JP2024027610A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削砥石のコンディションに応じた研削が可能な研削装置を提供する。【解決手段】被加工物を研削する研削装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、先端部に研削ホイールが装着されるスピンドルを有する研削ユニットと、コントローラーと、被加工物及び研削ホイールに研削液を供給する研削液供給ユニットと、被加工物が研削ホイールによって研削される際の研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットと、を備え、コントローラーは、研削負荷測定ユニットによって測定された研削負荷に基づいて、研削液供給ユニットから供給される研削液の温度を調節する。【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物を研削する研削装置に関する。

複数のデバイスが形成されたウェーハを分割して個片化することにより、デバイスを備えるデバイスチップが製造される。また、複数のデバイスチップを所定の基板上に実装し、実装されたデバイスチップを樹脂でなる封止材（モールド樹脂）で被覆することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップを備えるパッケージデバイスが製造される。デバイスチップやパッケージデバイスは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップ及びパッケージデバイスの薄型化が求められている。そこで、研削装置を用いて分割前のウェーハやパッケージ基板を研削して薄化する処理が実施されることがある。研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に研削加工を施す研削ユニットとを備えており、研削ユニットには複数の研削砥石を含む環状の研削ホイールが装着される。

被加工物をチャックテーブルで保持し、チャックテーブル及び研削ホイールを回転させつつ研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物が研削、薄化される。また、被加工物の研削中は、被加工物及び研削ホイールに純水等の研削液が供給される。これにより、被加工物及び研削砥石が冷却されるとともに、研削加工によって発生した屑が除去される（特許文献１参照）。

特開２０１４－１２４６９０号公報

研削装置で被加工物を研削する際の研削特性（研削量、研削砥石の摩耗量、加工品質等）は、被加工物及び研削ホイールに供給される研削液の温度によって影響を受ける。そのため、一般的には、研削特性のばらつきが抑制されるように研削液は一定の温度に制御された状態で供給される。しかしながら、被加工物の研削中は、被加工物に接触する研削砥石のコンディションが経時的に変化する。そのため、研削液の温度が一定に維持されても、研削砥石のコンディションの変化によって研削特性のばらつきが生じることがある。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、研削砥石のコンディションに応じた研削が可能な研削装置の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、被加工物を研削する研削装置であって、該被加工物を保持するチャックテーブルと、先端部に研削ホイールが装着されるスピンドルを有する研削ユニットと、コントローラーと、該被加工物及び該研削ホイールに研削液を供給する研削液供給ユニットと、該被加工物が該研削ホイールによって研削される際の研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットと、を備え、該コントローラーは、該研削負荷測定ユニットによって測定された該研削負荷に基づいて、該研削液供給ユニットから供給される該研削液の温度を調節する研削装置が提供される。

なお、好ましくは、該コントローラーは、該研削負荷測定ユニットによって測定された該研削負荷が上昇すると該研削液供給ユニットから供給される該研削液の温度を上昇させ、該研削負荷測定ユニットによって測定された該研削負荷が低下すると該研削液供給ユニットから供給される該研削液の温度を低下させる。

また、好ましくは、該研削負荷測定ユニットは、該スピンドルを回転させるモータの電流値を測定する。また、好ましくは、該研削負荷測定ユニットは、該チャックテーブル又は該スピンドルにかかる荷重を測定する。

本発明の一態様に係る研削装置では、被加工物が研削ホイールによって研削される際の研削負荷に基づいて、研削液の温度が調節される。これにより、研削砥石のコンディションの変化に応じて研削砥石の摩耗を制御することができ、研削砥石の過度な摩耗を抑制しつつ加工品質を向上させることが可能となる。

研削装置を示す斜視図である。 チャックテーブルを示す断面図である。 研削装置を示す側面図である。 チャックテーブルにかかる荷重を測定可能な研削装置を示す側面図である。 スピンドルにかかる荷重を測定可能な研削装置を示す側面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る研削装置の構成例について説明する。図１は、被加工物１１を研削する研削装置２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（第１水平方向、左右方向）とＹ軸方向（第２水平方向、前後方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（加工送り方向、高さ方向、鉛直方向、上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

研削装置２は、研削装置２を構成する各構成要素を支持又は収容する基台４を備える。基台４の前端部の上面側には開口４ａが設けられており、開口４ａの内側には被加工物１１を搬送する搬送ユニット（搬送機構）６が設けられている。例えば搬送ユニット６として、被加工物１１を保持可能なロボットハンド（エンドエフェクタ）が装着された搬送ロボットが用いられる。

搬送ユニット６の両側には、カセット設置領域８Ａ，８Ｂが設けられている。カセット設置領域８Ａ，８Ｂ上にはそれぞれ、複数の被加工物１１を収容可能なカセット１０Ａ，１０Ｂが配置される。カセット１０Ａ，１０Ｂはそれぞれ、研削装置２によって加工される予定の被加工物１１（加工前の被加工物１１）及び研削装置２によって加工された被加工物１１（加工後の被加工物１１）を収容できる。

例えば被加工物１１は、単結晶シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面（第１面）１１ａ及び裏面（第２面）１１ｂを備える。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、被加工物１１の表面１１ａ側のストリートによって区画された各領域にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイスが形成されている。

