JP4222591B2 - リング状部材の加工用砥石とそれを用いた加工形成方法、並びにリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リング状部材の加工用砥石とそれを用いた加工形成方法、並びにリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法に関し、より詳細には、例えばシリコンもしくはアルミナ等のセラミックス製の板状部材からリング状部材を加工形成することができる加工砥石と該砥石を用いて効率的にリング状部材を加工形成できる加工形成方法、並びに前記加工砥石に研削水等の冷却媒体を供給する冷却媒体供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン製もしくはセラミックス製のリング状部材は、耐熱性、耐食性の部品、部材等として各種用途に広く使用され、切削、研削加工により作製される。
従来、これらのリング状部材を研削加工により製作するには、研削用砥石をある加工条件で、被加工物上の内周と外周を夫々移動させることにより、板状部材からリング状部材を形成するのが一般的であった。
【０００３】
例えば、半導体集積回路製造に用いられるプラズマリアクターにおいてウエハを保持する目的で使用されるフォーカスリングは、シリコン素材を研削加工して製作されるリング状部材の代表的なものであるが、リング状部材は、図１０に示したような板状部材であるシリコン円盤部材（φ２６５．０ｍｍ、ｔ４．２ｍｍ）を用いて、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した手順により製作していた。
【０００４】
即ち、先ず、直径５〜２０ｍｍ程度の円柱状砥石６１（砥石粒度＃１７０、メタルボンド）を用い、この砥石を、支持体上に接着固定されたシリコン素材円盤１０（図１０参照）に対して、所定進入ピッチで回転させながら円状に移動させて、外周縁を所定厚さ切り込む。そして、この操作を繰り返して外周側を抜き加工する（図１１（ａ））。
続いて、このシリコン素材円盤１０（以下このような加工対象を単にワークと称することがある）の所定内周側を同様の砥石６１を用いて加工し（図１１（ｂ））、しかる後、支持体との接着を外し、余分な部分を取り除く（図１１（ｃ））、そして最後に仕上げ研磨等の工程を経て製品として完成させる（図１１（ｄ））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したように砥石の移動軌跡部分が抜かれて、リング状部材として形成されるため、リング状部材を得るためには砥石を内周と外周の両方を移動させなければならず、しかも内周と外周の加工は同時には行えないため多大な加工時間を要するという課題があった。
【０００６】
また、シリコンワークの深さ方向の切り込みは砥石が始点から終点まで到達する（一周する）毎に一回ずつ行われる。この切り込み量の総量がシリコン素材円盤（ワーク）の厚さを超えた時に初めてその形に抜かれることになる。よって、リング状部材の直径が大きければ大きいほど、またシリコン素材円盤（ワーク）が厚ければ厚いほど加工に時間がかかるという課題があった。因みに上記の通り製作されるフォーカスリング用リング形状素材（外径２６１．０ｍｍ、内径１９５．４ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ）の場合には、一枚のリング状部材の完成までに約３．５時間程度を必要としていた。
【０００７】
また、研削する量も多いので砥石の摩耗量も必然的に多くなり、砥石寿命も短くなる等々の改善すべき課題があった。
特に、前記シリコン製フォーカスリングの製造工程は大まかに分けて、リング形状加工（抜き加工）、段付け加工、面出し加工、リング側面磨き加工、段差部磨き加工、面取り加工の６工程あるが、そのうちリング形状加工（抜き加工）工程は全所要時間の約４分の１強を占めるため、従来からこの工程の所要時間短縮化が強く求められていた。
【０００８】
本発明は、リング状部材の形成加工に要する時間を大幅に短縮することができるリング状部材の加工用砥石を提供することを目的としている。また、本発明は摩耗量が少なく、耐用期間の長いリング状部材の加工用砥石を提供することを目的としている。
また、本発明は、上記砥石を用いてリング状部材の加工を効率的に行うことができるリング状部材の加工形成方法を提供することを目的としている。
更に、本発明は、リング状部材の加工用砥石に効率的に冷却媒体を供給することができる冷却媒体供給方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上面に回転軸を有する円盤状台金部と、前記台金部の下面側に固着され円周状に配列された所定厚さの研削刃を有する砥石部とからなるリング状部材の加工用砥石であって、前記砥石部が、同心２列に配列した外周刃と内周刃の研削刃からなり、前記外周刃と内周刃には、夫々、周方向に等間隔に複数の切欠きが形成されていることを特徴とするリング状部材の加工用砥石において、前記円盤状台金部が、回転軸を有する第一の台金部と、前記第一の台金部に取り付けられた、前記内周刃が下面に設けられたリング形状の第二の台金部と、前記第二の台金部に取り付けられた、前記外周刃が下面に設けられたリング形状の第三の台金部とを備え、前記円盤状台金部には、外周刃及び内周刃より発生する熱を除去するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