JP2021133428A - 平面研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ダイヤモンド等の硬脆性材料からなる板状の加工物を効率良く高精度に研削することができる平面研削装置を提供する。【解決手段】吸着面に板状の加工物Ｗの底面を固定して吸着面に垂直な縦軸を中心として回転するワークテーブル４１と、回転しているワークテーブル上の加工物の平面を第１の研削横軸を中心として回転しながら円周面１２で研削する第１の研削といし１１と、回転しているワークテーブル上の加工物の平面を第２の研削横軸を中心として回転しながら円周面２１で研削する第２の研削といし２０と、を具備し、第１の研削といしで加工物を研削した後に第２の研削といしで加工物を研削する。これにより、大径の硬脆性基板を高精度に研削することができ、基板の大型化を図ることができる。加工物を取り外すことなく粗研削と精研削を実行でき、加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、平面研削装置に関し、特に、硬脆性材料からなる板状の加工物の研削に適した横軸タイプのロータリー平面研削装置に関する。

従来、半導体ウェハ等の基板状の加工物を研削する平面研削装置として、ワークテーブルに保持されて回転している基板の上面に回転するカップホイール型の研削といしをダウンフィードして基板を研削する装置が知られている。例えば、特許文献１には、吸着チャックに固定されたシリコン基板をカップホイール型研削といしによりダウンフィード研削加工することが開示されている。

また例えば、特許文献２には、カップ型といしを配置して構成された粗研削といし、中研削といし及び精研削といしを有し、シリコンウェハ、シリコンカーバイドウェハ等の高硬度、高脆性を示すウェハの研削加工を連続して行う加工装置が開示されている。

同文献の加工装置は、ウェハを吸着保持する複数のチャックを同心円上に配置し、チャックを粗研削ステージ、中研削ステージ及び精研削ステージに回転搬送するインデックステーブルを備えている。

特開２０１７−１０３４４１号公報 特開２０１９―１５５５２５号公報

しかしながら、上記した従来技術による平面研削装置では、効率的な研削加工を実現するために改善すべき点があった。即ち、半導体製品の高性能化、小型化に伴い、半導体基板の更なる薄肉化、高精度化に対応でき、且つ生産性に優れた研削加工が要求されている。

具体的には、近年、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、サファイア等の硬脆性材料からなる半導体基板の製造工程において、ウェハ状の加工物を更に高精度且つ高効率に研削することができる生産性の高い加工技術の開発が求められている。

現在生産されている上記の半導体基板は、その直径が約６インチである。例えば、半導体基板の生産性を向上させるために、基板サイズを大径化することが考えられる。

しかしながら、上記した従来技術のように、回転する加工物を回転軸が略同一方向であるカップホイール型の研削といしで研削するダウンフィード型の研削装置では、基板サイズを大きくすることが難しいという問題点があった。即ち、縦軸タイプのカップホイール型の研削といしを使用したダウンフィード研削では、加工物の半径の大小によって研削抵抗が大きく異なるので、基板の大径化が難しい。

また、高精度な半導体基板の研削加工においては、加工物の仕上げ面粗さを良くするために高番手の研削といしで加工物を仕上げる必要があり、加工時間が長くなるという問題点がある。

また、特許文献２に開示された従来技術のように、低番手の研削といしを用いて粗研削を行い、その後、高番手の研削といしで精研削を行うという方法がある。また例えば、粗研削専用と精研削専用の研削装置を用意し、粗研削専用の研削装置で加工物を粗研削した後、加工物を精研削専用の研削装置に搬送し、仕上げの研削を実行することも考えられる。

しかしながら、粗研削後に加工物を搬送する方法では、薄く、反りも大きくなる大型の半導体基板を高精度に加工するために、移動後の加工物を研削する際にエアーカットを大きく取る必要がある。即ち、エアーカットが十分でないと研削初期に研削といしの脱落が大きくなり、最良の面粗さ仕上げができなくなってしまうので、エアーカットを含めて研削代を大きく設定する。そのため、切り込みの小さい精研削に対して、大きなエアーカットを行うための時間を要し、研削時間が長くなってしまう。

また、粗研削から精研削に移行する際に加工物を搬送せず、粗研削用の研削といしを取り外して、精研削用の研削といしに付け替える方法も考えられる。しかしながら、研削といしの付け替え作業に時間を要し、また、高精度な研削加工を行うために、付け替え後に研削といしを高精度に調整するツーリングやドレッシング等を行う必要がある。よって、作業効率が低いという問題点がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ダイヤモンド等の硬脆性材料からなる板状の加工物を効率良く高精度に研削することができる平面研削装置を提供することにある。

本発明の平面研削装置は、吸着面に板状の加工物の底面を固定して前記吸着面に垂直な縦軸を中心として回転するワークテーブルと、回転している前記ワークテーブル上の前記加工物の平面を第１の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第１の研削といしと、回転している前記ワークテーブル上の前記加工物の平面を第２の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第２の研削といしと、を具備し、前記第１の研削といしで前記加工物を研削した後に前記第２の研削といしで前記加工物を研削することを特徴とする。

