JP2592282B2 - 平面研削盤のクーラント供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被加工物と研削砥石との双方の回転により
効率的に被加工物を研削する平面研削盤に係り、詳しく
は、研削時の摩擦熱により両者が高温になるのを防止す
るためにクーラント液を供給する平面研削盤のクーラン
ト供給装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の平面研削盤としては、例えば、特開昭62−1079
51号公報に示されるように、研削砥石を回転駆動させる
とともに、被加工物をも回転駆動させるものがある。こ
のような研削操作を行うことにより、被加工物が固定さ
れている場合に比較してより効率的に被加工物の研削を
行うことができる。

一方、このような平面研削盤において、被加工物とし
てウエーハなどの極薄板の表面を研削する場合には、特
開昭62−107937号公報に示されるように、ウエーハをチ
ャックする面に溝を形成した真空チャックを用いて、ウ
エーハを吸引固定する技術が既に開示されている。

ところで、上述した２つの技術を組み合わせて、研削
砥石を回転させつつ、被加工物としてのウエーハを回転
させて効率良く研削しようとした場合、研削砥石の研削
面とウエーハの被研削面とが当接して互いの回転運動に
より摩擦熱が生じて両者が高温になる。この高温はウエ
ーハに熱変形を生じさせて好ましくないので、研削動作
中において互いの当接面を冷却させるために、第６図に
示すように、急速接近工程Ａ→荒加工工程Ｂ→仕上加工
工程Ｃ→スパークアウトＤ→後退工程Ｅと続く研削工程
において研削時に必要な量Ｑで一貫してクーラント液を
供給するクーラント供給装置が設けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来のように、研削工程において、研
削時に必要な量Ｑで一貫してクーラント液を供給したの
では、前記の後退工程Ｅで研削砥石をウエーハから引き
離す際に、この引き離しによるウエーハへの当接解除
と、砥石回転で勢いの付加されたクーラント液とによ
り、真空チャックの吸引力が作用していないウエーハの
周縁部が上記の引き離される研削砥石に追従して持ち上
がるという現象が起こる。このように、ウエーハの周縁
部が持ち上がると、この持ち上がった部分が研削砥石に
よって更に研削されて偏研削を生じたり、部分的に周縁
部が欠損した状態が生じることになる。このように偏研
削や周縁部欠損が生じると、この部分を用いることがで
きなくなり、歩留まりが悪くなるという問題を招来す
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る平面研削盤のクーラント供給装置は、上
記の課題を解決するために、被加工物を吸引固定する吸
着部を有した回転可能な支持台と、上記の被加工物を研
削するための研削砥石を回転駆動する回転駆動手段と、
上記の研削砥石を被加工物の被研削面に対して離接させ
るために上記の回転駆動手段を進退移動させる進退駆動
手段と、上記の被加工物と研削砥石との当接面にクーラ
ント液を供給するクーラント供給手段と、上記の研削砥
石を被加工物から引き離すより前にクーラント液供給量
を研削時の供給量よりも減少させるクーラント供給量制
御手段とを備えたことを特徴としている。

〔作 用〕

上記の構成によれば、研削砥石を被加工物から引き離
すより前に、クーラント液の量はクーラント供給量制御
手段によって研削時の供給量よりも減少されるから、上
記の引き離しによる被加工物への圧接解除の際には、勢
いの弱められたクーラント液が被加工物の周縁部に供給
されることになる。勢いの弱められたクーラント液で
は、被加工物への圧接解除がなされても被加工物の周縁
部を持ち上げることはできないから、研削砥石を被加工
物から引き離す際に、この引き離される研削砥石に追従
して被加工物の周縁部が持ち上がるといった現象は抑止
されることになる。

これにより、被加工物の周縁部の持ち上がることで誘
発される弊害、すなわち、持ち上がった部分が研削砥石
によって更に研削されて起こる偏研削、および部分的な
周縁部の欠損といった問題を解消することができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

第２図に示すように、平面研削盤１において、被加工
物であるウエーハ２を研削する円カップ型の研削砥石３
は、ホルダー４によって着脱自在に且つ後述の回転軸5a
に対して同軸に掴持されている。このホルダー４は駆動
モータ５の回転軸5aに対して同軸に連結されており、駆
動モータ５の回転駆動によってＡ方向に回転するように
なっている。駆動モータ５は、その回転軸5aを保持する
ように設けられた回転軸保持部材６の上面に載置固定さ
れている。これらホルダー４、駆動モータ５、および回
転軸保持部材６などによって、上記の研削砥石３を回転
駆動するための回転駆動手段７が構成されている。

