JP2003117783A - 薄板円板の平面研削方法とその装置 - Google Patents
薄板円板の平面研削方法とその装置Info
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- JP2003117783A JP2003117783A JP2001314846A JP2001314846A JP2003117783A JP 2003117783 A JP2003117783 A JP 2003117783A JP 2001314846 A JP2001314846 A JP 2001314846A JP 2001314846 A JP2001314846 A JP 2001314846A JP 2003117783 A JP2003117783 A JP 2003117783A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ウエハ等の薄い円板状ないしは多角形の板状工
作物を、砥石と工作物との間の弾性変形及び熱変形の影
響を小さくし、高精度な平面研削を可能とする研削方法
及び装置を提供する。 【解決手段】砥石軸を支承する砥石台９と、工作物軸を
支承する工作物台１４と切り込み機構１３を軸が水平に
なるような横軸平面研削盤において、砥石軸と工作物軸
が互いに水平に、平行な位置関係にあり、工作物２の半
径をＲｗ、砥石の半径をＲｓとするとき、砥石軸の軸心
を工作物軸の軸心に対し、水平方向にＲｗ／２＝ｄｙ、
垂直方向にＲｓ｛１−（Ｒｗ／２Ｒｓ）２｝１／２＝ｄ
ｚだけシフトした配とし、また砥石軸の軸心に対し、中
心角が２ｔａｎ−１（ｄｙ／ｄｚ）の範囲にある作業面
で研削する。
作物を、砥石と工作物との間の弾性変形及び熱変形の影
響を小さくし、高精度な平面研削を可能とする研削方法
及び装置を提供する。 【解決手段】砥石軸を支承する砥石台９と、工作物軸を
支承する工作物台１４と切り込み機構１３を軸が水平に
なるような横軸平面研削盤において、砥石軸と工作物軸
が互いに水平に、平行な位置関係にあり、工作物２の半
径をＲｗ、砥石の半径をＲｓとするとき、砥石軸の軸心
を工作物軸の軸心に対し、水平方向にＲｗ／２＝ｄｙ、
垂直方向にＲｓ｛１−（Ｒｗ／２Ｒｓ）２｝１／２＝ｄ
ｚだけシフトした配とし、また砥石軸の軸心に対し、中
心角が２ｔａｎ−１（ｄｙ／ｄｚ）の範囲にある作業面
で研削する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は，ウェハのような薄
い円板状ないし多角形の板状の工作物を，高精度に平面
研削する技術に関する．
い円板状ないし多角形の板状の工作物を，高精度に平面
研削する技術に関する．
【０００１】
【従来の技術】SiやGaAsなどのウェハは，インゴットか
ら薄い円板状に切断された後，ラッピングやポリシング
により仕上げられているが，この仕上げ工程の一部を研
削工程に切り替えることにより，加工能率や加工精度の
向上が期待されている．とくに，カップ型やディスク型
の砥石を用いた正面研削方式は，加工能率を高くできる
特長があり，このような円板状工作物の仕上げ工程への
適用が検討されている．
ら薄い円板状に切断された後，ラッピングやポリシング
により仕上げられているが，この仕上げ工程の一部を研
削工程に切り替えることにより，加工能率や加工精度の
向上が期待されている．とくに，カップ型やディスク型
の砥石を用いた正面研削方式は，加工能率を高くできる
特長があり，このような円板状工作物の仕上げ工程への
適用が検討されている．
【０００２】しかし従来の正面研削方式では，研削力の
背分力が大きいことや，研削盤が微妙に熱変形すること
により，工作物の平面度が劣化するという問題がある．
背分力が大きいことや，研削盤が微妙に熱変形すること
により，工作物の平面度が劣化するという問題がある．
【０００３】図１は，正面研削方式の一種である縦軸平
面研削盤の模式図を示す．ここで，研削盤の温度分布や
研削力に起因した変形状態を二点鎖線で表している．こ
の種の縦軸平面研削盤は，特許公報：平３−２９５４８
号などに見られるが，砥石１の端面により，円板状の工
作物２を研削するとき， １）工作物2からベッド８，コラム７，砥石軸受５を介
して砥石１に変形がおよび，砥石・工作物間の弾性変形
量や熱変形量が大きいこと，また ２）垂直方向の温度勾配が大きく，このため縦軸平面研
削盤を構成する部材の腹背の温度差が顕著で，三次元的
に複雑な熱変形を生じること，などの原因により，工作
