JP2004351561A - 砥石工具のドレッシング装置およびそのドレッシング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】砥石工具の軟質砥粒と被加工物との接触点に生ずるメカノケミカル現象を発現させるため、高い圧力と発熱を生じさせ、空気を供給することができる砥石工具のドレッシング装置およびそのドレッシング方法を提供する。
【解決手段】研削盤の主軸に取付けられた砥石工具にドレッシングを施すバイト１と、バイト１を保持するホルダ２と、ホルダ２を進退ロッド５ａの先端に取付けて、ベッド面２１ａに設けられたシリンダ５と、シリンダ５に設けられ、前記ホルダを上下動自在に支持するサポート３と、砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】研削盤の主軸に取付けられた砥石工具にドレッシングを施すバイト１と、バイト１を保持するホルダ２と、ホルダ２を進退ロッド５ａの先端に取付けて、ベッド面２１ａに設けられたシリンダ５と、シリンダ５に設けられ、前記ホルダを上下動自在に支持するサポート３と、砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハを研削加工するウェーハ研削盤のドレッシング装置およびそのドレッシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の研削盤の正面を示し、仕上加工用砥石工具と荒加工用砥石工具を配置した断面図である。図５に示すように、研削盤５０は、主軸２４を回転可能に支持する主軸ヘッド２６と、ベッド２１に載置された回転テーブル装置４０と、ベッド２１の上部に固定されたフレーム２９と、図示しない自動工具交換装置と工具ストッカとを備えて構成される。
【０００３】
主軸ヘッド２６は、ベッド２１上部のコラム２９にＸ軸方向に移動可能に設けられた主軸台３０上に支持され、主軸台３０には、昇降用モータ１７の駆動により主軸ヘッド２６を上下（Ｚ軸）方向に移動させるために主軸昇降機構が設けられている。また、コラム２９には、主軸台３０を前後（図では右左）方向に移動させるためにＸ軸方向の移動機構（図示せず）が設けられている。
また、主軸２４内には、砥石工具を自動工具交換した後に固定するクランプ機構（ドローバー２７、ボール２８、２８…等）が内蔵され、主軸ヘッド２６には主軸２４を回転させるために、ビルトインモータ２５が内蔵されている。また、主軸２４の下端面には、仕上加工用砥石工具２２が直付けにて固定されており、その下部には荒加工用砥石工具２３が装着されている。
【０００４】
回転テーブル装置４０は、例えば、電子部品の１つである半導体ウェーハ（以下、ウェーハＷという）を吸着固定し、回転させるための装置であり、ベッド上２１ａに載置されている。
回転テーブル４１のテーブル上面４１ａ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】
図６は、従来のドレッシング装置を示す正面図である。図６に示すように、ドレッシング対象面である仕上加工用砥石工具２２の下面の砥石２２ａに、ブラシ８２を近づけてドレッシングをする様子を示している。従来のブラシ方式のドレッシング装置８０で使用されるブラシは、砥粒がブラシ毛に練り込まれており、砥粒がブラシ毛に混入して固着されている。
また、ドレッシング装置８０は、モータ８６の作動によりブラシ軸８３が縦軸ｅを回転軸として回転し、砥石２２ａの下面に砥粒入りブラシの砥粒を当接させて回転させ、遠心力と押圧力によりドレッシングをする。これにより、目直しを行うとともに、目詰まりを除去することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
研削盤による鏡面加工を行う場合、砥石の砥粒を徐々に微細な砥石へ交換して研削することによって鏡面を得るが時間を要する。
そこで、ウェーハＷより柔らかい砥粒、例えばシリカ（二酸化珪素）、セリア等の軟質砥粒を固定砥粒とした化学的作用のある砥石が開発されており、砥石による鏡面仕上げ加工が試みられている。これは、軟質砥粒と被加工物との微小部分に生じる圧力と発熱によって化学反応が生じ、傷を残すことなく研磨が行われる。