切削装置、レーザー加工装置等の加工装置を用いて被加工物１１をストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、被加工物１１の分割前又は分割後に研削装置２で被加工物１１を研削して薄化することにより、薄型化されたデバイスチップが得られる。

ただし、被加工物１１の種類、材質、大きさ、形状、構造等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板（ウェーハ）であってもよい。また、被加工物１１に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイスが形成されていなくてもよい。

さらに、被加工物１１は、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）基板等のパッケージ基板であってもよい。例えばパッケージ基板は、所定の基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂層（モールド樹脂）で封止することによって形成される。パッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップをそれぞれ備える複数のパッケージデバイスが製造される。

開口４ａの斜め後方には、位置合わせ機構（アライメント機構）１２が設けられている。カセット１０Ａ，１０Ｂに収容された被加工物１１は、搬送ユニット６によって位置合わせ機構１２に搬送される。そして、位置合わせ機構１２は被加工物１１を挟み込んで所定の位置に配置する。

位置合わせ機構１２に隣接する位置には、被加工物１１を搬送する搬送ユニット（搬送機構、ローディングアーム）１４が設けられている。例えば搬送ユニット１４は、被加工物１１の上面側を吸引保持する吸引パッドを備える。搬送ユニット１４は、位置合わせ機構１２によって位置合わせが行われた被加工物１１を吸着パッドで保持した後、吸着パッドを旋回させて被加工物１１を後方に搬送する。

搬送ユニット１４の後方には、円盤状のターンテーブル１６が設けられている。ターンテーブル１６には、ターンテーブル１６をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

ターンテーブル１６上には、被加工物１１を保持する複数のチャックテーブル（保持テーブル）１８が設けられている。図１には、３個のチャックテーブル１８がターンテーブル１６の周方向に沿って概ね等間隔（１２０°間隔）で配置されている例を示している。ただし、チャックテーブル１８の個数に制限はない。

図２は、チャックテーブル１８を示す断面図である。チャックテーブル１８は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属、ガラス、セラミックス、樹脂等でなる円柱状の枠体（本体部）２０を備える。枠体２０の上面２０ａ側の中央部には、円柱状の凹部２０ｂが設けられている。

枠体２０の凹部２０ｂには、ポーラスセラミックス等の多孔質材でなる円盤状の保持部材２２が嵌め込まれている。保持部材２２は、保持部材２２の上面から下面まで連通する多数の気孔を含んでいる。保持部材２２の上面は、チャックテーブル１８で被加工物１１を保持する際に被加工物１１を吸引する円形の吸引面２２ａを構成している。

枠体２０の上面２０ａと保持部材２２の吸引面２２ａとによって、被加工物１１を保持する保持面１８ａが構成される。保持面１８ａ（吸引面２２ａ）は、保持部材２２に含まれる気孔、枠体２０の内部に形成された流路２０ｃ、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続される。

チャックテーブル１８の保持面１８ａは、保持面１８ａの中心を頂点とする円錐状に形成されており、保持面１８ａの径方向に対して僅かに傾斜している。そして、チャックテーブル１８は、保持面１８ａの一部に相当し保持面１８ａの中心から外周縁に至る保持領域１８ｂが水平面と概ね平行になるように、僅かに傾いた状態で配置される。なお、チャックテーブル１８の傾きは、後述の傾き調節機構７０（図３参照）によって調節される。

チャックテーブル１８には、チャックテーブル１８を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。回転駆動源は、チャックテーブル１８を回転軸２４の周りで回転させる。チャックテーブル１８の回転軸２４は、保持面１８ａの径方向と垂直な方向に沿って設定されており、保持面１８ａと交差しつつ保持面１８ａの中心を通過する。また、回転軸２４はＺ軸方向に対して僅かに傾斜している。

なお、図２では説明の便宜上、保持面１８ａの傾斜を誇張して図示しているが、実際の保持面１８ａの傾斜は小さい。例えば、保持面１８ａの直径が２９０ｍｍ以上３１０ｍｍ以下程度である場合には、保持面１８ａの中心と外周縁との高さの差（円錐の高さに相当）は、２０μｍ以上４０μｍ以下程度に設定される。

図１に示すターンテーブル１６は、平面視で時計回りに回転する。これにより、各チャックテーブル１８が搬送位置Ａ、粗研削位置（第１研削位置）Ｂ、仕上げ研削位置（第２研削位置）Ｃ、搬送位置Ａに順に位置付けられる。

粗研削位置Ｂの近傍及び仕上げ研削位置Ｃの近傍にはそれぞれ、チャックテーブル１８によって保持された被加工物１１の厚さを測定する厚さ測定器２６が設けられている。例えば厚さ測定器２６は、チャックテーブル１８によって保持された被加工物１１の上面の高さを測定する第１高さ測定器（第１ハイトゲージ）と、チャックテーブル１８の上面の高さを測定する第２高さ測定器（第２ハイトゲージ）とを備える。

粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃの後方にはそれぞれ、柱状の支持構造２８Ａ，２８Ｂが配置されている。そして、支持構造２８Ａの前面側には移動ユニット（移動機構）３０Ａが設けられ、支持構造２８Ｂの前面側には移動ユニット（移動機構）３０Ｂが設けられている。