物の平面度を向上させることが，極めて難しい．
面研削盤の模式図を示す．ここで，研削盤の温度分布や
研削力に起因した変形状態を二点鎖線で表している．こ
の種の縦軸平面研削盤は，特許公報：平３−２９５４８
号などに見られるが，砥石１の端面により，円板状の工
作物２を研削するとき， １）工作物2からベッド８，コラム７，砥石軸受５を介
して砥石１に変形がおよび，砥石・工作物間の弾性変形
量や熱変形量が大きいこと，また ２）垂直方向の温度勾配が大きく，このため縦軸平面研
削盤を構成する部材の腹背の温度差が顕著で，三次元的
に複雑な熱変形を生じること，などの原因により，工作
物の平面度を向上させることが，極めて難しい．
【０００４】この課題に対し，特許公報：平３−５０６
６５号では，図１０に示すような砥石と工作物の位置関
係とした横軸平面研削盤において，工作物に対し砥石作
業面を微小角度傾けて研削し，工作物平面度の向上を試
みている．しかしSiウェハなどの工作物では，ますます
大口径化しまた加工精度が厳しくなっており，満足でき
る解決策を与えるまでには至っていない．
６５号では，図１０に示すような砥石と工作物の位置関
係とした横軸平面研削盤において，工作物に対し砥石作
業面を微小角度傾けて研削し，工作物平面度の向上を試
みている．しかしSiウェハなどの工作物では，ますます
大口径化しまた加工精度が厳しくなっており，満足でき
る解決策を与えるまでには至っていない．
【０００５】すなわち，工作物平面度の向上策とては，
１）砥石・工作物間の変形のループが短く，両者間の剛
性を高められること， ２）ねじれの小さい一様な熱変形をすること， の可能性の高い，砥石と工作物の両軸心がともに水平な
横軸平面研削盤が適しているといえる．しかし，この横
軸平面研削盤を恒温室内に設置したり，精密温度制御さ
れた研削液を用いるなどの熱対策を講じても，サブミク
ロンの平面度が要求される円板状の工作物に対しては，
砥石・工作物間に高い平行度を確保するために，微妙な
スイベル角の調整が絶えず必要になるなどの障害があ
り，横軸平面研削盤が量産仕上げ加工ラインに適用され
るまでには至っていない．
性を高められること， ２）ねじれの小さい一様な熱変形をすること， の可能性の高い，砥石と工作物の両軸心がともに水平な
横軸平面研削盤が適しているといえる．しかし，この横
軸平面研削盤を恒温室内に設置したり，精密温度制御さ
れた研削液を用いるなどの熱対策を講じても，サブミク
ロンの平面度が要求される円板状の工作物に対しては，
砥石・工作物間に高い平行度を確保するために，微妙な
スイベル角の調整が絶えず必要になるなどの障害があ
り，横軸平面研削盤が量産仕上げ加工ラインに適用され
るまでには至っていない．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は，上記
のような円板状の工作物を，サブミクロンの平面度で安
定して研削できる研削方式を提供することにある．
のような円板状の工作物を，サブミクロンの平面度で安
定して研削できる研削方式を提供することにある．
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では，変形の伝達
ループが短く，砥石・工作物間の剛性を高くできる横軸
平面研削盤では，砥石・工作物間の弾性変形および熱変
形が，研削盤のベッドの上下方向に比較的単純な反り変
形を呈することに着目し，ほぼ一定の高さ領域において
研削できるように，砥石と工作物の相対配置としたこと
により，上記の課題を解決している．
ループが短く，砥石・工作物間の剛性を高くできる横軸
平面研削盤では，砥石・工作物間の弾性変形および熱変
形が，研削盤のベッドの上下方向に比較的単純な反り変
形を呈することに着目し，ほぼ一定の高さ領域において
研削できるように，砥石と工作物の相対配置としたこと
により，上記の課題を解決している．
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例を，図２に示す．縦軸平面
研削盤に比し，横軸平面研削盤では，上述したように，
ベッドを高剛性にでき，砥石・工作物間の剛性を高める
ことができるほか， １）各構成部材が重力に対して安定に支持されているこ
と， ２）この種の精密な工作機械が設置される作業環境は，
垂直方向よりも水平方向には温度勾配が小さく，ねじれ
のような複雑な熱変形を生じないこと， などの利点があることを見出し，本発明では，横軸平面
研削盤を採用している．
研削盤に比し，横軸平面研削盤では，上述したように，