すなわち、加えられた機械エネルギーにより化学反応を誘起させて研磨する化学機械研磨であるが、メカノケミカル現象を発現させるには、初期に高い圧力と熱と空気（酸素）が必要であるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２７３６５６号公報（図６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように砥粒の角で引掻くドレッシング装置およびその方法では、砥石の下面を平面にすることはできても、砥石の下面の形状を変えることができないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、砥石工具の軟質砥粒と被加工物との接触点に生ずるメカノケミカル現象を発現させるため、高い圧力と発熱を生じさせ、空気を供給することができるドレッシング装置およびそのドレッシング方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、砥石工具のドレッシング装置であって、研削盤の主軸に取付けられた砥石工具にドレッシングを施すバイトと、前記バイトを保持するホルダと、前記ホルダを進退ロッドの先端に取付けて、ベッド面に設けられたシリンダと、前記シリンダに設けられ、前記ホルダを進退動自在に支持するサポートと、前記砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、研削盤のベッド面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって、例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、形成された溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。また、溝付きの砥石を作った場合、角は直角となるが欠けやすく、欠けはスクラッチの原因となるが、適当な角度の溝あるいは面取り溝を作れるため、この欠けを防止することができる。また、砥石の欠けが生じそうな場合も、新たにドレスすることで補修する効果が希望できる。好ましくは、断面を見た角は６０°以下であればスクラッチがはいりにくい。さらに、ベッド上面にシリンダを設けたことにより、コンパクト化が容易であり、組付けが簡単でメンテナンスも容易であり、安価にできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、砥石工具のドレッシング装置であって、研削盤の砥石工具にドレッシングを施すバイトと、前記バイトを保持するホルダと、ベッド上面に設けられ、前記ホルダを進退動自在に支持するサポートと、前記ホルダを進退ロッドの先端に取付けて、ベッド面に穿設された貫通孔に前記進退ロッドを挿通して、前記ベッド裏面側に設けられたシリンダと、前記砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用効果と同様に、研削盤のベッド上面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって、例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
また、溝付きの砥石を作った場合、角は直角となるが欠けやすく、欠けはスクラッチの原因となるが、適当な角度の溝あるいは面取り溝を作れるため、この欠けを防止することができる。また、砥石の欠けが生じそうな場合も、新たにドレスすることで補修する効果が期待できる。さらに、ベッド裏面側にシリンダを設けたことにより、エアホースの配管処理が容易であり、バイトの退避位置を下げて突起物の干渉を回避できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、砥石工具のドレッシング方法であって、研削盤の主軸に取付けられ、軟質砥粒を固定砥粒とした鏡面仕上げ用の砥石工具と回転テーブルの上面に吸着されたウェーハとの接触点に生ずるメカノケミカル現象によってウェーハの表面を鏡面に仕上げるための砥石工具のドレッシング方法は、（１）前記バイト先端の刃部を上向きに設け、待機位置からドレッシング位置へ上昇させて支持する第１工程と、（２）前記研削盤の主軸に取付けられた砥石工具をＸ軸方向の前方とＺ軸方向の下方に移動せる第２工程と、（３）前記主軸に主軸に取付けられた砥石工具を回転させる第３工程と、（４）前記主軸に取付けられた砥石工具をＸ軸方向に移動させることにより、前記バイト先端の刃部によって砥石工具の下面に渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行う第４工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、砥石工具の下面にバイトにより渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行うドレッシング方法によって、鏡面仕上げ用の軟質砥粒で形成した砥石工具の面圧が上昇し、その面圧の上昇によってもたらされた摩擦熱による発熱により、砥石工具の軟質砥粒と被加工物との微小接触点にメカノケミカル現象が発現し、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置を、図１〜４を参照して詳細に説明する。
＜第１実施の形態＞
図１は、本発明の第１実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置１０の配置を示す断面図であり、図２（ａ）は、ドレッシング装置１０を示す拡大断面図である。図１に示すように、ドレッシング装置１０は、研削盤５０の回転テーブル装置４０の左側に配置されている。