移動ユニット３０Ａ，３０Ｂはそれぞれ、Ｚ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール３２を備える。一対のガイドレール３２には、平板状の移動プレート３４がガイドレール３２に沿ってスライド可能に装着されている。

移動プレート３４の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のガイドレール３２の間にＺ軸方向に沿って配置されたボールねじ３６が螺合されている。また、ボールねじ３６の端部には、ボールねじ３６を回転させるパルスモータ３８が連結されている。パルスモータ３８でボールねじ３６を回転させると、移動プレート３４がＺ軸方向に沿って移動する。

移動ユニット３０Ａの移動プレート３４には、被加工物１１に粗研削を施す研削ユニット（粗研削ユニット）４０Ａが装着されている。研削ユニット４０Ａは、粗研削位置Ｂに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されている被加工物１１を研削する。また、移動ユニット３０Ｂの移動プレート３４には、被加工物１１に仕上げ研削を施す研削ユニット（仕上げ研削ユニット）４０Ｂが装着されている。研削ユニット４０Ｂは、仕上げ研削位置Ｃに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されている被加工物１１を研削する。

研削ユニット４０Ａ，４０Ｂはそれぞれ、中空の円柱状に形成されたハウジング４２を備える。ハウジング４２は、移動プレート３４の前面側（表面側）に固定されている。ハウジング４２にはＺ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル４４（図３参照）が収容されており、スピンドル４４の先端部（下端部）はハウジング４２から露出している。そして、スピンドル４４の基端部（上端部）にはスピンドル４４を回転させるモータ４６が連結されており、スピンドル４４の先端部には金属等でなる円盤状のホイールマウント４８が固定されている。

研削ユニット４０Ａのホイールマウント４８の下面側には、粗研削用の研削ホイール（粗研削ホイール）５０Ａが装着される。一方、研削ユニット４０Ｂのホイールマウント４８の下面側には、仕上げ研削用の研削ホイール（仕上げ研削ホイール）５０Ｂが装着される。研削ホイール５０Ａ，５０Ｂは、ホイールマウント４８に着脱可能で被加工物１１を研削する加工工具であり、例えば締結ボルト等の固定具によってホイールマウント４８に固定される。これにより、スピンドル４４の先端部に研削ホイール５０Ａ，５０Ｂが装着される。

図３に示すように、研削ホイール５０Ａは、環状のホイール基台５２を備える。ホイール基台５２は、アルミニウム、ステンレス等の金属でなり、ホイールマウント４８と概ね同径に形成される。また、ホイール基台５２の下面側には、複数の研削砥石５４が固定されている。例えば研削砥石５４は、直方体状に形成され、ホイール基台５２の周方向に沿って概ね等間隔で環状に配列される。

研削砥石５４は、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic Boron Nitride）等でなる砥粒と、砥粒を固定するメタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等の結合材（ボンド材）とを含む。なお、研削砥石５４の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、研削砥石５４の数及び配列も任意に設定できる。

モータ４６を駆動させると、スピンドル４４及び研削ホイール５０ＡがＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。これにより、複数の研削砥石５４がそれぞれ、スピンドル４４及び研削ホイール５０Ａの回転軸を中心とする環状の旋回経路（軌道）に沿って旋回する。

研削ホイール５０Ｂ（図１参照）も、研削ホイール５０Ａと同様に構成される。ただし、研削ホイール５０Ｂが備える研削砥石５４に含まれる砥粒の平均粒径は、研削ホイール５０Ａが備える研削砥石５４に含まれる砥粒の平均粒径よりも小さい。

移動ユニット３０Ａは、研削ユニット４０ＡをＺ軸方向に沿って昇降させることにより、粗研削位置Ｂに位置付けられているチャックテーブル１８と研削ホイール５０ＡとをＺ軸方向に沿って互いに接近及び離隔させる。同様に、移動ユニット３０Ｂは、研削ユニット４０ＢをＺ軸方向に沿って昇降させることにより、仕上げ研削位置Ｃに位置付けられているチャックテーブル１８と研削ホイール５０ＢとをＺ軸方向に沿って互いに接近及び離隔させる。

図１に示すように、搬送ユニット１４とＸ軸方向において隣接する位置には、被加工物１１を搬送する搬送ユニット（搬送機構、アンローディングアーム）５６が設けられている。例えば搬送ユニット５６は、被加工物１１の上面側を吸引保持する吸引パッドを備える。搬送ユニット５６は、搬送位置Ａに配置されたチャックテーブル１８によって保持されている被加工物１１を吸着パッドで保持した後、吸着パッドを旋回させて被加工物１１を前方に搬送する。

搬送ユニット５６の前方側には、被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット（洗浄機構、洗浄装置）５８が設けられている。洗浄ユニット５８は、搬送ユニット５６によってチャックテーブル１８から搬送された被加工物１１を洗浄する。例えば洗浄ユニット５８は、被加工物１１を保持して回転するスピンナテーブルと、スピンナテーブルによって保持された被加工物１１に洗浄用の液体（純水等）を供給するノズルとを備える。