ベッドを高剛性にでき，砥石・工作物間の剛性を高める
ことができるほか， １）各構成部材が重力に対して安定に支持されているこ
と， ２）この種の精密な工作機械が設置される作業環境は，
垂直方向よりも水平方向には温度勾配が小さく，ねじれ
のような複雑な熱変形を生じないこと， などの利点があることを見出し，本発明では，横軸平面
研削盤を採用している．
【０００９】ベッド１７上には，砥石台９と工作物台１
４が対向する位置に配置されている．該砥石台は，切り
込み方向（X方向）の案内と切りこみ駆動機構１３を有
しており，工作物台１４に対して砥石台９を切り込み制
御可能にしている．また該砥石台には，切り込み方向
（X方向）に直角な送り方向（Y方向）に，もう一つの案
内と送り駆動機構（図示せず）を有し，研削面に対し砥
石作業面をY方向に揺動可能にするとともに，砥石交換
をかのうにしている．該砥石台には，軸受により支承さ
れた砥石軸が内蔵され，該砥石軸の一端には砥石回転駆
動機構１０が連結されており，砥石軸の回転を可能にし
ている．該砥石軸の他端には，砥石１がねじ結合されて
いる．
４が対向する位置に配置されている．該砥石台は，切り
込み方向（X方向）の案内と切りこみ駆動機構１３を有
しており，工作物台１４に対して砥石台９を切り込み制
御可能にしている．また該砥石台には，切り込み方向
（X方向）に直角な送り方向（Y方向）に，もう一つの案
内と送り駆動機構（図示せず）を有し，研削面に対し砥
石作業面をY方向に揺動可能にするとともに，砥石交換
をかのうにしている．該砥石台には，軸受により支承さ
れた砥石軸が内蔵され，該砥石軸の一端には砥石回転駆
動機構１０が連結されており，砥石軸の回転を可能にし
ている．該砥石軸の他端には，砥石１がねじ結合されて
いる．
【００１０】一方，工作物台１４には，軸受により支承
された工作物軸が内蔵されており，該工作物軸の一端
は，工作物回転駆動機構１５に連結されており，他端に
は真空チャック１８が固定されており，薄い円板状の工
作物２が該真空チャックにチャッキングされ，回転可能
になっている．
された工作物軸が内蔵されており，該工作物軸の一端
は，工作物回転駆動機構１５に連結されており，他端に
は真空チャック１８が固定されており，薄い円板状の工
作物２が該真空チャックにチャッキングされ，回転可能
になっている．
【００１１】このような構成とした縦軸平面研削盤にお
ける砥石１と工作物２の位置関係について，図３，図４
および図５を用いて説明する．この例では，工作物２は
円板状で，該工作物の中心は，真空チャック１８の軸心
と一致しており，ここでは両者を代表して工作物軸心Ｏ
と記している．図３は，図２におけるＣ−Ｃ断面図であ
り，カップ型の砥石１と円板状の工作物２の相対位置関
係を示す説明図である．図４は，図３におけるＡ矢視図
である．図３のＹ−Ｚ平面内において，工作物２の軸心
すなわち工作物軸心Ｏと，Ｏを通る水平線が該工作物の
外周と交わる交点Ｐの２点を，砥石１の外周が通り，砥
石１の円弧ＯＰにより工作物を研削するように，工作物
軸心Ｏに対し砥石軸心Ｑを配置している．
ける砥石１と工作物２の位置関係について，図３，図４
および図５を用いて説明する．この例では，工作物２は
円板状で，該工作物の中心は，真空チャック１８の軸心
と一致しており，ここでは両者を代表して工作物軸心Ｏ
と記している．図３は，図２におけるＣ−Ｃ断面図であ
り，カップ型の砥石１と円板状の工作物２の相対位置関
係を示す説明図である．図４は，図３におけるＡ矢視図
である．図３のＹ−Ｚ平面内において，工作物２の軸心
すなわち工作物軸心Ｏと，Ｏを通る水平線が該工作物の
外周と交わる交点Ｐの２点を，砥石１の外周が通り，砥
石１の円弧ＯＰにより工作物を研削するように，工作物
軸心Ｏに対し砥石軸心Ｑを配置している．
【００１２】すなわち，工作物の半径をRw，砥石の半径
をRsとするとき，工作物軸心Ｏに対し， 水平方向（Y方向）には dy＝Rw／2 （１） 垂直方法（Z方向）には dz＝Rs｛１−（Rw／2 Rs）2｝1/2 （２） だけシフトした位置に，砥石軸心Ｑを配置している．
をRsとするとき，工作物軸心Ｏに対し， 水平方向（Y方向）には dy＝Rw／2 （１） 垂直方法（Z方向）には dz＝Rs｛１−（Rw／2 Rs）2｝1/2 （２） だけシフトした位置に，砥石軸心Ｑを配置している．
【００１３】図５に，式（２）で与えられるRw／Rsとdz
／Rsとの関係を示す．この図から，砥石の半径Rsに比し
て，工作物の半径Rwが小さいときには，砥石半径Rsに近