図２（ａ）に示すように、ドレッシング装置１０は、研削盤５０の主軸２４に取付けられた砥石工具２２の砥石２２ａ（図１参照）にドレッシングを施すバイト１と、バイト１を保持するホルダ２と、ホルダ２を進退ロッドとしてのシリンダロッド５ａの先端に取付け、ベッド上面２１ａに設けられたシリンダ５と、シリンダ５に設けられ、ホルダ２を進退動自在、すなわち上下動自在に支持するサポート３とを備えて構成されている。
【００１７】
バイト１は、砥石工具の表面をドレッシングする工具であり、先端に超硬チップ１ａがろう付けされ、超硬チップ１ａは、先端の尖がりをカットし所望の台形の形状に成形されている。
ホルダ２は、バイト１を保持し、ホルダ２の先端部に設けられた穴にバイト１が嵌入され、小ネジ２ａ、２ａによって固定されており、シリンダ５によって、上下動自在に設けられている。また、ホルダ２の後端部には、シリンダロッド５ａのネジ部が螺入され、ナット５ｂによって螺着されている。
サポート３は、円筒状に形成され、下端部はシリンダ５に接続されており、上端部には、切粉の侵入や切削水の浸入防止用にダストシール４が保持されている。
シリンダ５は、エアまたは油圧によって駆動される。エア用のシリンダ５の場合は、図示しない空圧ポンプによる圧搾空気（０．４〜０．５ＭＰａ）が、電磁弁を介してジョイント５ｃ、５ｄに接続されている。
図２（ｂ）は、空圧回路図である。図２（ｂ）に示すように、電磁弁が励磁してポートが切り換わると、ドレッシング装置のシリンダが作動して、ピストンロッドを上昇させる。電磁弁が消磁すると、ばねの付勢力によってポートが切り換わり、元の位置にもどる。
【００１８】
なお、ここでは、４ポートの電磁弁としたが、５ポートであってもよいし、３ポートの電磁弁と単動形シリンダとの組み合わせとしてもよい。また、シリンダ５の上昇、下降のスピードは、スピードコントローラ（スピコンともいう）を排気口側に設け、スピード調整を行ってもよい。
【００１９】
＜第２実施の形態＞
図３は、本発明の第２実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置２０を示す拡大断面図である。図２（ａ）との比較では、シリンダ５の取付位置に相違があるため、その相違点を説明し、その他の重複する説明は、同符号を付して省略する。
図３に示すように、研削盤５０の主軸２４に取付けられた砥石工具２２（図１参照）のドレッシング装置２０は、回転テーブル装置４０の近傍に配置されており、ベッド上面２１ａに貫通孔２１ｃが設けられ、穿設された貫通孔２１ｃにシリンダロッド５ａが挿通され、シリンダ５はベッド裏面側２１ｂに設けられている。そして、ホルダ２は進退ロッドとしてのシリンダロッド５ａの先端に取付けられている。また、ホルダ２を進退動自在、すなわち、上下動自在に支持するサポート３が、ベッド上面２１ａに設けられている。
その結果、ベッド下面２１ｂにシリンダ５を設けたことにより、エアホース５ｅ、５ｅの配管処理が容易であり、バイト１の先端位置を下げた待機位置とすることができる。
また、図３の上部に２点鎖線にて示すように、一度、バイト１が上昇すると、砥石工具２２がＺ軸により下降し、砥石面方向の移動機構を構成する図示しないＸ軸移動機構により、Ｘ軸方向に移動して図に示すような切込み量となる位置に配置される。そして、砥石工具２２の回転とＸ軸方向への送りによって、渦巻き状の溝形状にドレッシングすることができる。
なお、前記第１実施の形態においても、同様の動作にてドレッシングが行われる。
【００２０】
つぎに、第２実施の形態のドレッシング装置２０を使用して、砥石工具のドレッシング方法について説明する。
砥石工具２２は、軟質砥粒を固定砥粒とした鏡面仕上げ用の砥石工具であり、研削盤５０の主軸２４に固定されている。この砥石工具２２の軟質砥粒と回転テーブル４１の上面４１ａに吸着されたウェーハＷとの微小接触点に生ずるメカノケミカル現象を発現させてウェーハＷの表面を鏡面に仕上げるための砥石工具のドレッシング方法では、
第１工程は、電磁弁（図２（ｂ）参照）が励磁して回路が切り換わると、ドレッシング装置２０のシリンダ５が作動して、刃部の超硬チップ１ａを上向きに設けたバイト１を、待機位置からドレッシング位置（２点鎖線で示す）へ上昇させてテーブル上面４１ａより高い位置に支持する。
第２工程は、研削盤５０（図１参照）の主軸２４に取付けられた砥石工具２２をＸ軸（前後方向）とＺ軸（上下方向）により、前方と下方に移動させる。
第３工程は、主軸２４に取付けられた砥石工具２２を回転させる。
第４工程は、主軸２４に取付けられた砥石工具２２（図３参照）に、Ｘ軸方向に送りをかけ、バイト先端の刃部によって砥石工具２２の砥石２２ａの下面に渦巻き状の溝２２ｂを形成するドレッシングを行う。