本発明の平面研削装置によれば、吸着面に板状の加工物の底面を固定して縦軸を中心として回転するワークテーブルと、回転している加工物の平面を第１の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第１の研削といしと、回転している加工物の平面を第２の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第２の研削といしと、を具備し、加工物を第１の研削といしで研削した後に第２の研削といしで研削する。

このような構成により、大きな径の硬脆性基板を加工物として、高精度な研削加工を実行することができる。詳しくは、横軸タイプのロータリー平面研削装置を採用することにより、加工物のウェハサイズが大きくなっても研削といしの研削抵抗を同等に維持することができる。よって、基板の大型化を図ることができ、半導体基板の生産性を向上させることができる。

また、第１の研削といしと第２の研削といしを有するので、第１の研削といしで粗研削を実行した後、加工物を取り外して搬送することなく、第２の研削といしで精研削を実行することができる。よって、精研削におけるエアーカットの加工代を小さくすることができ、加工時間を短縮して、生産効率を向上させることができる。

また、本発明の平面研削装置によれば、前記ワークテーブルには、前記縦軸から逸れた位置に前記加工物が固定されても良い。
このような構成により、加工物の平面は、回転中心から外れて全面が回転移動することになる。よって、加工物の平面全体を高精度に研削加工することができる。また、ワークテーブルには、縦軸を中心として複数の加工物を略環状に配置することができる。よって、複数の基板を一工程で同時に研削することができ、加工時間を大幅に短縮して生産効率を向上させることができる。

また、本発明の平面研削装置によれば、前記吸着面の中央側には、前記第１の研削といし及び前記第２の研削といしの少なくとも一方の研削面を調整する研削面調整工具が設けられても良い。

このような構成により、研削面調整工具としてのツルーイングブロックやドレッサをワークテーブルの上面略中央部に固定しておけるので、研削前及び研削途中において、工程の段取りを崩すことなく研削といしのツルーイングやドレッシングを実行することができる。これにより、研削といしを調整する時間を短縮し、且つ高精度な研削面を調整することができ、高効率且つ高精度な研削加工を行うことができる。

また、本発明の平面研削装置によれば、前記第１の研削といしを回転させる第１のモータと、前記第２の研削といしを回転させる第２のモータと、前記第１の研削といし及び前記第２の研削といしの送りを制御する制御装置と、前記第１のモータ及び前記第２のモータの少なくとも一方の回転負荷を検出する回転負荷検出手段と、を具備し、前記制御装置は、前記回転負荷検出手段によって検出される前記回転負荷に基づいて前記第１の研削といしまたは前記第２の研削といしの研削面の状態を検知しても良い。

このように制御装置は、研削といしを回転させるモータの負荷を検出して、研削といしの位置、研削面と加工物との接触、及び研削面と研削面調整工具との接触等の研削の状況を正確に検知できる。これにより、高精度な研削加工を短時間で効率的に実行することができる。

また、本発明の平面研削装置によれば、回転している前記ワークテーブル上の前記加工物の平面を第３の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第３の研削といしと、を具備し、前記第１の研削といしで前記加工物を研削した後、前記第３の研削といしで前記加工物を研削し、その後前記第２の研削といしで前記加工物を研削しても良い。

これにより、加工工程の途中で加工物を搬送することなく、研削といしを変更した研削加工を順次実行することができる。例えば、第１の研削といしで粗研削、第３の研削といしで中研削、第２の研削といしで精研削、を効率良く実行することができる。よって、硬脆性材料からなる大型サイズの板状の加工物を短時間で高精度に研削することができる。

本発明の実施形態に係る平面研削装置の概略を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る平面研削装置の粗研削工程の状態を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る平面研削装置の精研削工程の状態を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る平面研削装置の概略を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る平面研削装置の概略を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る平面研削装置の概略を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る平面研削装置の概略を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る平面研削装置の概略を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る平面研削装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る平面研削装置１０の概略を示す正面図である。図２は、平面研削装置１０の概略を示す平面図であり、粗研削工程の状態を示している。なお、以下の説明では、適宜、図１における上下方向をＺ方向、左右方向をＸ方向と称する。

図１及び図２を参照して、平面研削装置１０は、加工物Ｗを研削する横軸タイプのロータリー平面研削装置である。
平面研削装置１０の加工対象物である加工物Ｗは、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ダイヤモンド等の硬脆性材料からなる半導体基板であっても良い。平面研削装置１０は、硬脆性材料からなる大面積で薄板状の加工物Ｗを高精度に効率良く加工することができる。

平面研削装置１０は、本体４０の上部に、加工物Ｗが載置されるワークテーブル４１と、加工物Ｗの平面を研削する第１の研削といしとしての粗研削といし１１と、加工物Ｗの平面を研削する第２の研削といしとしての精研削といし２０と、を有する。