い大きなシフト量dzを，また工作物の半径Rwが大きく，
砥石の直径2Rsに近づくほど，小さなシフト量dzにとれ
ばよいことがわかる．
／Rsとの関係を示す．この図から，砥石の半径Rsに比し
て，工作物の半径Rwが小さいときには，砥石半径Rsに近
い大きなシフト量dzを，また工作物の半径Rwが大きく，
砥石の直径2Rsに近づくほど，小さなシフト量dzにとれ
ばよいことがわかる．
【００１４】
【発明の効果】このような構成としたときの横軸平面研
削盤の熱変形のモードを，図６に示す．図１に示す縦軸
平面研削盤のようには，ねじれを伴った複雑な熱変形は
しない．しかし，ベッド１７が中凸状に熱変形し，工作
物の平面度が影響を受ける．研削液の温度制御精度や研
削条件にも依存するが，本実施例のごとき横軸平面研削
盤では，ベッド１７の上面が下面よりも１〜２℃程度高
い温度勾配をもち，中凸形状に熱変形している．このた
め，横軸平面研削盤の砥石台９および工作物台１４の双
方の案内は，あらかじめベッド製作時に，２０μｍ／ｍ
程度の中凹形状に仕上げておき，研削中の熱変形時に，
砥石１の作業面と工作物２の研削面がほぼ平行ないしは
円弧ＯＰで砥石１と工作物２が接するようにしている．
しかし，φ２００ｍｍを超えるような大口径の円板状の
工作物をサブミクロンの平面度に研削するためには，上
記のベッド上の案内の形状補正だけでは十分には達成し
得ない．
削盤の熱変形のモードを，図６に示す．図１に示す縦軸
平面研削盤のようには，ねじれを伴った複雑な熱変形は
しない．しかし，ベッド１７が中凸状に熱変形し，工作
物の平面度が影響を受ける．研削液の温度制御精度や研
削条件にも依存するが，本実施例のごとき横軸平面研削
盤では，ベッド１７の上面が下面よりも１〜２℃程度高
い温度勾配をもち，中凸形状に熱変形している．このた
め，横軸平面研削盤の砥石台９および工作物台１４の双
方の案内は，あらかじめベッド製作時に，２０μｍ／ｍ
程度の中凹形状に仕上げておき，研削中の熱変形時に，
砥石１の作業面と工作物２の研削面がほぼ平行ないしは
円弧ＯＰで砥石１と工作物２が接するようにしている．
しかし，φ２００ｍｍを超えるような大口径の円板状の
工作物をサブミクロンの平面度に研削するためには，上
記のベッド上の案内の形状補正だけでは十分には達成し
得ない．
【００１５】次に，本発明の工作物軸心Ｏに対し砥石軸
心Ｑをシフトした効果について説明する．図７は，図３
におけるＢ矢視図を示す．また図８は，図７におけるカ
ップ型の砥石１と円板状の工作物２が相対的に熱変形し
たときの説明図で，工作物２に対する砥石１のひずみ角
θεを誇張して描いている．また図９は，工作物の平面
度劣化を説明するために，図８におけるＥ矢視を誇張し
て描いた説明図である．Ｙ−Ｚ平面内においては，工作
物軸心Ｏに対し砥石軸心Ｑを式（１）および式（２）で
与えられる量だけシフトして配置しており，Ｘ−Ｚ平面
内においては，熱変形時に，工作物軸心Ｏに対し砥石軸
心Ｑの砥石側が，１０μｍ／ｍ程度低くなるように，砥
石台と工作物台の案内を調整し，円弧ＯＰの間の砥石作
業面で工作物を主に研削するようにしている．
心Ｑをシフトした効果について説明する．図７は，図３
におけるＢ矢視図を示す．また図８は，図７におけるカ
ップ型の砥石１と円板状の工作物２が相対的に熱変形し
たときの説明図で，工作物２に対する砥石１のひずみ角
θεを誇張して描いている．また図９は，工作物の平面
度劣化を説明するために，図８におけるＥ矢視を誇張し
て描いた説明図である．Ｙ−Ｚ平面内においては，工作
物軸心Ｏに対し砥石軸心Ｑを式（１）および式（２）で
与えられる量だけシフトして配置しており，Ｘ−Ｚ平面
内においては，熱変形時に，工作物軸心Ｏに対し砥石軸
心Ｑの砥石側が，１０μｍ／ｍ程度低くなるように，砥
石台と工作物台の案内を調整し，円弧ＯＰの間の砥石作
業面で工作物を主に研削するようにしている．
【００１６】このため砥石・工作物間に，ひずみ角θε
の熱ひずみがあっても，工作物軸心Ｏ（あるいは工作物
外周と砥石外周との交点Ｐ）から砥石作業面の最上点ま
での距離dwが小さく，工作物の平面度を決定する工作物
厚さ方向への食い込み量δw，すなわち δw＝dw・θε ＝Rs〔1−｛ 1−（Rw/2 Rs）2 ｝1/2〕・θε （３） を小さくすることができ，ひずみ角θεが大きくても，
良好な平面度を得ることができる．
の熱ひずみがあっても，工作物軸心Ｏ（あるいは工作物
外周と砥石外周との交点Ｐ）から砥石作業面の最上点ま
での距離dwが小さく，工作物の平面度を決定する工作物