回転軸保持部材６の側壁部には、移動体８が固着され
ている。この移動体８は、サーボモータ10にて回転され
るボールねじ９に螺合されており、このボールねじ９の
回転と、図示しないガイド部材による案内とによって鉛
直方向、すなわち、ウエーハ２の切り込み方向に昇降動
作するようになっている。サーボモータ10は後述の演算
処理部20（第１図参照）に接続されており、この演算処
理部20から供給される駆動パルスの数だけ所定角度回転
して上記のボールねじ９を回転させるようになってい
る。これら移動体８、ボールねじ９、サーボモータ10、
および、図示しないガイド部材などによって、前記の研
削砥石３をウエーハ２の被研削面に対して離接させるた
めに上記の回転駆動手段７を昇降移動させる昇降駆動手
段（進退駆動手段）11が構成されている。

サーボモータ10はステイ12を介して基台13に連結固定
されている。基台13は図示しない土台上に立設されてい
る。また、この土台上には、上記の基台13の側方におい
て、真空チャック機構16と回転駆動機構14とが一体的に
設けられている。

回転駆動機構14は、第３図にも示すように、駆動モー
タ14a、主軸14b、および、駆動ベルト14c・14cなどを備
えており、駆動モータ14aの回転によって主軸14bを垂直
軸回りに前記のＡ方向とは逆のＢ方向に回転駆動するよ
うになっている。そして、主軸14bの上端面には、真空
チャック機構16のチャック部となる支持台16aがシール
部材17を介して固着されている。真空チャック機構16
は、被加工物としてのウエーハ２を、真空（減圧）力を
利用して吸引固定するためのものであり、ウエーハ２が
載置される上記の支持台16aと、この支持台16aの中央部
において上記のウエーハ２よりも小さい径で形成された
吸着部16cと、この吸着部16cから前記の主軸14b内に貫
通された吸気管部16dと、この吸気管部16dに連通接続さ
れた真空ポンプ16bとで構成されている。これにより、
上記の支持台16aは、ウエーハ２を吸引固定する吸着部1
6cを有した回転可能なものに構成されている。

また、研削動作に際して、研削砥石３の研削面とウエ
ーハ２の被研削面とが当接して互いの回転運動によりウ
エーハ２が研削されていくと、摩擦熱が生じて両者が高
温になる。この高温はウエーハ２に熱変形を生じさせて
好ましくないので、研削動作中において互いの当接面を
冷却させるために、ウエーハ２と研削砥石３との当接面
にクーラント液を供給するクーラント供給手段18が設け
られている。このクーラント供給手段18は、クーラント
液を吸入加圧するポンプ機構18aと、このポンプ機構18a
で加圧されたクーラント液を噴出させる噴出ノズル18b
・18bとで構成されている。そして、噴出ノズル18b・18
bは、第４図にも示すように、ウエーハ２と研削砥石３
との当接面に向けてクーラント液を噴出するように、こ
の研削砥石３の下側であって前記支持台16aの側方に配
設されており、特に、片方の噴出ノズル18bは、研削砥
石３とウエーハ２との当接開始点Ｘに向けられている。

上記のクーラント供給手段18には、第１図に示すよう
に、演算処理部20と制御部21と電力測定部22と電動モー
タ23と流量制御弁24とを備えてなるクーラント供給量制
御手段19が接続されている。

演算処理部20は図示しない操作入力装置によって入力
された研削プログラムを遂行するものであり、例えば、
指定された研削砥石３の切り込み量を駆動パルスに換算
してこれをサーボモータ10に出力するようになってい
る。また、電力測定部22は前記駆動モータ５に接続され
ていて、この駆動モータ５の消費電力を常時測定するよ
うになっている。上記の制御部21は演算処理部20から出
力される駆動パルスを入力して研削砥石３の現在位置を
演算して検出し、内蔵してあるタイマーによって、研削
砥石３が例えばスパークアウト位置に達したことを検出
してから一定時間後に電動モータ23を駆動させることが
できるようになっている。また、この制御部21は電力測
定部22からの情報により駆動モータ５に負荷が加わった
か否かを検出し、この検出情報に基づいて電動モータ23
を駆動することも可能になっている。流量制御弁24はク
ーラント供給手段18におけるポンプ機構18aと噴出ノズ
ル18bとの間に介装されており、上記電動モータ23にて
駆動されてクーラント液の供給および停止、更には供給
量の調整を行うようになっている。上記のクーラント供
給手段18とクーラント供給量制御手段19とにより平面研
削盤１のクーラント供給装置25が構成されている。