ワークテーブル４１は、略円盤状の形態をなし、その上面には、板状の加工物Ｗの底面を真空吸着またはワックス等で固定して保持する吸着面が形成されている。加工物Ｗを研削する際、加工物Ｗの底面は、ワークテーブル４１の吸着面に吸着され保持される。

ワークテーブル４１は、研削工程において加工物Ｗを吸着保持した状態で回転するテーブルである。詳しくは、ワークテーブル４１は、略円盤状の形態の略中心部を回転中心として回転する。ワークテーブル４１は、その上面の吸着面が略水平になるよう設けられており、その回転中心は、略垂直に、即ちＺ方向に延在する、縦軸である。

ワークテーブル４１は、回転中心となる縦軸を約±５°まで傾斜させることができるよう設けられても良い。これにより、加工物Ｗの厚みを高精度に調整する精密な平面研削加工が可能となる。

研削加工を実行する前に、加工物Ｗは、図示しない搬送装置によってワークテーブル４１の上面に搬送され、ワークテーブル４１に吸着保持される。研削工程の際には、ワークテーブル４１は図示しないモータによって回転駆動され、加工物Ｗは、ワークテーブル４１に保持された状態で縦軸を中心として略水平に回転する。そして、研削工程が終了すると、ワークテーブル４１による加工物Ｗの吸着が解除され、加工物Ｗは、図示しない搬送装置によって次の工程を行う装置に搬送される。

なお、本実施形態に係る平面研削装置１０では、加工物Ｗをワークテーブル４１から取り外して移動することなく、粗研削といし１１を用いた粗研削と、精研削といし２０を用いた仕上げ研削と、が行われる。

粗研削といし１１は、回転しながら加工物Ｗを研削するダイヤモンド砥粒を有する横軸回転方式の研削といしである。即ち、粗研削といし１１は、略円盤状の形態をなし、略水平方向、詳しくは略Ｘ方向、に延在するといし軸１３の回転軸を中心として回転し、粗研削といし１１の円周面であるといし刃先１２が、加工物Ｗを研削する面となる。粗研削といし１１がダイヤモンド砥粒を有することにより、硬脆性材料からなる半導体基板等の加工物Ｗを高精度且つ高効率に加工することができる。

粗研削といし１１は、主として加工物Ｗの粗研削を行う低番手の研削といしであり、その粒度は、♯２４０から♯２０００、好ましくは、♯７００から♯１５００、更に好ましくは、♯１０００である。粗研削といし１１として低番手の研削といしが利用されることにより、切り込みが深く、能率の良い研削ができる。

粗研削といし１１の側方から上方には、といし刃先１２を覆うようにカバー１４が設けられている。カバー１４の下部は開口しており、といし刃先１２は、加工物Ｗの平面に接触するようカバー１４の下部の開口から下方に突出している。

といし軸１３は、粗研削といし１１の中心部を支持し、粗研削といし１１と共に回転する第１の研削横軸である。といし軸１３の回転軸は、Ｘ方向に延在しており、粗研削といし１１の回転軸となる。粗研削といし１１は、といし軸１３を介して第１のモータとしてのモータ１６に接続されており、モータ１６によって回転駆動される。

平面研削装置１０は、ワークテーブル４１に対して粗研削といし１１を縦軸の軸方向及び第１の研削横軸の軸方向に送る第１の送り手段を有する。具体的には、粗研削といし１１、といし軸１３及びモータ１６は、平面研削装置１０の本体４０に設けられた第１の送り手段を構成するコラム１５に支持されている。

コラム１５は、ワークテーブル４１に対してＺ方向に移動可能に設けられており、といし軸１３は、コラム１５に対してＸ方向に移動可能である。モータ１６によって回転駆動される粗研削といし１１は、コラム１５によってＸ方向及びＺ方向に移動し、といし刃先１２は、回転している加工物Ｗの上面、即ち平面、に接触してそこを研削する。

また、粗研削といし１１の回転軸となる第１の研削横軸としてのといし軸１３は、略水平方向に回動自在に設けられていても良い。具体的には、といし軸１３は、その回転軸が延在する方向を、略水平方向に±４５°の角度まで変化させるよう回動自在であっても良い。

このような構成により、刃先１２と加工物Ｗの接触点において、粗研削といし１１の回転による刃先１２の移動方向と、ワークテーブル４１の回転による加工物Ｗの移動方向と、を好適な角度に傾けて交差させることができる。これにより、加工物Ｗの研削幅を好適に調節することができ、高精度な研削加工面が得られる。

精研削といし２０は、ワークテーブル４１を挟んで粗研削といし１１に対向する位置に設けられており、回転しながら加工物Ｗを研削する横軸回転方式のダイヤモンドといしである。即ち、精研削といし２０は、略円盤状の形態をなし、略水平方向、詳しくは略Ｘ方向、に延在するといし軸２２の回転軸を中心として回転し、精研削といし２０の円周面であるといし刃先２１が、加工物Ｗを研削する面となる。

精研削といし２０としては、ダイヤモンド砥粒を有するといしが特に好ましい。精研削といし２０がダイヤモンド砥粒を有することにより、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、ダイヤモンド等の硬脆性材料からなる半導体基板等の加工物Ｗを高精度且つ高効率に加工することができる。