厚さ方向への食い込み量δw，すなわち δw＝dw・θε ＝Rs〔1−｛ 1−（Rw/2 Rs）2 ｝1/2〕・θε （３） を小さくすることができ，ひずみ角θεが大きくても，
良好な平面度を得ることができる．
【００１７】本発明と対比するために，先に公知例とし
て挙げた横軸平面研削盤の模式図，すなわち工作物軸心
Ｏと砥石軸心Ｑとが同一の高さに配置された横軸平面研
削方式における，カップ型の砥石１と円板状の工作物２
の相対位置関係を図１０に示す．図１１は，図１０にお
けるＤ矢視図で，砥石１と工作物２が相対的に熱変形や
弾性変形により変形している状態を誇張して描いた説明
図である．図７，図８に示された本発明における食い込
み量δwと，図１０，図１１に示した従来の横軸平面研
削盤による食い込み量δw’，すなわち δw’＝dw’・θε’ ＝ Rw ｛ 1−（Rw/2 Rs）2｝1/2〕・θε’ （４） との間には，dw’＞＞dwのため，工作物軸心に対する砥
石軸心のひずみ角が同じ（すなわちθε＝θε’）であ
っても，食い込み量はδw’＞＞δwとなり，本発明にお
ける工作物の平面度の方が著しく良好である．
て挙げた横軸平面研削盤の模式図，すなわち工作物軸心
Ｏと砥石軸心Ｑとが同一の高さに配置された横軸平面研
削方式における，カップ型の砥石１と円板状の工作物２
の相対位置関係を図１０に示す．図１１は，図１０にお
けるＤ矢視図で，砥石１と工作物２が相対的に熱変形や
弾性変形により変形している状態を誇張して描いた説明
図である．図７，図８に示された本発明における食い込
み量δwと，図１０，図１１に示した従来の横軸平面研
削盤による食い込み量δw’，すなわち δw’＝dw’・θε’ ＝ Rw ｛ 1−（Rw/2 Rs）2｝1/2〕・θε’ （４） との間には，dw’＞＞dwのため，工作物軸心に対する砥
石軸心のひずみ角が同じ（すなわちθε＝θε’）であ
っても，食い込み量はδw’＞＞δwとなり，本発明にお
ける工作物の平面度の方が著しく良好である．
【００１８】図１２は，式（３）および式（４）より得
られる工作物の平面度誤差への影響，すなわちRw／Rsの
ｄw／Rsおよびｄw’／Rwへの影響を示す．工作物の平面
度確保の点から，この種の横軸平面研削盤においては，
一般に０.５＜Rw／Rs＜１.５の研削領域が採られること
が多いが，このような研削領域においては，砥石軸心Ｏ
と工作物軸心Ｑとが同じ水平面内に配置された従来の横
軸平面研削盤に比べると，工作物軸心に対し砥石軸心を
式（１）および式（２）で与えられる量だけシフトさせ
た本発明の横軸平面研削盤の方が，工作物の平面度を１
／２から１／１０に向上できることが明らかである．
られる工作物の平面度誤差への影響，すなわちRw／Rsの
ｄw／Rsおよびｄw’／Rwへの影響を示す．工作物の平面
度確保の点から，この種の横軸平面研削盤においては，
一般に０.５＜Rw／Rs＜１.５の研削領域が採られること
が多いが，このような研削領域においては，砥石軸心Ｏ
と工作物軸心Ｑとが同じ水平面内に配置された従来の横
軸平面研削盤に比べると，工作物軸心に対し砥石軸心を
式（１）および式（２）で与えられる量だけシフトさせ
た本発明の横軸平面研削盤の方が，工作物の平面度を１
／２から１／１０に向上できることが明らかである．
【００１９】なお，式（１）および式（２）で与えられ
る量だけシフトさせた横軸平面研削盤における中凹ある
いは中凸の円錐状の工作物の平面度誤差とその誤差の補
正方法を，図１３および図１４を用いて説明する．図１
３は，Ｘ−Ｙ平面内におけるスイベル角の誤差Δsに起
因して発生した，工作物の中凸円錐状の平面度誤差Δw
の説明図であり，図１４は，図１３に示した平面度誤差
Δwを補正するためのRw／RsとΔw／Δsとの相関を示す
図である．Rw／RsとΔw／Δsとの間には１：１の関係が
あり，工作物の断面形状の測定により平面度誤差Δwを
知れば，スイベル調整ねじ１９により容易にこれを補正
できることを示している．
る量だけシフトさせた横軸平面研削盤における中凹ある
いは中凸の円錐状の工作物の平面度誤差とその誤差の補
正方法を，図１３および図１４を用いて説明する．図１
３は，Ｘ−Ｙ平面内におけるスイベル角の誤差Δsに起
因して発生した，工作物の中凸円錐状の平面度誤差Δw
の説明図であり，図１４は，図１３に示した平面度誤差
Δwを補正するためのRw／RsとΔw／Δsとの相関を示す
図である．Rw／RsとΔw／Δsとの間には１：１の関係が
あり，工作物の断面形状の測定により平面度誤差Δwを