また、研削装置２は、研削装置２を構成する各構成要素（搬送ユニット６、位置合わせ機構１２、搬送ユニット１４、ターンテーブル１６、チャックテーブル１８、厚さ測定器２６、移動ユニット３０Ａ，３０Ｂ、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂ、搬送ユニット５６、洗浄ユニット５８等）に接続されたコントローラー（制御ユニット、制御部、制御装置）６０を備える。コントローラー６０は、研削装置２の各構成要素に制御信号を出力することにより、研削装置２の稼働を制御する。

例えばコントローラー６０は、コンピュータによって構成され、研削装置２の稼働に必要な演算を行う演算部と、研削装置２の稼働に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを含む。演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。

研削装置２で被加工物１１を加工する際には、まず、複数の被加工物１１を収容したカセット１０Ａ又はカセット１０Ｂが、カセット設置領域８Ａ又はカセット設置領域８Ｂ上に設置される。そして、搬送ユニット６によって被加工物１１がカセット１０Ａ又はカセット１０Ｂから位置合わせ機構１２に搬送され、位置合わせ機構１２によって被加工物１１の位置合わせが行われる。その後、搬送ユニット１４によって被加工物１１が搬送位置Ａに配置されているチャックテーブル１８に搬送され、チャックテーブル１８によって保持される。

次に、ターンテーブル１６が回転し、被加工物１１を保持したチャックテーブル１８が粗研削位置Ｂに位置付けられる。そして、研削ユニット４０Ａに装着された研削ホイール５０Ａによって被加工物１１が研削される。これにより、被加工物１１に粗研削が施される。

次に、ターンテーブル１６が回転し、被加工物１１を保持したチャックテーブル１８が仕上げ研削位置Ｃに位置付けられる。そして、研削ユニット４０Ｂに装着された研削ホイール５０Ｂによって被加工物１１が研削される。これにより、被加工物１１に仕上げ研削が施される。

被加工物１１の研削が完了すると、ターンテーブル１６が回転し、被加工物１１を保持したチャックテーブル１８が再び搬送位置Ａに位置付けられる。そして、被加工物１１は搬送ユニット５６によってチャックテーブル１８上から洗浄ユニット５８に搬送され、洗浄ユニット５８によって洗浄される。洗浄後の被加工物１１は、搬送ユニット６によって搬送され、再びカセット１０Ａ又はカセット１０Ｂに収容される。

次に、被加工物１１の研削時における研削装置２の動作の詳細について説明する。図３は、被加工物１１を研削する研削装置２を示す側面図である。なお、図３では簡略化のためにチャックテーブル１８の保持面１８ａを平坦に図示しているが、実際の保持面１８ａは図２に示すように円錐状に形成されている。

チャックテーブル１８には、チャックテーブル１８の傾きを調節する傾き調節機構７０が連結されている。例えば傾き調節機構７０は、ベアリング（不図示）を介してチャックテーブル１８を支持する円盤状のテーブルベース７２と、テーブルベース７２を支持する１個の固定支持部材７４Ａ及び２個の可動支持部材７４Ｂとを備える。図３には、一方の可動支持部材７４Ｂのみを図示し、他方の可動支持部材７４Ｂの図示を省略している。

１個の固定支持部材７４Ａ及び２個の可動支持部材７４Ｂは、テーブルベース７２の周方向に沿って概ね等間隔（１２０°間隔）に配列されている。そして、固定支持部材７４Ａの上端及び可動支持部材７４Ｂの上端がそれぞれ、テーブルベース７２の下面側に固定されている。

固定支持部材７４Ａは、上端が所定の高さ位置で固定されるように構成されている。一方、可動支持部材７４Ｂは、上端をＺ軸方向に沿って移動（昇降）可能に構成されている。コントローラー６０から可動支持部材７４Ｂに制御信号を入力することにより、可動支持部材７４Ｂの上端の高さ位置を変更できる。これにより、チャックテーブル１８の傾きが調節され、チャックテーブル１８の保持領域１８ｂ（図２参照）を水平方向に沿って配置できる。

研削装置２で被加工物１１を研削する際は、まず、被加工物１１がチャックテーブル１８の保持面１８ａで保持される。具体的には、位置合わせ機構１２（図１参照）によって位置合わせが行われた被加工物１１が、搬送ユニット１４（図１参照）によって搬送され、搬送位置Ａに配置されたチャックテーブル１８上に配置される。

例えば被加工物１１は、表面１１ａ側が保持面１８ａに対面し、裏面１１ｂ側が上方に露出するように、チャックテーブル１８上に配置される。このとき被加工物１１は、被加工物１１の中心位置と保持面１８ａの中心位置とが重なり、且つ、吸引面２２ａ（図２参照）の全体が被加工物１１によって覆われるように位置付けられる。この状態で保持面１８ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１がチャックテーブル１８によって吸引保持される。

なお、被加工物１１の表面１１ａ側には、被加工物１１を保護する保護シートが貼付されてもよい。これにより、被加工物１１の表面１１ａ側（デバイス等）が保護シートによって覆われて保護される。そして、被加工物１１は保護シートを介してチャックテーブル１８の保持面１８ａで保持される。