精研削といし２０は、主として加工物Ｗの仕上げ研削を行う高番手の研削といしであり、精研削といし２０の粒度は、粗研削といし１１の粒度よりも大きい。具体的には、精研削といし２０の粒度は、♯２０００から♯３００００、好ましくは、♯６０００から♯１００００、更に好ましくは、♯８０００である。精研削といし２０が高番手の研削といしであることにより、加工物Ｗの仕上げ面粗さを良好にすることができる。

精研削といし２０の側方から上方には、といし刃先２１を覆うようにカバー２３が設けられている。カバー２３の下部は開口しており、といし刃先２１は、加工物Ｗの平面に接触するようカバー２３の下部の開口から下方に突出している。

といし軸２２は、精研削といし２０の中心部を支持し、精研削といし２０と共に回転する第２の研削横軸である。といし軸２２の回転軸は、Ｘ方向に延在しており、精研削といし２０の回転軸となる。精研削といし２０は、といし軸２２を介して第２のモータとしてのモータ２５に接続されており、モータ２５によって回転駆動される。

平面研削装置１０は、ワークテーブル４１に対して精研削といし２０を縦軸の軸方向及び第２の横軸の軸方向に送る第２の送り手段を有する。具体的には、精研削といし２０、といし軸２２及びモータ２５は、平面研削装置１０の本体４０に設けられた第２の送り手段を構成するコラム２４に支持されている。

コラム２４は、ワークテーブル４１に対してＺ方向に移動可能に設けられており、といし軸２２は、コラム１５に対してＸ方向に移動可能である。モータ２５によって回転駆動される精研削といし２０は、コラム２４によってＸ方向及びＺ方向に移動し、といし刃先２１は、回転している加工物Ｗの平面に接触してそこを研削する。

また、精研削といし２０の回転軸となる第２の研削横軸としてのといし軸２２は、略水平方向に回動自在に設けられていても良い。具体的には、といし軸２２は、その回転軸が延在する方向を、略水平方向に±４５°の角度まで変化させるよう回動自在であっても良い。

このような構成により、精研削といし２０の刃先２１と加工物Ｗの接触点において、精研削といし２０の回転による刃先２１の移動方向と、ワークテーブル４１の回転による加工物Ｗの移動方向と、を好適な角度に傾けて交差させることができる。これにより、加工物Ｗの研削幅を好適に調節することができ、高精度な研削加工面が得られる。

前述のとおり、粗研削といし１１及び精研削といし２０は、ワークテーブル４１を挟んで対向する位置に配設されており、それぞれ略同一の方向、即ちＸ方向及びＺ方向、に移動可能に設けられている。詳しくは、粗研削といし１１及び精研削といし２０は、それぞれ独立してＸ方向及びＺ方向に移動可能である。

換言すれば、粗研削といし１１を支持するといし軸１３及びコラム１５と、精研削といし２０を支持するといし軸２２及びコラム２４と、はワークテーブル４１を挟んで対向する位置に配設され、それぞれ独立してＸ方向及びＺ方向に移動可能である。

図３は、平面研削装置１０の概略を示す平面図であり、精研削工程の状態を示している。平面研削装置１０は、上述の構成により、加工物Ｗをワークテーブル４１から取り外して搬送することなく、図２に示すように、粗研削といし１１のみによる粗研削と、図３に示すように、精研削といし２０のみによる仕上げ研削と、を実行可能である。

詳しくは、図１及び図２に示す如く、精研削といし２０は、加工物Ｗに接触しないようワークテーブル４１から外れたＸ方向位置に送られて、モータ２５による回転も停止する。

粗研削といし１１は、モータ１６によって回転駆動され、コラム１５の移動によってＸ方向に送られ、回転している加工物Ｗの上方に移動する。そして、Ｚ方向送り、及びＸ方向送りを繰り返して、といし刃先１２が加工物Ｗの平面に接触して粗研削が行われる。

粗研削といし１１による粗研削が終了した後には、図３に示す如く、粗研削といし１１は、加工物Ｗに接触しないようＺ方向（図１参照）に上昇し、ワークテーブル４１から外れたＸ方向位置に送られて、モータ１６による回転が停止する。

精研削といし２０は、モータ２５によって回転駆動され、コラム２４の移動によってＸ方向に送られ、回転している加工物Ｗの上方に移動する。そして、Ｚ方向送り、及びＸ方向送りを繰り返して、といし刃先２１（図１参照）が加工物Ｗの平面に接触して精研削が行われる。

このように平面研削装置１０は、２つの横軸タイプの研削といし、即ち粗研削といし１１及び精研削といし２０、を有する。そして、平面研削装置１０は、前述の如く、加工物Ｗを、粗研削といし１１で粗研削を実行した後に、ワークテーブル４１から取り外して搬送することなく、精研削といし２０で精研削を実行することができる。よって、精研削におけるエアーカットの加工代を小さくすることができ、加工時間を短縮して、生産効率を向上させることができる。