図４（ａ）は、砥石工具の形状を示す断面図であり、図４（ｂ）は、砥石工具の溝形状を示す下面図である。図４（ｂ）に示すように、砥石工具２２の砥石２２ａの下面には、渦巻き状の溝２２ｂが形成されている。ここでは、溝２２ｂの幅と砥石面幅とはちょうど等しくなっているため、接触面積がちょうど１／２となるドレッシングが行われている。また、溝２２ｂを設けたことによって、主軸の回転により空気の供給が行われ、且つ切粉が逃げ易く、切粉によって鏡面を傷つけることがない。
【００２１】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改変が可能であり、本発明はこの改変された発明に及ぶことは当然である。たとえば、バイトの形状や材質は台形や超硬チップに限定されるものではなく、砥石工具の材質に合わせて変更しても構わない。また、軟質砥粒を固定砥粒にした砥石工具は、シリカや酸化セリウム等で限定されるものではなくてその他の砥石工具であってもよい。さらに、図５に示すように、砥石工具を上下部の二重構造にし、その下部の砥石工具に鏡面仕上げ用の砥石工具を装着してドレッシングしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、研削盤のベッド面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって、例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、形成された溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。また、溝付きの砥石を作った場合、角は直角となるが欠けやすく、欠けはスクラッチの原因となるが、適当な角度の溝あるいは面取り溝を作れるため、この欠けを防止することができる。さらに、ベッド上面にシリンダを設けたことにより、コンパクト化が容易であり、組付けが簡単でメンテナンスも容易であり、安価にできる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用効果と同様に、研削盤のベッド上面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
さらに、ベッド裏面側にシリンダを設けたことにより、エアホースの配管処理が容易であり、バイトの退避位置を下げて突起物の干渉を回避できる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、砥石工具の下面にバイトにより渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行うドレッシング方法によって、鏡面仕上げ用の軟質砥粒で形成した砥石工具の面圧が上昇し、その面圧の上昇によってもたらされた摩擦熱による発熱により、砥石工具の軟質砥粒と被加工物との微小接触点にメカノケミカル現象が発現し、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置の配置を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係るドレッシング装置を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、空圧回路図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、砥石工具の形状を示す断面図であり、（ｂ）は、砥石工具の溝形状を示す下面図である。
【図５】従来の研削盤の正面を示す断面図である。
【図６】従来のドレッシング装置の正面図である。
【符号の説明】
１ バイト
１ａ 超硬チップ
２ ホルダ
２ａ 小ネジ
３ サポート
４ ダストシール
５ シリンダ
５ａ シリンダロッド（進退ロッド）
１０、２０ ドレッシング装置
２１ ベッド
２１ａ ベッド面
２１ｂ ベッド裏面側
２１ｃ 貫通孔
２２ 砥石工具
２２ａ 砥石
２２ｂ 溝
２４ 主軸
２６ 主軸ヘッド
２９ コラム
３０ 主軸台
４０ 回転テーブル装置
５０ 研削盤
Ｗ ウェーハ
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハを研削加工するウェーハ研削盤のドレッシング装置およびそのドレッシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の研削盤の正面を示し、仕上加工用砥石工具と荒加工用砥石工具を配置した断面図である。図５に示すように、研削盤５０は、主軸２４を回転可能に支持する主軸ヘッド２６と、ベッド２１に載置された回転テーブル装置４０と、ベッド２１の上部に固定されたフレーム２９と、図示しない自動工具交換装置と工具ストッカとを備えて構成される。
【０００３】
主軸ヘッド２６は、ベッド２１上部のコラム２９にＸ軸方向に移動可能に設けられた主軸台３０上に支持され、主軸台３０には、昇降用モータ１７の駆動により主軸ヘッド２６を上下（Ｚ軸）方向に移動させるために主軸昇降機構が設けられている。また、コラム２９には、主軸台３０を前後（図では右左）方向に移動させるためにＸ軸方向の移動機構（図示せず）が設けられている。