知れば，スイベル調整ねじ１９により容易にこれを補正
できることを示している．
【００２０】このように，本発明によれば，従来方式に
比べてより高い加工精度を安定して確保できる．あわせ
て，横軸平面研削盤構造としたことにより，コラム構造
の縦軸平面研削盤に比べて，ベッドの剛性を高めること
ができ，砥石・工作物間の相対剛性を向上できる．ちな
みに，同じ研削能力をもつ縦軸平面研削盤に比較して，
本発明を適用した横軸平面研削盤では，砥石・工作物間
の相対剛性を５倍に，熱的安定性を１／５に高めること
ができた．図１５は，直径３００ｍｍのSiウェハを本発
明の横軸平面研削盤により連続研削したときの工作物の
平面度の推移を示す．長時間にわたって平面度を安定し
て確保できている．
比べてより高い加工精度を安定して確保できる．あわせ
て，横軸平面研削盤構造としたことにより，コラム構造
の縦軸平面研削盤に比べて，ベッドの剛性を高めること
ができ，砥石・工作物間の相対剛性を向上できる．ちな
みに，同じ研削能力をもつ縦軸平面研削盤に比較して，
本発明を適用した横軸平面研削盤では，砥石・工作物間
の相対剛性を５倍に，熱的安定性を１／５に高めること
ができた．図１５は，直径３００ｍｍのSiウェハを本発
明の横軸平面研削盤により連続研削したときの工作物の
平面度の推移を示す．長時間にわたって平面度を安定し
て確保できている．
【００２１】本発明の他のいくつかの実施例を以下に述
べる．上記実施例では，砥石幅を僅少として，２・Rsを
砥石直径としているが，現実にはある砥石幅をもってい
る．この砥石幅が無視し得ない場合には，砥石幅の中央
値の直径を砥石直径としても，本発明と同様の効果が得
られる．
べる．上記実施例では，砥石幅を僅少として，２・Rsを
砥石直径としているが，現実にはある砥石幅をもってい
る．この砥石幅が無視し得ない場合には，砥石幅の中央
値の直径を砥石直径としても，本発明と同様の効果が得
られる．
【００２２】上述の実施例では，工作物軸心に対し砥石
軸心がdzだけ下方（Ｚ軸の負方向）にあり，円弧ＯＰの
間の砥石作業面において研削する例を示したが，図１６
に示すように，工作物軸心に対し砥石軸心を，Ｙ方向に
はdy，Ｚ方向にはdzだけ上方（Ｚ軸の正方向）にシフト
した横軸平面研削盤構造とし，円弧ＯＰの間の砥石作業
面において研削するようにしても，本発明の効果を損な
うものではない．
軸心がdzだけ下方（Ｚ軸の負方向）にあり，円弧ＯＰの
間の砥石作業面において研削する例を示したが，図１６
に示すように，工作物軸心に対し砥石軸心を，Ｙ方向に
はdy，Ｚ方向にはdzだけ上方（Ｚ軸の正方向）にシフト
した横軸平面研削盤構造とし，円弧ＯＰの間の砥石作業
面において研削するようにしても，本発明の効果を損な
うものではない．
【００２３】また，これまで円板状の工作物を対象にし
て述べてきたが，図１７に示すように，多角形状の工作
物であっても，本発明の効果を失うものではない．該工
作物のほぼ中心をチャックの軸心に一致させてチャッキ
ングし，工作物軸心に対する砥石軸心のシフト量dyおよ
びdzを，該多角形状を等価な円形とみなしたときの円板
の半径を用いて，式（１）および式（２）より求め，両
軸心間の配置構成とすることにより，同様の効果が得ら
れる．
て述べてきたが，図１７に示すように，多角形状の工作
物であっても，本発明の効果を失うものではない．該工
作物のほぼ中心をチャックの軸心に一致させてチャッキ
ングし，工作物軸心に対する砥石軸心のシフト量dyおよ
びdzを，該多角形状を等価な円形とみなしたときの円板
の半径を用いて，式（１）および式（２）より求め，両
軸心間の配置構成とすることにより，同様の効果が得ら
れる．
【００２４】またこの種の研削盤は，量産ラインにおい
て用いられることが多く，研削対象とする工作物の直径
が一定しており，上記の実施例ではシフト量を固定した
状態で使用することを前提にしている．しかし，砥石台
あるいは工作物台のいずれか一方に，Ｚ軸方向の高さ調
整機構を設けることにより，各種寸法の工作物に対して
も，本発明は適用可能である．
て用いられることが多く，研削対象とする工作物の直径
が一定しており，上記の実施例ではシフト量を固定した
状態で使用することを前提にしている．しかし，砥石台
あるいは工作物台のいずれか一方に，Ｚ軸方向の高さ調
整機構を設けることにより，各種寸法の工作物に対して
も，本発明は適用可能である．
【００２５】そのほか，これまで述べた実施例では，カ
ップ型の砥石を用いた例について述べたが，本発明は何
らカップ型の砥石に限定されるものではない．わずかの