また、加工物Ｗの位置を変更することなく粗研削といし１１と精研削といし２０で順次加工物Ｗを研削することができるので、粗研削用のテーブル設置設備と精研削用のテーブル設置設備を分けて設ける必要がない。よって、平面研削装置１０の大型化を抑えて、大型の加工物Ｗを効率良く研削することができる。

また、前述の構成により、加工物Ｗとして大径の硬脆性材料からなる基板に対して、高精度な研削加工を実行することができる。詳しくは、粗研削といし１１及び精研削といし２０は、横軸タイプであるので、加工物Ｗのウェハサイズが大きくなっても、粗研削といし１１及び精研削といし２０の研削抵抗を、ウェハサイズが小さい場合と同等に維持することができる。よって、加工物Ｗの大型化を図ることができ、半導体基板等の生産性を向上させることができる。

図２を参照して、ワークテーブル４１には、回転中心となる縦軸から逸れた位置、即ちオフセットした位置、に加工物Ｗが固定される。このような構成により、加工物Ｗの平面は、回転中心から外れて全面が回転移動することになる。よって、加工物Ｗの平面全体を高精度に研削加工することができる。

また、ワークテーブル４１には、回転中心となる縦軸から外れた位置に、複数の加工物Ｗを吸着することができる。例えば、ワークテーブル４１の吸着面には、５枚の板状の加工物Ｗが縦軸を中心として環状に吸着され、複数の加工物Ｗは、一工程で同時に研削されても良い。

このように平面研削装置１０は、加工物Ｗとして複数枚の基板を一工程で同時に研削することが可能であるため、加工時間を大幅に短縮して生産効率を向上させることができる。

図１及び図２を参照して、ワークテーブル４１の吸着面の中央側には、粗研削といし１１及び精研削といし２０の少なくとも一方の研削面を調整する研削面調整工具が設けられても良い。

研削面調整工具は、例えば、粗研削といし１１や精研削といし２０のツルーイングを行うためのツルーイングブロック４２やドレッシングを行うためのドレッサ４３である。

ツルーイングブロック４２やドレッサ４３は、ワークテーブル４１の上面略中央部に固定されている。このような構成により、研削前及び研削途中において、工程の段取りを崩すことなく粗研削といし１１及び精研削といし２０のツルーイングやドレッシングを実行することができる。

これにより、粗研削といし１１及び精研削といし２０を調整する時間を短縮し、且つ、といし刃先１２、２１を高精度な研削面として調整することができる。よって、高効率且つ高精度な研削加工を行うことができる。

なお、ツルーイングブロック４２及びドレッサ４３は、加工物Ｗよりもワークテーブル４１の中心側であり、加工物Ｗの研削を妨げない位置であれば良い。図２に示すように、ツルーイングブロック４２が外周側、ドレッサ４３が中心側に配置されても良いし、その逆に、ツルーイングブロック４２が中心側、ドレッサ４３が外周側に配置されても良い。また、ツルーイングブロック４２及びドレッサ４３は、何れか一方のみが設けられても良い。

また、平面研削装置１０には、粗研削といし１１及び精研削といし２０の回転及び送りを制御する図示しない制御装置が設けられている。制御装置は、図示しない制御盤に設けられており、各種情報を入力するための図示しない入力部や各種情報を表示する図示しないモニター、各種演算等を行う図示しない演算部等を有する。制御装置は、入力された情報に基づき、各種演算を実行し、平面研削装置１０全体における加工の監視及び制御等を行う。

例えば、制御装置は、研削加工の準備工程から停止工程まで自動で行う自動サイクル研削の制御を行うことができる。具体的には、制御装置は、粗研削といし１１による粗研削工程、精研削といし２０による精研削工程、精研削といし２０のＺ方向送りを停止しＸ方向送りを繰り返すスパークアウト工程、精研削といし２０をワークテーブル４１の外周端に送って停止する停止工程等の制御を行う。

また、制御装置は、研削条件を安定させ研削量を常に一定にするよう不等速送りの制御を行っても良い。詳しくは、制御装置は、粗研削といし１１及び精研削といし２０がワークテーブル４１の外周側から中心側に向かうにしたがって、ワークテーブル４１の回転速度を上昇させ、粗研削といし１１や精研削といし２０の回転速度も増速させる制御を行うことができる。

また、平面研削装置１０は、モータ１６及びモータ２５の少なくとも一方の回転負荷を検出する図示しない回転負荷検出手段を備えていても良い。制御装置は、回転負荷検出手段によって検出されるモータ１６またはモータ２５の回転負荷に基づいて、粗研削といし１１または精研削といし２０の研削面の状態を検知する。即ち、制御装置は、粗研削といし１１のといし刃先１２と加工物Ｗの平面との接触状況、または精研削といし２０のといし刃先２１と加工物Ｗとの接触状況を検出する。