給用貫通孔が該内周刃の内側に周方向に複数設けられていると共に、該内周刃の外側であって該外周刃の内側に周方向に複数設けられ、前記円盤状台金部の上面を流れる冷却媒体を受けて、前記冷却媒体供給用貫通孔に該冷却媒体を供給する冷却媒体受け板が、円盤状台金部の上面に設けられ、前記冷却媒体受け板は、リング状に形成された第一の冷却媒体受け板、およびリング状に形成された第二の冷却媒体受け板により構成され、前記第一の冷却媒体受け板が、内周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側であって、かつ該冷却媒体供給用貫通孔に該第一の冷却媒体受け板の底板の一部が臨んで設けられ、前記第二の冷却媒体受け板が、内周刃の外側であって外周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側に設けられていることを特徴とするリング状部材の加工用砥石が提供される。
また、冷却媒体供給用貫通孔が、円盤状台金部の中心に対向して径の長い長孔であることが望ましい。
【００１１】
また、前記外周刃、内周刃の夫々に形成された切欠き個数が６乃至１６個であり、切欠きの合計長さが、夫々の刃の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることが望ましい。
また、前記外周刃の内壁面と前記内周刃の外壁面がいずれも垂直面であるとともに刃の先端部厚さが付け根部厚さに比べて薄くなるように夫々の対向側壁面がテーパ状に形成されていることが望ましい。
更に、前記外周刃と内周刃の先端部厚さが付け根部の厚さの４０乃至６０％であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明によれば、前記いずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石を用いた、リング状部材の加工形成方法において、前記砥石の研削刃を素材の加工面上の所定位置に配置当接させ、続いて、前記研削刃を回転させると共に加工始点から所定深さまで移動させて切り込む工程と、前記切り込み終了後、前記砥石を素材面との当接位置高さ以上まで上昇させると共に、前記上昇途中において砥石先端に向けて冷却媒体供給用貫通孔から冷却媒体を流すことにより研削屑を洗浄除去する工程と、砥石を再度降下させて、前段階で切り込んだ位置より更に深い所定の深さまでの切り込みを行う工程とを備え、総切り込み量が素材厚みを超えるまでその工程を繰り返すことを特徴とするリング状部材の加工形成方法が提供される。
【００１５】
また、本発明によれば、前記のいずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法において、前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給することを特徴とするリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、前記のいずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法において、前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給することを特徴とするリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法が提供される。
【００１７】
本発明のリング状部材の加工用砥石は、従来の砥石とは異なり、同心円状に配列した外周刃と内周刃の２列の研削刃を備えると共に前記外周刃と内周刃には、夫々周方向等間隔に複数の切欠きが形成されていることが構成上の顕著な特徴である。
これにより、リング状部材の外周縁と内周縁を同時に切込むことができる。
【００１８】
上記のような２枚刃の砥石は研削時の加工抵抗が非常に大きくなる可能性があるが、本発明にかかる砥石では、砥石先端部分の周方向に等間隔に複数個の切欠きを設け、該砥石先端部を、例えば、１６分割等に分割し、しかも、前記切欠きの幅を広く取ることにより砥石先端部（外周刃、内周刃）と被研削物（ワーク）との接触面積を減少させ、研削時の加工抵抗が過大になることを回避している。
また、台金部が第一乃至第三の台金部に分割され、第二の台金部に内周刃が、また第三の台金部に外周刃が形成されている場合には、砥石の刃が破損した場合等、容易に交換することができる。
【００１９】
前記砥石先端部、即ち、外周刃、内周刃部分に形成される切欠き個数は６乃至１６個が好ましく、また、切欠きの合計長さが、夫々の刃の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることが好ましい。これらの範囲は、特にシリコン製リング状部材を製造する上でこの材質特性上、より好ましいものである。
【００２０】
また、上記外周刃、内周刃のワークとの接触面積を更に減少させ、研削時の加工抵抗をより減少させるため、垂直な外周刃内壁面と内周刃外壁面に対向した壁面の先端部近傍の壁面をテーパ形状に形成し、刃の先端部厚さが付け根部厚さに比べて薄くなるように構成している。
刃厚を単に薄くすることによっても、確かに加工抵抗は減少するが、地金と砥石との結合部分が薄くなるため、工具としての強度が落ちる。かかる弊害を除去するため壁面をテーパ形状に形成したものであり、特に、前記外周刃と内周刃の先端部厚さが付け根部の厚さの４０乃至６０％になるようにテーパ部を形成することが好ましい。この構成は、特にシリコン製リング状部材を製造する上でこの材質特性上、より好ましいものである。