上記の構成において、被加工物であるウエーハ２の研
削加工を行うには、吸着部16cを覆うようにしてウエー
ハ２を支持台16a上に載置した後、真空チャック機構16
を作動させてウエーハ２を吸引固定する。次いで、前記
の回転駆動手段７を作動させて研削砥石３をＡ方向に回
転させる一方、回転駆動機構14を作動させてウエーハ２
をＡ方向とは逆のＢ方向に回転させ、これら双方の回転
によってウエーハ２の研削を行う。このウエーハ２の研
削は、第５図に示すように、例えば、研削砥石３を急速
にウエーハ２に接近させる急速前進工程Ａと、ウエーハ
２に荒い加工を施す荒加工工程Ｂと、ウエーハ２に仕上
げ加工を施す仕上加工工程Ｃと、ウエーハ２の研削時に
平面研削盤１に生じた逃げ変形による切り込み不足を取
り戻すためのスパークアウトＤと、研削砥石３をウエー
ハ２から離反させる後退工程Ｅとによって行われる。

ここで、研削の際にウエーハ２と研削砥石３との間に
生じる摩擦熱を取り去るためにクーラント供給手段18か
らは噴出ノズル18b・18bを介してクーラント液が噴出さ
れるが、このクーラント液は、急速前進工程Ａにおいて
は、研削時よりも少ない量Q₁でもって研削砥石３が降下
し始めると同時に供給されることになる。研削砥石３が
降下し始めたことは、駆動パルスから研削砥石３の現在
位置を演算検出する制御部21により検知され、また、ク
ーラント液の供給開始および供給量の調整は、制御部21
から出力された駆動信号により電動モータ23が作動して
流量制御弁24を一定量だけ開くことにより行われる。

上記の急速前進工程Ａに続く荒加工工程Ｂは、研削砥
石３がウエーハ２に当接すると同時に開始されるが、こ
の荒加工工程Ｂにおいては、クーラント波の量は一挙に
増加されて、研削時に必要な量Q₂（Q₂＞Q₁）のクーラン
ト液が供給されることになる。研削砥石３がウエーハ２
に当接したことは、制御部21により検知される。すなわ
ち、研削砥石３がウエーハ２に当接すると、研削砥石３
を回転駆動させる駆動モータ５に負荷が加わるからその
消費電力が増大することになる。そして、この電力変化
を電力測定部22で検出してこの検出値を制御部21に出力
し、この制御部21が上記の検出値に基づいてウエーハ２
と研削砥石３との当接を間接的に検出するのである。ま
た、制御部21によってウエーハ２と研削砥石３との当接
が検出されると、かかる制御部21からは電動モータ23に
駆動信号が出力される。そして、この駆動信号により電
動モータ23が駆動し、流量制御弁24は流量を増加させる
方向に作動され、研削に必要な量Q₂でのクーラント液供
給が行われるのである。

研削に必要な量Q₂によるクーラント供給は、上記の荒
加工工程Ｂ、仕上加工工程Ｃ、および、スパークアウト
Ｄの開始から終了間際までの時間Ｔの間だけ続行され
る。仕上加工工程ＣからスパークアウトＤへの移行時期
は制御部21にて検知される。すなわち、上記の制御部21
は演算処理部20から出力される駆動パルスを入力し、こ
れに基づいて研削砥石３の現在位置を算出するととも
に、この算出値と予め記録されているスパークアウト時
の研削砥石３の位置とを比較することでスパークアウト
Ｄが開始されたことを検知できるのである。そして、制
御部21はスパークアウトＤの開始を検知すると同時に、
内蔵してあるタイマーを駆動させて、Ｔ時間後に電動モ
ータ23を駆動するための駆動信号を出力する。

駆動信号を入力した電動モータ23により流量制御弁24
は、クーラント液の供給量を絞る方向に作動する。従っ
て、このときのクーラント液の供給量Q₃は研削時の供給
量Q₂よりも減少されることになり、このクーラント液の
噴出時の勢いは弱められることになる。そして、スパー
クアウトＤに続く後退工程Ｅにおいても供給量Q₃状態が
継続され、上記後退工程Ｅの終了と同時にクーラント供
給は終了することになる。なお、流量制御弁24から各噴
出ノズル18bまでの配管が長いと、流量の調整されたク
ーラント液が実際に各噴出ノズル18bから噴出される迄
に遅れ時間の生じる虞れがあるから、この遅れ時間を見
込んで上記の時間Ｔを決定することが望ましい。

このように本発明のクーラント供給装置25によれば、
研削砥石３をウエーハ２から引き離すより前にクーラン
ト液の供給量はクーラント供給量制御手段19によって研
削時の供給量よりも減少されるから、上記の引き離しに
よるウエーハ２への圧接解除の際には、勢いの弱められ
たクーラント液がウエーハ２の周縁部に供給されること
になる。このように勢いの弱められたクーラント液で
は、ウエーハ２への圧接解除がなされてもウエーハ２の
周縁部を持ち上げることはできないから、上記の後退工
程Ｅにおいて、研削砥石３をウエーハ２から引き離す際
に、吸着部16cの吸引力の作用していないウエーハ２の
周縁部が上記の引き離される研削砥石３に追従して持ち
上がるといった現象は抑止される。