このように制御装置は、粗研削といし１１を回転させるモータ１６の負荷、または精研削といし２０を回転させるモータ２５の負荷を検出して、粗研削といし１１や精研削といし２０の位置、研削面であるといし刃先１２、２１と加工物Ｗとの接触等、研削の状況を正確に検知できる。これにより、高精度な研削加工を短時間で効率的に実行することができる。

また、制御装置は、粗研削といし１１を回転させるモータ１６の負荷、または精研削といし２０を回転させるモータ２５の負荷を検出して、粗研削といし１１や精研削といし２０の研削面と研削面調整工具との接触の状況や、研削面の調製の状況を正確に検知できる。

即ち、ドレッシングサイクル等において、調整中の粗研削といし１１または精研削といし２０の回転負荷をモニタリングして、といし刃先１２、２１と、ツルーイングブロック４２またはドレッサ４３と、の接触を正確に検出することができる。

これにより、粗研削といし１１や精研削といし２０のといし刃先１２、２１を効率良く好適な状態に調整することができ、高精度な研削加工を短時間で効率的に実行することができる。

また、本体４０の上部には、ワークテーブル４１の近傍に、定寸装置４４が設けられている。定寸装置４４は、加工物Ｗを高精度に研削するため、加工物Ｗの上面と底面との段差を正確に検出して加工物Ｗの加工寸法を計測する装置である。

研削工程の開始前においては、定寸装置４４によって加工物Ｗの厚さが測定され、加工物Ｗの平面よりエアーカット分高い位置に研削開始の位置が決められる。そして、研削工程の実行中においては、定寸装置４４で測定する加工物Ｗの厚さが指定した厚さになったら、粗研削といし１１または精研削といし２０の下降を停止する。その後、スパークアウト研削を実行した後、粗研削といし１１または精研削といし２０をワークテーブル４１の外周側に送り、上昇させて回転を停止する。

このように加工物Ｗの加工寸法を正確に計測することができる定寸装置４４が付けられることにより、自動定寸研削を実行することができる。よって、高精度な研削加工を効率良く実行することができる。

また、前述のとおり、平面研削装置１０は、回転負荷検出手段によって検出されるモータ１６またはモータ２５の回転負荷に基づいて粗研削といし１１または精研削といし２０の研削面の状態を検知することができる。よって、定寸装置４４による検出と、モータ１６またはモータ２５の回転負荷による検出と、を利用して、更に高精度で効率の良い研削加工が可能となる。

また、平面研削装置１０には、粗研削といし１１及び精研削といし２０を冷却し洗浄するための図示しない注水装置が設けられても良い。注水装置には、粗研削といし１１に研削液を供給するための第１の注水ノズルと、精研削といし２０に研削液を供給するための第２の注水ノズルと、が設けられても良い。

注水ノズルからは、粗研削工程においては粗研削といし１１のといし刃先１２付近に、精研削工程においては精研削といし２０のといし刃先２１付近に、研削液が注水される。これにより、研削工程において、粗研削といし１１及び精研削といし２０を冷却すると共に、粗研削といし１１及び精研削といし２０に付着した削り屑を洗い流すことができ、加工物Ｗを高精度に研削することができる。

次に、図４ないし図８を参照して、実施形態を変形した例として、平面研削装置１１０、２１０、３１０、４１０、５１０について詳細に説明する。なお、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本発明の他の実施形態に係る平面研削装置１１０の概略を示す平面図である。
図４に示すように、平面研削装置１１０では、粗研削といし１１と精研削といし２０は、それぞれの回転軸が平面視で略直交するように設けられている。

即ち、粗研削といし１１とそのといし軸１３、モータ１６及びコラム１５は、ワークテーブル４１の右側に設けられており、Ｚ方向（図１参照）に移動可能であると共に、ワークテーブル４１の略中央に向かってＸ方向に移動可能である。

精研削といし２０とそのといし軸２２、モータ２５及びコラム２４は、ワークテーブル４１の奥側、即ち図４において上方、に設けられており、Ｚ方向に移動可能であると共に、ワークテーブル４１の略中央に向かってＹ方向に移動可能である。

換言すれば、粗研削といし１１と精研削といし２０は、それぞれの回転中心である第１の研削横軸と第２の研削横軸が平面視で約９０度の角度で交差するよう配設されている。

このような構成により、設置場所に適した大きさの平面研削装置１１０が得られる。なお、粗研削といし１１と精研削といし２０の配置や回転軸の方向、といし軸１３、２２、モータ１６、２５及びコラム１５、２４の配置等は、その他の形式を採用することも可能である。

図５は、本発明の他の実施形態に係る平面研削装置２１０の概略を示す平面図である。
図５に示すように、平面研削装置２１０は、回転しているワークテーブル４１上の加工物Ｗの平面を研削する第３の研削といしとしての中研削といし３０を有する。そして、平面研削装置２１０は、粗研削といし１１、中研削といし３０、精研削といし２０の順で、加工物Ｗの平面を研削する。