スクラッチ発生が許容できるのであれば，カップ型の砥
石の替わりに，ディスク状の端面を作業面とする砥石を
用い，砥石外径を２Rｓとして，式（１）および式
（２）により求めたシフト量だけ，工作物軸心に対し砥
石軸心をシフトさせて配置させることによっても，本発
明と類似した効果が得られる．
ップ型の砥石を用いた例について述べたが，本発明は何
らカップ型の砥石に限定されるものではない．わずかの
スクラッチ発生が許容できるのであれば，カップ型の砥
石の替わりに，ディスク状の端面を作業面とする砥石を
用い，砥石外径を２Rｓとして，式（１）および式
（２）により求めたシフト量だけ，工作物軸心に対し砥
石軸心をシフトさせて配置させることによっても，本発
明と類似した効果が得られる．
【００２６】また，カップ型あるいはディスク型の砥石
を用いると，工作物軸心付近にイレギュラーな形状精度
の劣化を招来することがある．この場合には，切り込み
方向に直角な送り方向（Y方向）に，小さなストローク
で揺動させることにより，この形状誤差を抑制させ，工
作物のさらなる平面度向上を図ることができる．
を用いると，工作物軸心付近にイレギュラーな形状精度
の劣化を招来することがある．この場合には，切り込み
方向に直角な送り方向（Y方向）に，小さなストローク
で揺動させることにより，この形状誤差を抑制させ，工
作物のさらなる平面度向上を図ることができる．
【図１】従来技術を示す縦型平面研削盤の熱変形を示す
説明図である．
説明図である．
【図２】本発明の一実施例を示す横型平面研削盤を示す
図である．
図である．
【図３】図２におけるＣ−Ｃ断面図で，カップ型の砥石
と円板状の工作物の相対位置を示す説明図である．
と円板状の工作物の相対位置を示す説明図である．
【図４】図３におけるＡ矢視図を示す．
【図５】図３における工作物の軸心と砥石の軸心との相
対位置のうち，dz／RsとRw／Rsとの関係を示す図であ
る．
対位置のうち，dz／RsとRw／Rsとの関係を示す図であ
る．
【図６】図２の横型平面研削盤における熱変形を説明す
る模式図である．
る模式図である．
【図７】図３におけるＢ矢視図を示す．
【図８】図７において，円板状の工作物に対してカップ
型の砥石が相対的に熱変形した状態を誇張して表わした
説明図である．
型の砥石が相対的に熱変形した状態を誇張して表わした
説明図である．
【図９】工作物の平面度劣化を説明するための図で，図
８におけるＥ矢視を誇張して描いた図である．
８におけるＥ矢視を誇張して描いた図である．
【図１０】従来の横型平面研削盤におけるカップ型の砥
石と円板状の工作物の相対位置を示す図である．
石と円板状の工作物の相対位置を示す図である．
【図１１】図１０におけるＤ矢視の模式図で，円板状の
工作物に対しカップ型砥石が相対的に熱変形した状態を
誇張して表した説明図である．
工作物に対しカップ型砥石が相対的に熱変形した状態を
誇張して表した説明図である．
【図１２】図８および図１１において生じる平面度誤差
の計算結果で，Rw／Rsのｄw／Rsおよびｄw’／Rwへの影
響を示す．
の計算結果で，Rw／Rsのｄw／Rsおよびｄw’／Rwへの影
響を示す．
【図１３】Ｘ−Ｙ平面内におけるスイベル角の誤差に起
因した工作物の平面度誤差を説明するための図である．
因した工作物の平面度誤差を説明するための図である．
【図１４】図１３に示す平面度誤差を補正するためのRw
／RsとΔw／Δsとの関係を示す図である．
／RsとΔw／Δsとの関係を示す図である．
【図１５】連続研削したときの工作物の平面度の推移を
示す図である．
示す図である．
【図１６】本発明のもう一つの実施例を示す図で，シフ
ト量ｄzをＺ軸の正方向に採った場合である．
ト量ｄzをＺ軸の正方向に採った場合である．
【図１７】本発明の他の実施例を示す図で，本発明を多
角形状の工作物に適用した場合の説明図である．
角形状の工作物に適用した場合の説明図である．
１ 砥石
２ 工作物
３，９ 砥石台
４，１０ 砥石回転駆動機構
５ 砥石軸受
６ ロータリーテーブル
７ コラム
８，１７ ベッド
１１ 砥石作業面
１２ 砥石カバー
１３ 切り込み機構
１４ 工作物台
１５ 工作物軸回転駆動機構
１６ 工作物カバー
１８ 真空チャック
１９ スイベル調整ねじ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 釜谷 正敏
石川県小松市符津町ツ23番地 コマツ工機
株式会社内
Ｆターム(参考） 3C043 BA03 CC04 DD03 EE02