例えば保護シートとして、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを含むテープが用いられる。基材は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる。また、粘着層は、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化性樹脂であってもよい。

次に、ターンテーブル１６（図１参照）が回転し、被加工物１１を保持したチャックテーブル１８が粗研削位置Ｂに位置付けられる。これにより、被加工物１１の中心と研削ホイール５０Ａの研削砥石５４の旋回経路とが重なるように、チャックテーブル１８と研削ホイール５０Ａとの位置関係が調節される。

次に、チャックテーブル１８と研削ホイール５０Ａとをそれぞれ回転させつつ、研削ユニット４０ＡをＺ軸方向に沿って所定の速度で下降させ、チャックテーブル１８の保持面１８ａと研削ホイール５０Ａとを相対的に接近させる。このときのチャックテーブル１８と研削ホイール５０ＡとのＺ軸方向における相対的な移動速度が、加工送り速度に相当する。例えば、チャックテーブル１８の回転速度は１００ｒｐｍ以上９００ｒｐｍ以下に設定され、スピンドル４４及び研削ホイール５０Ａの回転速度は１０００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下に設定される。また、加工送り速度は、例えば１．５μｍ／ｓ以上５．０μｍ／ｓ以下に設定される。

旋回する研削砥石５４が被加工物１１の裏面１１ｂ側に接触すると、被加工物１１の裏面１１ｂ側が削り取られる。これにより、被加工物１１が研削、薄化される。また、研削砥石５４による被加工物１１の研削を継続すると、研削砥石５４の結合材が摩耗し、結合材から露出している砥粒が脱落するとともに結合材の内部に埋め込まれている砥粒が新たに露出する。この現象は自生発刃と呼ばれており、自生発刃によって研削砥石５４の研削能力が維持される。

被加工物１１の厚さが所定の値になるまで被加工物１１が研削されると、研削ユニット４０Ａが上昇し、研削砥石５４が被加工物１１から離隔される。これにより、研削ホイール５０Ａによる被加工物１１の粗研削が停止される。その後、同様の手順で研削ユニット４０Ｂ（図１参照）による被加工物１１の研削が行われ、研削ホイール５０Ａ（図１参照）による被加工物１１の仕上げ研削が行われる。

なお、被加工物１１の研削中は、被加工物１１及び研削ホイール５０Ａ，５０Ｂに研削液が継続的に供給される。これにより、被加工物１１及び研削砥石５４が冷却されるとともに、研削によって発生した屑（研削屑）が洗い流される。

具体的には、研削ユニット４０Ａの近傍には、被加工物１１及び研削ホイール５０Ａに研削液９４を供給する研削液供給ユニット８０が設けられている。研削液供給ユニット８０は、所定の温度範囲内における任意の温度の研削液９４を供給可能に構成されている。

例えば研削液供給ユニット８０は、Ｌ字状の支持アーム８２と、支持アーム８２の先端部に装着されたノズル８４とを備える。支持アーム８２及びノズル８４は、研削ホイール５０Ａが備える複数の研削砥石５４の旋回経路の内側に配置されている。そのため、研削ホイール５０Ａを昇降させても研削砥石５４は支持アーム８２及びノズル８４と干渉しない。

ノズル８４は、支持アーム８２の内部に設けられた流路（不図示）を介して、研削液供給路８６に接続されている。研削液供給路８６は、研削液供給路８８Ａを介して研削液供給源９０Ａに接続され、研削液供給路８８Ｂを介して研削液供給源９０Ｂに接続されている。研削液供給路８６，８８Ａ，８８Ｂは、チューブ、パイプ等の配管によって構成される。

研削液供給源９０Ａ，９０Ｂはそれぞれ、純水等の液体（研削液）を研削液供給路８８Ａ，８８Ｂに供給する。例えば研削液供給源９０Ａ，９０Ｂは、研削液を貯留するタンク及びタンクから研削液を送り出すポンプを備える。また、研削液供給源９０Ａ，９０Ｂは、研削装置２が設置される工場に備え付けられた工場設備（液体供給設備）であってもよい。

なお、研削液供給源９０Ａから研削液供給路８８Ａに供給される研削液の温度は、研削液供給源９０Ｂから研削液供給路８８Ｂに供給される研削液の温度よりも高い。すなわち、研削液供給源９０Ａは高温の研削液を供給する高温研削液供給源に相当し、研削液供給路８８Ａは高温の研削液が供給される高温研削液供給路に相当する。また、研削液供給源９０Ｂは低温の研削液を供給する低温研削液供給源に相当し、研削液供給路８８Ｂは低温の研削液が供給される低温研削液供給路に相当する。

研削液供給源９０Ａ，９０Ｂから供給される研削液の温度は、被加工物１１の研削中に被加工物１１及び研削ホイール５０Ａに供給されるべき研削液９４の温度範囲に応じて設定される。例えば、研削液供給源９０Ａは３０℃以上の研削液を供給し、研削液供給源９０Ｂは１５℃以下の研削液を供給する。

