き続き、ポリッシングパッド工具をＡ
ＴＣ装置によって自動工具交換を行うことにより、ポリ
ッシング加工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１実施の形態であるポリ
ッシングパッド工具を示す主軸の縦断面図であり、半導
体ウェーハＷＨの回転テーブル装置の縦断面図である。
（ｂ）は、Ａ矢視に示す下面図である。

【図２】（ａ）は、ポリッシングパッド工具の正面図で
あり、（ｂ）は、その下面図である。

【図３】（ａ）は、ポリッシングパッド工具の正面図で
あり、（ｂ）は、その下面図である。

【図４】ポリッシングパッド工具をＡＴＣ装置によって
ＮＣ研削盤の主軸に装着する様子を示す模式図である。

【図５】ポリッシングパッド工具をＡＴＣ装置によって
ＮＣ研削盤の主軸に装着した様子を示す模式図である。

【図６】従来の自動工具交換装置（ＡＴＣ）付研削盤の
左側面を示す模式図である。

【図７】主軸テーパ穴にカバー部材のカバー本体部が装
着された主軸を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１１、１３ ポリッシングパッド工具 ２ パッドホルダ ２ａ ねじ部 ２ｂ ナット状クランパ ２ｃ ねじ逃がし部 ２ｄ 穴 ３ 工具ホルダ ３ａ テーパシャンク部 ３ｂ 把持部 ３ｄ ボス ４ プルスタッド ５ ポリッシングパッド ６ ボルト ７ スクレーパ ７ａ 小ネジ ８ スカート状スクレーパ １０ ＡＴＣ装置付ＮＣ研削盤

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｆ (72)発明者 村井 史朗 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 (72)発明者 斎田 国広 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 Ｆターム(参考） 3C034 AA07 BB56 BB66 DD10 3C043 BA11 CC07 CC13 3C058 AA07 AA09 CB05 DA12 DA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハ、アルミハードディス
   ク、ガラスハードディスク等の電子、光学部品の表面を
   超精密に表面仕上げするポリッシングパッド工具であっ
   て、 前記ポリッシングパッド工具は、ポリッシングパッドを
   保持するパッドホルダと、主軸テーパ穴に嵌合するテー
   パ部とＡＴＣ装置のアームが把持する把持溝とを有する
   工具ホルダと、主軸内に引っ張り上げて結合する際の係
   合部であるプルスタッドから構成され、 前記パッドホルダは、円板状またはドーナツ状を形成し
   たパッドをホルダに一体に配置したことを特徴とするポ
   リッシングパッド工具。
2. 【請求項２】 前記パッドホルダの下面には、ポリッシ
   ングパッドを分散して配置し、ポリッシングパッド間に
   それぞれスクレーパを配置したことを特徴とする請求項
   １に記載のポリッシングパッド工具。
3. 【請求項３】 前記パッドホルダの外周面には、スカー
   ト形スクレーパを配置したことを特徴とする請求項１に
   記載のポリッシングパッド工具。
4. 【請求項４】 前記ポリッシングパッド工具は、自動工
   具交換装置により自動工具交換がなされることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリッシング
   パッド工具を用いたＮＣ研削盤。