詳しくは、中研削といし３０は、第３の研削横軸を中心に回転しながら加工物Ｗを研削するダイヤモンドといしである。即ち、中研削といし３０は、略円盤状の形態をなし、略Ｙ方向に延在するといし軸３２の回転軸を中心として回転し、中研削といし３０の円周面であるといし刃先３１が、加工物Ｗを研削する面となる。

中研削といし３０は、主として加工物Ｗの粗研削と精研削との中間の研削を行う中番手の研削といしであり、その粒度は、♯５００から♯８０００、好ましくは、♯１０００である。

中研削といし３０の側方から上方には、といし刃先３１を覆うようにカバー３３が設けられている。カバー３３の下部は開口しており、といし刃先３１は、加工物Ｗの平面に接触するようカバー３３の下部の開口から下方に突出している。

といし軸３２は、中研削といし３０の中心部を支持し、中研削といし３０と共に回転する第３の研削横軸である。といし軸３２の回転軸は、Ｙ方向に延在しており、中研削といし３０の回転軸となる。中研削といし３０は、といし軸３２を介して第３のモータとしてのモータ３５に接続されており、モータ３５によって回転駆動される。

平面研削装置２１０は、ワークテーブル４１に対して中研削といし３０をＹ方向及びＺ方向（図１参照）に送る第３の送り手段を有する。具体的には、中研削といし３０、といし軸３２及びモータ３５は、平面研削装置２１０の本体４０に設けられた第３の送り手段を構成するコラム３４に支持されている。

コラム３４は、ワークテーブル４１に対してＹ方向及びＺ方向に移動可能に設けられている。モータ３５によって回転駆動される中研削といし３０は、コラム３４によってＹ方向及びＺ方向に移動し、といし刃先３１は、回転している加工物Ｗの平面に接触してそこを研削する。

上記の構成により、粗研削といし１１による粗研削と、精研削といし２０による精研削と、の間に中研削といし３０による中間研削が実行される。即ち、加工工程の途中で加工物Ｗを取り外して搬送することなく、粗研削といし１１、中研削といし３０、精研削といし２０と研削といしを変更した研削加工を順次実行することができる。

即ち、第１の研削といしとしての粗研削といし１１で粗研削、第３の研削といしとしての中研削といし３０で中研削、第２の研削といしとしての精研削といし２０で精研削、を効率良く実行することができる。このように、本実施形態によれば、硬脆性材料からなる大型サイズの板状の加工物Ｗを短時間で高精度に研削することができる。

なお、粗研削といし１１、中研削といし３０及び精研削といし２０の配置や回転軸の方向、といし軸１３、２２、３２、モータ１６、２５、３５及びコラム１５、２４、３４の配置等は、その他の形式を採用することも可能である。

また、第１の研削といしとしての粗研削といし１１及びそれを駆動するための第１の研削横軸としてのといし軸１３、第１のモータとしてのモータ１６等は、それぞれ複数設けられても良い。このような構成において、複数の粗研削といし１１は、順次利用されても良い。即ち、一の粗研削といし１１を用いて加工物Ｗを研削する工程が実行された後に、他の粗研削といし１１を用いた粗研削加工が実行されても良い。

また、複数の粗研削といし１１が設けられた場合において、複数の粗研削といし１１は、同時に回転可能な構成でも良い。このような構成により、一工程で複数の粗研削といし１１を同時に回転させて利用し、加工物Ｗを効率良く研削することができる。

また、第２の研削といしとしての精研削といし２０及びそれを駆動するための第２の研削横軸としてのといし軸２２、第２のモータとしてのモータ２５等についても同様に、それぞれ複数設けられても良い。そして、このような構成において、複数の精研削といし２０は、順次利用されても良い。即ち、一の精研削といし２０を用いて加工物Ｗを研削する工程が実行された後に、他の精研削といし２０を用いた精研削加工が実行されても良い。

また、複数の精研削といし２０が設けられた場合において、複数の精研削といし２０は、同時に回転可能な構成でも良い。このような構成により、一工程で複数の精研削といし２０を同時に回転させて利用し、加工物Ｗを効率良く研削することができる。

また、第４の研削といし、第５の研削といし等、更に多くの横軸タイプの研削といし及びそれを駆動するためのといし軸、モータ、コラム等を設け、それぞれの研削といしが独立して加工物Ｗの平面を研削することができるよう構成しても良い。

図６は、本発明の他の実施形態に係る平面研削装置３１０の概略を示す平面図である。
図６に示すように、ワークテーブル４１は、移動可能に設けられても良い。具体的には、平面研削装置３１０は、上面にワークテーブル４１が載置される回転自在なインデックステーブル５０を有する。

ワークテーブル４１は、インデックステーブル５０の上面に載置され、インデックステーブル５０の回転により移動可能である。インデックステーブル５０の上面には、例えば、２つのワークテーブル４１が載置可能である。一方のワークテーブル４１は、インデックステーブル５０のスタンバイ位置５１に設けらえれ、他方のワークテーブル４１は、研削位置５２に設けられる。