研削液供給路８８Ａには、研削液供給源９０Ａから研削液供給路８６に供給される高温の研削液の流量を制御するバルブ９２Ａが接続されている。また、研削液供給路８８Ｂには、研削液供給源９０Ｂから研削液供給路８６に供給される低温の研削液の流量を制御するバルブ９２Ｂが接続されている。バルブ９２Ａ，９２Ｂは、例えば電磁バルブによって構成され、コントローラー６０に接続されている。

コントローラー６０は、バルブ９２Ａ，９２Ｂに制御信号を出力することにより、バルブ９２Ａ，９２Ｂの開閉状態（開閉時間、開度等）を制御する。そして、研削液供給源９０Ａから供給される高温の研削液と、研削液供給源９０Ｂから供給される低温の研削液とが、研削液供給路８６で混合され、ノズル８４に供給される。このとき、高温の研削液の流量と低温の研削液の流量とを調節することにより、低温の研削液の温度以上、且つ、高温の研削液の温度以下の温度範囲内において、研削液９４の温度を任意に設定できる。このように、高温の研削液と低温の研削液とを所定の比率で混合することにより、所望の温度の研削液９４を素早く生成することができる。

上記のように、研削ホイール５０Ａによって被加工物１１の粗研削が行われる際、研削液供給ユニット８０から被加工物１１及び研削ホイール５０Ａに所望の研削液９４が供給される。なお、研削液供給ユニット８０は、研削ユニット４０Ｂ（図１参照）の近傍にも設置される。そして、研削ホイール５０Ｂ（図１参照）によって被加工物１１の仕上げ研削が行われる際にも、研削液供給ユニット８０から被加工物１１及び研削ホイール５０Ｂに所望の温度の研削液９４が供給される。

ここで、被加工物１１の研削中、研削砥石５４のコンディションは一定ではなく、経時的に変化する。例えば、研削砥石５４に含まれる砥粒の形状や突出量、研削砥石５４に付着する研削屑の量、結合材の摩耗によって砥粒が脱落する頻度等が、被加工物１１の研削中に変動する。そして、研削砥石５４のコンディションが変化すると、研削中に被加工物１１及び研削砥石５４に付与される圧力（研削負荷）も変化し、研削特性のばらつきが生じる。

また、研削砥石５４の摩耗のしやすさは、研削液９４の温度に依存することが確認されている。具体的には、研削液９４の温度が高いと、研削砥石５４の摩耗が促進され、研削砥石５４の自生発刃や研削屑の排出が生じやすくなる。これにより、研削砥石５４の研削能力の回復が促進され、加工品質が向上する。一方、研削液９４の温度が低いと、研削砥石５４の摩耗が抑制され、研削砥石５４の寿命が延びる。

そこで、本実施形態に係る研削装置２は、研削負荷に基づいて研削液９４の温度を調節する。これにより、研削砥石５４のコンディションの変化に応じて研削砥石５４の摩耗を制御することができ、研削砥石５４の過度な摩耗を抑制しつつ加工品質を向上させることが可能となる。

研削液９４の温度は、コントローラー６０によって調節される。コントローラー６０は、被加工物１１が研削ホイール５０Ａ，５０Ｂによって研削される際の研削負荷に基づいて、研削液供給ユニット８０から被加工物１１及び研削ホイール５０Ａ，５０Ｂに供給される研削液９４の温度を増減させる。図３には、コントローラー６０の機能的な構成を示すブロックを図示している。

コントローラー６０は、研削液９４の温度を決定する温度決定部６０ａと、温度決定部６０ａによる温度の決定に用いられる情報（データ、プログラム等）を記憶する温度情報記憶部６０ｂとを含む。そして、温度決定部６０ａは、研削装置２に備えられた研削負荷測定ユニットから入力される研削負荷に対応する値と、温度情報記憶部６０ｂに記憶されている情報とに基づいて、研削液９４の温度を決定する。

例えば温度決定部６０ａは、研削ユニット４０Ａのスピンドル４４を回転させるモータ４６に接続されている。そして、被加工物１１の研削中は、モータ４６自身によってモータ４６の電流値が常時測定され、モータ４６の電流値がモータ４６から温度決定部６０ａに逐次的に入力される。

モータ４６の電流値は、スピンドル４４、ホイールマウント４８及び研削ホイール５０Ａの回転数を所定の値に維持するために必要なモータ４６のトルクに対応する。すなわち、モータ４６の電流値は、研削中に被加工物１１及び研削砥石５４に作用する力（研削負荷）に対応する。そのため、モータ４６は、研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットとして機能する。

具体的には、研削ホイール５０Ａが被加工物１１に強く押し当てられると、被加工物１１及び研削ホイール５０Ａに大きな研削負荷がかかる。その結果、スピンドル４４の回転を維持するために必要なトルクが増大し、モータ４６の電流値も増大する。そのため、被加工物１１の研削中にモータ４６の電流値を測定することにより、研削負荷を監視することができる。

温度情報記憶部６０ｂには、研削負荷に対応する研削液９４の温度が記憶されている。例えば、モータ４６の電流値と、モータ４６の電流値に適した研削液９４の温度との対応関係を示す対応関係情報（グラフ、テーブル等）が、温度情報記憶部６０ｂに記憶される。そして、モータ４６の電流値が温度決定部６０ａに入力されると、温度決定部６０ａは温度情報記憶部６０ｂから対応関係情報を読み出し、入力されたモータ４６の電流値を対応関係情報に当てはめることにより、適切な研削液９４の温度を決定する。