Claims (4)
- 【請求項１】ベッドと，一端にはディスク状の砥石
が固定され，他端には砥石軸回転駆動機構が連結された
砥石軸を軸受にて支承する砥石台と，一端には円板状
の工作物をチャッキングできるチャックが固定され，他
端には工作物軸回転駆動機構が連結された工作物軸を軸
受にて支承する工作物台と，切り込み機構，とから成
り，該砥石台と該工作物台がベッド上の互いに対向する
位置に配置され，切り込み機構により工作物の厚さ方向
に切り込みを与えて，回転する砥石の端面により，回転
する工作物を研削できるようにした横軸平面研削盤にお
いて， １）砥石軸の軸心とチャックの軸心が，いずれも水平に
して互いに平行な位置関係にあること， ２）工作物の半径をRw，砥石の半径をRsとするとき，チ
ャックの軸心に対し， 水平方向に dy＝Rw／2 垂直方法に dz＝Rs｛１−（Rw／2 Rs）2｝1/2 だけシフトした位置に，砥石軸の軸心が配置されている
こと，および ３）砥石軸の軸心に対し，直上ないし直下にあって，中
心角が２tan−１(dy/dz）の範囲にある砥石の作業面で
主に研削すること，を特徴とする横軸平面研削盤，およ
び該横軸平面研削盤を用いた研削方法． - 【請求項２】前記のディスク状の砥石の替わりに，カッ
プ型の砥石を用いる請求項１に記載の横軸平面研削盤，
および該横軸平面研削盤を用いた研削方法． - 【請求項３】多角形の板状工作物に対し，該板状工作物
に等価な平均直径をもった前記の円板状の工作物とみな
した請求項１ないし請求項２に記載の横軸平面研削盤，
および該横軸平面研削盤を用いた研削方法． - 【請求項４】請求項１ないし２に記載の研削方法により
研削された円板状の工作物，および請求項３に記載の研
削方により研削された多角形の板状工作物．
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314846A JP2003117783A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 薄板円板の平面研削方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001314846A JP2003117783A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 薄板円板の平面研削方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003117783A true JP2003117783A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19133096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001314846A Pending JP2003117783A (ja) | 2001-10-12 | 2001-10-12 | 薄板円板の平面研削方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003117783A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005262430A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-29 | Koyo Seiko Co Ltd | 研削装置 |
| JP2005319536A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Koyo Seiko Co Ltd | 研削方法 |
-
2001
- 2001-10-12 JP JP2001314846A patent/JP2003117783A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005262430A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-29 | Koyo Seiko Co Ltd | 研削装置 |
| JP2005319536A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Koyo Seiko Co Ltd | 研削方法 |
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