また、主軸２４内には、砥石工具を自動工具交換した後に固定するクランプ機構（ドローバー２７、ボール２８、２８…等）が内蔵され、主軸ヘッド２６には主軸２４を回転させるために、ビルトインモータ２５が内蔵されている。また、主軸２４の下端面には、仕上加工用砥石工具２２が直付けにて固定されており、その下部には荒加工用砥石工具２３が装着されている。
【０００４】
回転テーブル装置４０は、例えば、電子部品の１つである半導体ウェーハ（以下、ウェーハＷという）を吸着固定し、回転させるための装置であり、ベッド上２１ａに載置されている。
回転テーブル４１のテーブル上面４１ａ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】
図６は、従来のドレッシング装置を示す正面図である。図６に示すように、ドレッシング対象面である仕上加工用砥石工具２２の下面の砥石２２ａに、ブラシ８２を近づけてドレッシングをする様子を示している。従来のブラシ方式のドレッシング装置８０で使用されるブラシは、砥粒がブラシ毛に練り込まれており、砥粒がブラシ毛に混入して固着されている。
また、ドレッシング装置８０は、モータ８６の作動によりブラシ軸８３が縦軸ｅを回転軸として回転し、砥石２２ａの下面に砥粒入りブラシの砥粒を当接させて回転させ、遠心力と押圧力によりドレッシングをする。これにより、目直しを行うとともに、目詰まりを除去することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
研削盤による鏡面加工を行う場合、砥石の砥粒を徐々に微細な砥石へ交換して研削することによって鏡面を得るが時間を要する。
そこで、ウェーハＷより柔らかい砥粒、例えばシリカ（二酸化珪素）、セリア等の軟質砥粒を固定砥粒とした化学的作用のある砥石が開発されており、砥石による鏡面仕上げ加工が試みられている。これは、軟質砥粒と被加工物との微小部分に生じる圧力と発熱によって化学反応が生じ、傷を残すことなく研磨が行われる。すなわち、加えられた機械エネルギーにより化学反応を誘起させて研磨する化学機械研磨であるが、メカノケミカル現象を発現させるには、初期に高い圧力と熱と空気（酸素）が必要であるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２７３６５６号公報（図６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように砥粒の角で引掻くドレッシング装置およびその方法では、砥石の下面を平面にすることはできても、砥石の下面の形状を変えることができないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、砥石工具の軟質砥粒と被加工物との接触点に生ずるメカノケミカル現象を発現させるため、高い圧力と発熱を生じさせ、空気を供給することができるドレッシング装置およびそのドレッシング方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、砥石工具のドレッシング装置であって、研削盤の主軸に取付けられた砥石工具にドレッシングを施すバイトと、前記バイトを保持するホルダと、前記ホルダを進退ロッドの先端に取付けて、ベッド面に設けられたシリンダと、前記シリンダに設けられ、前記ホルダを進退動自在に支持するサポートと、前記砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、研削盤のベッド面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって、例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、形成された溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。また、溝付きの砥石を作った場合、角は直角となるが欠けやすく、欠けはスクラッチの原因となるが、適当な角度の溝あるいは面取り溝を作れるため、この欠けを防止することができる。また、砥石の欠けが生じそうな場合も、新たにドレスすることで補修する効果が希望できる。好ましくは、断面を見た角は６０°以下であればスクラッチがはいりにくい。さらに、ベッド上面にシリンダを設けたことにより、コンパクト化が容易であり、組付けが簡単でメンテナンスも容易であり、安価にできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、砥石工具のドレッシング装置であって、研削盤の砥石工具にドレッシングを施すバイトと、前記バイトを保持するホルダと、ベッド上面に設けられ、前記ホルダを進退動自在に支持するサポートと、前記ホルダを進退ロッドの先端に取付けて、ベッド面に穿設された貫通孔に前記進退ロッドを挿通して、前記ベッド裏面側に設けられたシリンダと、前記砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用効果と同様に、研削盤のベッド上面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって、例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