また、コントローラー６０は、研削液供給ユニット８０から供給される研削液９４の温度を調節する温度調節部６０ｃを含む。温度決定部６０ａが研削液９４の温度を決定すると、温度決定部６０ａから温度調節部６０ｃに研削液９４の温度を指定する信号（温度指定信号）が入力される。

温度調節部６０ｃに温度指定信号が入力されると、温度調節部６０ｃは研削液供給ユニット８０のバルブ９２Ａ，９２Ｂに制御信号を出力し、指定された温度の研削液９４が生成されるようにバルブ９２Ａ，９２Ｂの開閉状態（開閉時間、開度等）を制御する。これにより、研削液供給源９０Ａ，９０Ｂからバルブ９２Ａ，９２Ｂを介して高温の研削液と低温の研削液とが所定の流量で研削液供給路８６に流入し、研削液供給路８６で混合される。その結果、温度決定部６０ａによって決定された温度の研削液９４がノズル８４から被加工物１１及び研削ホイール５０Ａに向かって供給される。

例えば、温度情報記憶部６０ｂに記憶される対応関係情報は、モータ４６の電流値（研削負荷）が大きいほど研削液９４の温度が高くなり、モータ４６の電流値（研削負荷）が小さいほど研削液９４の温度が低くなるように設定される。この場合、被加工物１１の研削中にモータ４６の電流値（研削負荷）が上昇すると、コントローラー６０は研削液供給ユニット８０から供給される研削液９４の温度を上昇させる。一方、被加工物１１の研削中にモータ４６の電流値（研削負荷）が低下すると、コントローラー６０は研削液供給ユニット８０から供給される研削液９４の温度を低下させる。

上記のように研削液９４の温度を制御すると、研削砥石５４のコンディションが悪く研削負荷が大きい場合には研削砥石５４の摩耗が促進されて研削砥石５４の研削能力が回復し、研削砥石５４のコンディションが良好で研削負荷が低い場合には研削砥石５４の摩耗が抑制されて研削砥石５４の寿命が延びる。すなわち、研削砥石５４の研削能力の回復に有利な研削と研削砥石５４の長寿命化に有利な研削とを研削砥石５４のコンディションに応じて切り替えつつ、被加工物１１を研削できる。

なお、図３ではモータ４６が研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットとして機能する場合について説明したが、研削負荷はモータ４６以外の構成要素によって測定されてもよい。図４は、チャックテーブル１８にかかる荷重を測定可能な研削装置２を示す側面図である。

図４に示す研削装置２は、チャックテーブル１８にかかる荷重を測定する複数の荷重測定器（ロードセル）１００を備える。例えば荷重測定器１００は、固定支持部材７４Ａ又は可動支持部材７４Ｂと重なるようにテーブルベース７２上に設置され、チャックテーブル１８にかかるＺ軸方向の荷重を測定する。被加工物１１の研削中は、複数の荷重測定器１００によってチャックテーブル１８にかかる荷重が常時測定される。

荷重測定器１００によって測定される荷重値は、研削中に被加工物１１及び研削砥石５４に作用する研削負荷に対応する。そのため、荷重測定器１００は、研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットとして機能する。そして、荷重測定器１００によって測定された荷重は、温度決定部６０ａに入力される。

温度情報記憶部６０ｂには、チャックテーブル１８にかかる荷重と、チャックテーブル１８にかかる荷重に適した研削液９４の温度との対応関係を示す対応関係情報（グラフ、テーブル等）が記憶されている。そして、温度決定部６０ａは、複数の荷重測定器１００によって測定された荷重の値（合算値、平均値等）を温度情報記憶部６０ｂに記憶されている対応関係情報に当てはめることにより、適切な研削液９４の温度を決定する。

その後、温度決定部６０ａから温度調節部６０ｃに温度指定信号が入力され、温度調節部６０ｃは研削液供給ユニット８０から研削液９４が温度決定部６０ａによって決定された温度で供給されるように、バルブ９２Ａ，９２Ｂを制御する。

また、研削負荷は、チャックテーブル１８以外の構成要素にかかる荷重に基づいて測定されてもよい。図５は、スピンドル４４にかかる荷重を測定可能な研削装置２を示す側面図である。

図５に示す研削装置２は、スピンドル４４にかかる荷重を測定する荷重測定器（ロードセル）１０２を備える。例えば荷重測定器１０２は、スピンドル４４の基端部（上端部）に連結され、スピンドル４４にかかるＺ軸方向の荷重を測定する。被加工物１１の研削中は、荷重測定器１０２によってスピンドル４４にかかる荷重が常時測定される。

荷重測定器１０２によって測定される荷重値は、研削中に被加工物１１及び研削砥石５４に作用する研削負荷に対応する。そのため、荷重測定器１０２は、研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットとして機能する。そして、荷重測定器１０２によって測定された荷重は、温度決定部６０ａに入力される。