また、本実施例では、急速前進工程Ａの段階、すなわ
ち、研削砥石３がウエーハ２に当接する前の段階におい
ても研削時よりも少ない量Q₁でクーラント供給を行うか
ら、この急速前進工程Ａにおいても同様に、ウエーハ２
の周縁部が持ち上がるといった現象を抑止することがで
きる。

これにより、ウエーハ２の周縁部の持ち上がることで
誘発される弊害、すなわち、持ち上がった部分が研削砥
石３によって更に研削されて起こる偏研削、および部分
的な周縁部の欠損といった問題を解消することができ
る。

なお、本発明のクーラント供給装置25によるクーラン
ト液の供給量調整は、例えば、研削砥石３の回転速度に
応じて変化させても良く、特に、研削砥石３の回転速度
が遅くなるにつれて少なくなるように設定しても良いも
のである。例えば、前記のスパークアウトＤにおいて研
削砥石３の回転速度を徐々に若しくは段階的に遅くする
場合、これと同期させてクーラント液の供給量を少なく
すれば、このクーラント供給量を少なくしたことで生じ
る冷却作用の低下を研削砥石３の回転速度低下によって
相殺することができる。

また、本実施例では平面研削盤として堅型の平面研削
盤を示したが、これに限るものではなく、横型の平面研
削盤でも良いものである。さらに、被加工物としてのウ
エーハ２を吸引固定するために真空チャック機構16を示
したが、これの代わりに磁力で被加工物を吸引固定する
磁力チャック機構を備えることも可能である。また、研
削砥石３の位置検出を、演算処理部20から出力される駆
動パルスにより演算することで行ったが、これに限ら
ず、研削砥石３の位置を検出するための専用の手段を別
個に設けても良いものであり、その具体的構成は問わな
いものである。

〔発明の効果〕

本発明に係る平面研削盤のクーラント供給装置は、以
上のように、被加工物を吸引固定する吸着部を有した回
転可能な支持台と、上記の被加工物を研削するための研
削砥石を回転駆動する回転駆動手段と、上記の研削砥石
を被加工物の被研削面に対して離接させるために上記の
回転駆動手段を進退移動させる進退駆動手段と、上記の
被加工物と研削砥石との当接面にクーラント液を供給す
るクーラント供給手段と、上記の研削砥石を被加工物か
ら引き離すより前にクーラント液供給量を研削時の供給
量よりも減少させるクーラント供給量制御手段とを備え
た構成である。

これにより、引き離される研削砥石に追従して被加工
物の周縁部が持ち上がるといった現象は抑止され、この
ように、被加工物の周縁部の持ち上がることで誘発され
る弊害、すなわち、持ち上がった部分が研削砥石によっ
て更に研削されて起こる偏研削、および部分的な周縁部
の欠損といった問題を解消でき、研削加工精度の向上お
よび歩留まり向上が図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すものであ
って、第１図はクーラント供給装置を示す概略構成図、
第２図は平面研削盤の要部構成図、第３図は被加工物を
吸引固定する吸着部を有した回転可能な支持台を示す断
面図、第４図はウエーハと研削砥石と噴出ノズルとの関
係を示す説明図、第５図はウエーハの研削において各工
程と研削砥石の位置とクーラント供給量との関係を示す
タイムチャート、第６図は従来例を示すものであって、
ウエーハの研削において各工程と研削砥石の位置とクー
ラント供給量との関係を示すタイムチャートである。 １は平面研削盤、２はウエーハ（被加工物）、３は研削
砥石、７は回転駆動手段、11は昇降駆動手段（進退駆動
手段）、14は回転駆動機構、16は真空チャック機構、16
aは支持台、16bは真空ポンプ、16cは吸着部、18はクー
ラント供給手段、18aはポンプ機構、18bは噴出ノズル、
19はクーラント供給量制御手段、20は演算処理部、21は
制御部、22は電力測定部、23は電動モータ、24は流量制
御弁、25はクーラント供給装置である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物を吸引固定する吸着部を有した回
   転可能な支持台と、上記の被加工物を研削するための研
   削砥石を回転駆動する回転駆動手段と、上記の研削砥石
   を被加工物の被研削面に対して離接させるために上記の
   回転駆動手段を進退移動させる進退駆動手段と、上記の
   被加工物と研削砥石との当接面にクーラント液を供給す
   るクーラント供給手段と、上記の研削砥石を被加工物か
   ら引き離すより前にクーラント液供給量を研削時の供給
   量よりも減少させるクーラント供給量制御手段とを備え
   たことを特徴とする平面研削盤のクーラント供給装置。