また、溝付きの砥石を作った場合、角は直角となるが欠けやすく、欠けはスクラッチの原因となるが、適当な角度の溝あるいは面取り溝を作れるため、この欠けを防止することができる。また、砥石の欠けが生じそうな場合も、新たにドレスすることで補修する効果が期待できる。さらに、ベッド裏面側にシリンダを設けたことにより、エアホースの配管処理が容易であり、バイトの退避位置を下げて突起物の干渉を回避できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、砥石工具のドレッシング方法であって、研削盤の主軸に取付けられ、軟質砥粒を固定砥粒とした鏡面仕上げ用の砥石工具と回転テーブルの上面に吸着されたウェーハとの接触点に生ずるメカノケミカル現象によってウェーハの表面を鏡面に仕上げるための砥石工具のドレッシング方法は、（１）前記バイト先端の刃部を上向きに設け、待機位置からドレッシング位置へ上昇させて支持する第１工程と、（２）前記研削盤の主軸に取付けられた砥石工具をＸ軸方向の前方とＺ軸方向の下方に移動せる第２工程と、（３）前記主軸に主軸に取付けられた砥石工具を回転させる第３工程と、（４）前記主軸に取付けられた砥石工具をＸ軸方向に移動させることにより、前記バイト先端の刃部によって砥石工具の下面に渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行う第４工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、砥石工具の下面にバイトにより渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行うドレッシング方法によって、鏡面仕上げ用の軟質砥粒で形成した砥石工具の面圧が上昇し、その面圧の上昇によってもたらされた摩擦熱による発熱により、砥石工具の軟質砥粒と被加工物との微小接触点にメカノケミカル現象が発現し、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置を、図１〜４を参照して詳細に説明する。
＜第１実施の形態＞
図１は、本発明の第１実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置１０の配置を示す断面図であり、図２（ａ）は、ドレッシング装置１０を示す拡大断面図である。図１に示すように、ドレッシング装置１０は、研削盤５０の回転テーブル装置４０の左側に配置されている。
図２（ａ）に示すように、ドレッシング装置１０は、研削盤５０の主軸２４に取付けられた砥石工具２２の砥石２２ａ（図１参照）にドレッシングを施すバイト１と、バイト１を保持するホルダ２と、ホルダ２を進退ロッドとしてのシリンダロッド５ａの先端に取付け、ベッド上面２１ａに設けられたシリンダ５と、シリンダ５に設けられ、ホルダ２を進退動自在、すなわち上下動自在に支持するサポート３とを備えて構成されている。
【００１７】
バイト１は、砥石工具の表面をドレッシングする工具であり、先端に超硬チップ１ａがろう付けされ、超硬チップ１ａは、先端の尖がりをカットし所望の台形の形状に成形されている。
ホルダ２は、バイト１を保持し、ホルダ２の先端部に設けられた穴にバイト１が嵌入され、小ネジ２ａ、２ａによって固定されており、シリンダ５によって、上下動自在に設けられている。また、ホルダ２の後端部には、シリンダロッド５ａのネジ部が螺入され、ナット５ｂによって螺着されている。
サポート３は、円筒状に形成され、下端部はシリンダ５に接続されており、上端部には、切粉の侵入や切削水の浸入防止用にダストシール４が保持されている。
シリンダ５は、エアまたは油圧によって駆動される。エア用のシリンダ５の場合は、図示しない空圧ポンプによる圧搾空気（０．４〜０．５ＭＰａ）が、電磁弁を介してジョイント５ｃ、５ｄに接続されている。
図２（ｂ）は、空圧回路図である。図２（ｂ）に示すように、電磁弁が励磁してポートが切り換わると、ドレッシング装置のシリンダが作動して、ピストンロッドを上昇させる。電磁弁が消磁すると、ばねの付勢力によってポートが切り換わり、元の位置にもどる。
【００１８】
なお、ここでは、４ポートの電磁弁としたが、５ポートであってもよいし、３ポートの電磁弁と単動形シリンダとの組み合わせとしてもよい。また、シリンダ５の上昇、下降のスピードは、スピードコントローラ（スピコンともいう）を排気口側に設け、スピード調整を行ってもよい。
【００１９】