インデックステーブル５０の回転により、スタンバイ位置５１にあるワークテーブル４１は、研削位置５２に移動し、研削位置５２にあるワークテーブル４１は、スタンバイ位置５１に移動する。

スタンバイ位置５１では、例えば、図示しない搬送装置等によって加工物Ｗが搬送され、ワークテーブル４１の上面への加工物Ｗのセットや取り外し等工程が実行される。研削位置５２は、粗研削といし１１による加工物Ｗの粗研削加工や精研削といし２０による精研削加工が行われる。

このような構成により、加工物Ｗを搬送してセット等する工程と、加工物Ｗを研削加工する工程と、を同時に実行することができるので、生産時間を短縮し、生産性を向上させることができる。

図７は、本発明の他の実施形態に係る平面研削装置４１０の概略を示す平面図である。
図７を参照して、ワークテーブル４１は、移動可能に設けられ、粗研削加工と、中研削加工と、精研削加工と、がワークテーブル４１の位置を変えて行われても良い。

具体的には、平面研削装置４１０は、回転してワークテーブル４１を移動させるインデックステーブル４５０を有する。インデックステーブル４５０の上面には、複数、例えば３つ、のワークテーブル４１がそれぞれ回転自在に固定されている。

インデックステーブル４５０の回転により、ワークテーブル４１は、粗研削が実行される粗研削位置５３、中研削が実行される中研削位置５４及び精研削が実行される精研削位置５５、に順次移動する。即ち、平面研削装置５１０は、粗研削といし１１による粗研削と、中研削といし３０による中研削と、精研削といし２０による精研削と、を位置を変えて行うことができる。

このような構成により、粗研削といし１１による粗研削と、中研削といし３０による中研削と、精研削といし２０による精研削と、を同時に実行することができる。よって、加工時間の大幅な短縮を図ることができ、生産性が向上する。

図８は、本発明の他の実施形態に係る平面研削装置５１０の概略を示す平面図である。
図８に示すように、１つのコラム５１５に、２つの研削といし、例えば、粗研削といし１１と、精研削といし２０と、が設けられる構成を採用することも可能である。

コラム５１５は、例えば、水平回動自在に構成され、粗研削といし１１と精研削といし２０とは、コラム５１５の対面側に設けられている。コラム５１５が回動することにより、粗研削といし１１と精研削といし２０を切り替えて、加工物Ｗの研削加工を行うことができる。

このように、１つのコラム５１５に複数の研削といし、例えば、粗研削といし１１、精研削といし２０を設ける構成により、平面研削装置５１０を小型化できる。また、更に多くの種類の研削といしを搭載して、硬脆性材料からなる板状の加工物Ｗに適した研削加工の効率化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 平面研削装置
１１ 粗研削といし
１２ といし刃先
１３ といし軸
１４ カバー
１５、５１５ コラム
１６ モータ
２０ 精研削といし
２１ といし刃先
２２ といし軸
２３ カバー
２４ コラム
２５ モータ
３０ 中研削といし
３１ といし刃先
３２ といし軸
３３ カバー
３４ コラム
３５ モータ
４０ 本体
４１ ワークテーブル
４２ ツルーイングブロック
４３ ドレッサ
４４ 定寸装置
５０、４５０ インデックステーブル
５１ スタンバイ位置
５２ 研削位置
５３ 粗研削位置
５４ 中研削位置
５５ 精研削位置
Ｗ 加工物

Claims (5)

1. 吸着面に板状の加工物の底面を固定して前記吸着面に垂直な縦軸を中心として回転するワークテーブルと、
   回転している前記ワークテーブル上の前記加工物の平面を第１の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第１の研削といしと、
   回転している前記ワークテーブル上の前記加工物の平面を第２の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第２の研削といしと、を具備し、
   前記第１の研削といしで前記加工物を研削した後に前記第２の研削といしで前記加工物を研削することを特徴とする平面研削装置。
2. 前記ワークテーブルには、前記縦軸から逸れた位置に前記加工物が固定されることを特徴とする請求項１に記載の平面研削装置。
3. 前記吸着面の中央側には、前記第１の研削といし及び前記第２の研削といしの少なくとも一方の研削面を調整する研削面調整工具が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の平面研削装置。
4. 前記第１の研削といしを回転させる第１のモータと、
   前記第２の研削といしを回転させる第２のモータと、
   前記第１の研削といし及び前記第２の研削といしの送りを制御する制御装置と、
   前記第１のモータ及び前記第２のモータの少なくとも一方の回転負荷を検出する回転負荷検出手段と、を具備し、
   前記制御装置は、前記回転負荷検出手段によって検出される前記回転負荷に基づいて前記第１の研削といしまたは前記第２の研削といしの研削面の状態を検知することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の平面研削装置。
5. 回転している前記ワークテーブル上の前記加工物の平面を第３の研削横軸を中心として回転しながら円周面で研削する第３の研削といしと、を具備し、
   前記第１の研削といしで前記加工物を研削した後、前記第３の研削といしで前記加工物を研削し、その後前記第２の研削といしで前記加工物を研削することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の平面研削装置。

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