温度情報記憶部６０ｂには、スピンドル４４にかかる荷重と、スピンドル４４にかかる荷重に適した研削液９４の温度との対応関係を示す対応関係情報（グラフ、テーブル等）が記憶されている。そして、温度決定部６０ａは、荷重測定器１０２によって測定された荷重の値を温度情報記憶部６０ｂに記憶されている対応関係情報に当てはめることにより、適切な研削液９４の温度を決定する。

その後、温度決定部６０ａから温度調節部６０ｃに温度指定信号が入力され、温度調節部６０ｃは研削液供給ユニット８０から研削液９４が温度決定部６０ａによって決定された温度で供給されるように、バルブ９２Ａ，９２Ｂを制御する。

以上の通り、本実施形態に係る研削装置２では、被加工物１１が研削ホイール５０Ａ，５０Ｂによって研削される際の研削負荷に基づいて、研削液９４の温度が調節される。これにより、研削砥石５４のコンディションの変化に応じて研削砥石５４の摩耗を制御することができ、研削砥石５４の過度な摩耗を抑制しつつ加工品質を向上させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、研削液供給源９０Ａから供給される高温の研削液と研削液供給源９０Ｂから供給される低温の研削液とを混合することによって研削液９４の温度を調節する構成について説明したが（図３～図５参照）、研削液９４の温度の調節方法に制限はない。例えば研削液供給ユニット８０は、ヒーターによって研削液９４の温度を調節してもよい。

具体的には、研削液供給ユニット８０は、研削液供給源と、研削液供給源から供給される研削液９４を加熱するヒーターと、研削液供給源からヒーターに供給される研削液９４の流量を制御するバルブとを備えていてもよい。この場合、温度調節部６０ｃからヒーターに入力される制御信号により、ヒーターの出力が制御され、研削液９４の温度が調節される。そして、所望の温度に加熱された研削液９４が、ノズル８４から被加工物１１及び研削ホイール５０Ａ，５０Ｂに供給される。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ 被加工物
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
２ 研削装置
４ 基台
４ａ 開口
６ 搬送ユニット（搬送機構）
８Ａ，８Ｂ カセット設置領域
１０Ａ，１０Ｂ カセット
１２ 位置合わせ機構（アライメント機構）
１４ 搬送ユニット（搬送機構、ローディングアーム）
１６ ターンテーブル
１８ チャックテーブル（保持テーブル）
１８ａ 保持面
１８ｂ 保持領域
２０ 枠体（本体部）
２０ａ 上面
２０ｂ 凹部
２０ｃ 流路
２２ 保持部材
２２ａ 吸引面
２４ 回転軸
２６ 厚さ測定器
２８Ａ，２８Ｂ 支持構造
３０Ａ，３０Ｂ 移動ユニット（移動機構）
３２ ガイドレール
３４ 移動プレート
３６ ボールねじ
３８ パルスモータ
４０Ａ 研削ユニット（粗研削ユニット）
４０Ｂ 研削ユニット（仕上げ研削ユニット）
４２ ハウジング
４４ スピンドル
４６ モータ（研削負荷検出ユニット）
４８ ホイールマウント
５０Ａ 研削ホイール（粗研削ホイール）
５０Ｂ 研削ホイール（仕上げ研削ホイール）
５２ ホイール基台
５４ 研削砥石
５６ 搬送ユニット（搬送機構、アンローディングアーム）
５８ 洗浄ユニット（洗浄機構、洗浄装置）
６０ コントローラー（制御ユニット、制御部、制御装置）
６０ａ 温度決定部
６０ｂ 温度情報記憶部
６０ｃ 温度調節部
７０ 傾き調節機構
７２ テーブルベース
７４Ａ 固定支持部材
７４Ｂ 可動支持部材
８０ 研削液供給ユニット
８２ 支持アーム
８４ ノズル
８６ 研削液供給路
８８Ａ，８８Ｂ 研削液供給路
９０Ａ，９０Ｂ 研削液供給源
９２Ａ，９２Ｂ バルブ
９４ 研削液
１００ 荷重測定器（ロードセル）
１０２ 荷重測定器（ロードセル）

Claims (4)

1. 被加工物を研削する研削装置であって、
   該被加工物を保持するチャックテーブルと、
   先端部に研削ホイールが装着されるスピンドルを有する研削ユニットと、
   コントローラーと、
   該被加工物及び該研削ホイールに研削液を供給する研削液供給ユニットと、
   該被加工物が該研削ホイールによって研削される際の研削負荷を測定する研削負荷測定ユニットと、を備え、
   該コントローラーは、該研削負荷測定ユニットによって測定された該研削負荷に基づいて、該研削液供給ユニットから供給される該研削液の温度を調節することを特徴とする研削装置。
2. 該コントローラーは、該研削負荷測定ユニットによって測定された該研削負荷が上昇すると該研削液供給ユニットから供給される該研削液の温度を上昇させ、該研削負荷測定ユニットによって測定された該研削負荷が低下すると該研削液供給ユニットから供給される該研削液の温度を低下させることを特徴とする請求項１記載の研削装置。
3. 該研削負荷測定ユニットは、該スピンドルを回転させるモータの電流値を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の研削装置。
4. 該研削負荷測定ユニットは、該チャックテーブル又は該スピンドルにかかる荷重を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の研削装置。
   

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