＜第２実施の形態＞
図３は、本発明の第２実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置２０を示す拡大断面図である。図２（ａ）との比較では、シリンダ５の取付位置に相違があるため、その相違点を説明し、その他の重複する説明は、同符号を付して省略する。
図３に示すように、研削盤５０の主軸２４に取付けられた砥石工具２２（図１参照）のドレッシング装置２０は、回転テーブル装置４０の近傍に配置されており、ベッド上面２１ａに貫通孔２１ｃが設けられ、穿設された貫通孔２１ｃにシリンダロッド５ａが挿通され、シリンダ５はベッド裏面側２１ｂに設けられている。そして、ホルダ２は進退ロッドとしてのシリンダロッド５ａの先端に取付けられている。また、ホルダ２を進退動自在、すなわち、上下動自在に支持するサポート３が、ベッド上面２１ａに設けられている。
その結果、ベッド下面２１ｂにシリンダ５を設けたことにより、エアホース５ｅ、５ｅの配管処理が容易であり、バイト１の先端位置を下げた待機位置とすることができる。
また、図３の上部に２点鎖線にて示すように、一度、バイト１が上昇すると、砥石工具２２がＺ軸により下降し、砥石面方向の移動機構を構成する図示しないＸ軸移動機構により、Ｘ軸方向に移動して図に示すような切込み量となる位置に配置される。そして、砥石工具２２の回転とＸ軸方向への送りによって、渦巻き状の溝形状にドレッシングすることができる。
なお、前記第１実施の形態においても、同様の動作にてドレッシングが行われる。
【００２０】
つぎに、第２実施の形態のドレッシング装置２０を使用して、砥石工具のドレッシング方法について説明する。
砥石工具２２は、軟質砥粒を固定砥粒とした鏡面仕上げ用の砥石工具であり、研削盤５０の主軸２４に固定されている。この砥石工具２２の軟質砥粒と回転テーブル４１の上面４１ａに吸着されたウェーハＷとの微小接触点に生ずるメカノケミカル現象を発現させてウェーハＷの表面を鏡面に仕上げるための砥石工具のドレッシング方法では、
第１工程は、電磁弁（図２（ｂ）参照）が励磁して回路が切り換わると、ドレッシング装置２０のシリンダ５が作動して、刃部の超硬チップ１ａを上向きに設けたバイト１を、待機位置からドレッシング位置（２点鎖線で示す）へ上昇させてテーブル上面４１ａより高い位置に支持する。
第２工程は、研削盤５０（図１参照）の主軸２４に取付けられた砥石工具２２をＸ軸（前後方向）とＺ軸（上下方向）により、前方と下方に移動させる。
第３工程は、主軸２４に取付けられた砥石工具２２を回転させる。
第４工程は、主軸２４に取付けられた砥石工具２２（図３参照）に、Ｘ軸方向に送りをかけ、バイト先端の刃部によって砥石工具２２の砥石２２ａの下面に渦巻き状の溝２２ｂを形成するドレッシングを行う。
図４（ａ）は、砥石工具の形状を示す断面図であり、図４（ｂ）は、砥石工具の溝形状を示す下面図である。図４（ｂ）に示すように、砥石工具２２の砥石２２ａの下面には、渦巻き状の溝２２ｂが形成されている。ここでは、溝２２ｂの幅と砥石面幅とはちょうど等しくなっているため、接触面積がちょうど１／２となるドレッシングが行われている。また、溝２２ｂを設けたことによって、主軸の回転により空気の供給が行われ、且つ切粉が逃げ易く、切粉によって鏡面を傷つけることがない。
【００２１】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改変が可能であり、本発明はこの改変された発明に及ぶことは当然である。たとえば、バイトの形状や材質は台形や超硬チップに限定されるものではなく、砥石工具の材質に合わせて変更しても構わない。また、軟質砥粒を固定砥粒にした砥石工具は、シリカや酸化セリウム等で限定されるものではなくてその他の砥石工具であってもよい。さらに、図５に示すように、砥石工具を上下部の二重構造にし、その下部の砥石工具に鏡面仕上げ用の砥石工具を装着してドレッシングしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、研削盤のベッド面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって、例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、形成された溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。また、溝付きの砥石を作った場合、角は直角となるが欠けやすく、欠けはスクラッチの原因となるが、適当な角度の溝あるいは面取り溝を作れるため、この欠けを防止することができる。さらに、ベッド上面にシリンダを設けたことにより、コンパクト化が容易であり、組付けが簡単でメンテナンスも容易であり、安価にできる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用効果と同様に、研削盤のベッド上面にドレッシング装置を設け、砥石工具の表面にバイトによって例えば渦巻き状の溝や放射状の溝などが容易に形成できる。このような溝を形成するドレッシングを行うことによって、被加工物との接触面積を半減することができることから、面圧を上昇させ、溝によって空気（酸素）の供給ができる。また、この面圧の上昇によって発熱する摩擦熱により、メカノケミカル現象を発現させることができるため、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
さらに、ベッド裏面側にシリンダを設けたことにより、エアホースの配管処理が容易であり、バイトの退避位置を下げて突起物の干渉を回避できる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、砥石工具の下面にバイトにより渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行うドレッシング方法によって、鏡面仕上げ用の軟質砥粒で形成した砥石工具の面圧が上昇し、その面圧の上昇によってもたらされた摩擦熱による発熱により、砥石工具の軟質砥粒と被加工物との微小接触点にメカノケミカル現象が発現し、傷の残らない研磨によって鏡面仕上げを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置の配置を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係るドレッシング装置を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、空圧回路図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る研削盤のドレッシング装置を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、砥石工具の形状を示す断面図であり、（ｂ）は、砥石工具の溝形状を示す下面図である。
【図５】従来の研削盤の正面を示す断面図である。
【図６】従来のドレッシング装置の正面図である。
【符号の説明】
１ バイト
１ａ 超硬チップ
２ ホルダ
２ａ 小ネジ
３ サポート
４ ダストシール
５ シリンダ
５ａ シリンダロッド（進退ロッド）
１０、２０ ドレッシング装置
２１ ベッド
２１ａ ベッド面
２１ｂ ベッド裏面側
２１ｃ 貫通孔
２２ 砥石工具
２２ａ 砥石
２２ｂ 溝
２４ 主軸
２６ 主軸ヘッド
２９ コラム
３０ 主軸台
４０ 回転テーブル装置
５０ 研削盤
Ｗ ウェーハ
Claims (3)
- 研削盤の主軸に取付けられた砥石工具にドレッシングを施すバイトと、
前記バイトを保持するホルダと、
前記ホルダを進退ロッドの先端に取付けて、ベッド面に設けられたシリンダと、
前記シリンダに設けられ、前記ホルダを進退動自在に支持するサポートと、
前記砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構と、
を備えたことを特徴とする砥石工具のドレッシング装置。 - 研削盤の砥石工具にドレッシングを施すバイトと、
前記バイトを保持するホルダと、
ベッド上面に設けられ、前記ホルダを進退動自在に支持するサポートと、
前記ホルダを進退ロッドの先端に取付けて、ベッド面に穿設された貫通孔に前記進退ロッドを挿通して、前記ベッド裏面側に設けられたシリンダと、
前記砥石工具の面方向において砥石工具とバイトとの相対位置を変更可能な移動機構と、
を備えたことを特徴とする砥石工具のドレッシング装置。 - 研削盤の主軸に取付けられ、軟質砥粒を固定砥粒とした鏡面仕上げ用の砥石工具と回転テーブルの上面に吸着されたウェーハとの接触点に生ずるメカノケミカル現象によってウェーハの表面を鏡面に仕上げるための砥石工具のドレッシング方法は、
（１）前記バイト先端の刃部を上向きに設け、待機位置からドレッシング位置へ上昇させて支持する第１工程と、
（２）前記研削盤の主軸に取付けられた砥石工具をＸ軸方向の前方とＺ軸方向の下方に移動せる第２工程と、
（３）前記主軸に主軸に取付けられた砥石工具を回転させる第３工程と、
（４）前記主軸に取付けられた砥石工具をＸ軸方向に移動させることにより、前記バイト先端の刃部によって砥石工具の下面に渦巻き状の溝を形成するドレッシングを行う第４工程と、
を含むことを特徴とする砥石工具のドレッシング方法。
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| JP2012521309A (ja) * | 2009-03-24 | 2012-09-13 | サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド | 化学機械平坦化パッドコンディショナとして使用するための研磨工具 |
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