【００２１】
また、本発明の砥石の台金部には、外周刃及び内周刃より発生する熱を除去するための冷却媒体を供給する冷却媒供給用貫通孔が設けられることが好ましい。この冷却媒体供給用貫通孔が内周刃の内側に周方向に複数設けられ、かつ内周刃の外側であって外周刃の内側に周方向に複数設けられている場合には、内周刃、外周刃により効率的に冷却媒体を供給することができる。また、冷却媒体供給用貫通孔が、円盤状台金部の中心に対して径の長い長孔である場合には、円盤状台金部上面を流れる冷却媒体を広く受けることができる。より好ましくは、前記円盤状台金部の上面を流れる冷却媒体を受ける、冷却媒体受け板が、円盤状台金部の上面に設けられていることが好ましい。
【００２２】
この冷却媒体受け板は冷却媒体用貫通孔の夫々に個別に設けても良いが、冷却媒体受け板をリング状に形成することにより、同一周上に配置された複数の冷却媒体用貫通孔に対して、一の冷却媒体受け板を設けても良い。
即ち、前記リング状の第一の冷却媒体受け板を内周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側であって、かつ該貫通孔に臨んで設け、また前記リング状の第二の冷却媒体受け板が、内周刃の外であって外周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側に設けるのが好ましい。
冷却媒体受け板を冷却媒体用貫通孔の夫々に個別に設ける場合に比べて、リング状の第一の冷却媒体受け板は、短時間にしかも容易に取り付けることができる。
【００２３】
更に、上記本発明にかかる加工形成方法としては、所定深さの切り込み終了後に、砥石を所定高さまで上昇させると共に、冷却媒体供給用貫通孔から冷却媒体を流し、切削屑を洗浄除去することが好ましい。
【００２４】
また、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法としては、前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給する。そのため、冷却媒体を供給するための構成が簡易になると共に、冷却媒体を内周刃、外周刃に容易に供給することができる。
【００２５】
また、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法としては、前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給する。
そのため、冷却媒体を内周刃、外周刃のいずれにも、容易にしかも効率的に供給することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石とそれを用いた加工方法について図面に基づいて説明する。なお、図１は、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の一実施形態を示した図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）は底面図を、（ｃ）は側面図を夫々示している。また図２は、図１（ｂ）でのＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１（ｃ）におけるＢ部分の部分拡大図である。更に図４は、図１に示した砥石の外周刃、内周刃の厚み方向断面図である。図５は、本発明にかかるリング状部材の加工形成方法を説明するための動作概略図である。
【００２７】
図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本発明の砥石１は、上面に回転軸６を有する円盤状台金部２（上部）と、台金部２の下面に固着された砥石部３（下部）とからなる。そして、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面である図２に示すように、砥石部３は、前記台金部２の下面側に間隔を隔てて同心円周状に配列固着された外周刃４と内周刃５の２重の周状刃から構成されている。
これら外周刃４と内周刃５には、夫々周方向に等間隔で複数個（図１の場合夫々１０個）の切欠き７（スリット）が形成されている。この切欠き７は、ワークとの接触面積を減らし、研削時における加工抵抗を減少させ、かつ前記台金部２の冷却媒体供給用貫通孔８から供給される冷却媒体の流通を助けて研削により発生する摩擦熱を除去し易くする。
【００２８】
前記切欠き７は、６乃至１６個、特に好ましくは１２乃至１６個設けることが上記作用を有効に奏する観点から好ましい。
また、切欠き７の幅は、その合計長さが、内、外周刃夫々の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることが好ましい。
例えば、外周刃の内壁面での径が２６１ｍｍの場合、切欠き１６個、一個の幅は２５ｍｍ程度、内周刃の外壁面での径が１９５．４ｍｍの場合、切欠き１６個、幅１５ｍｍ程度に設定される。
また、切欠き７の深さは、砥石の大きさ等にも依存し、適宜設定されるが、上記程度（外周刃径２６１ｍｍ）の大きさの砥石の場合、通常３乃至５ｍｍ程度に設定される。
【００２９】
なお、図３に、砥石部３における外周刃４と切欠き７の側面形状を拡大して示した。
また２重刃の砥石は、一般に、ワークとの接触面積が増し、研削時の加工抵抗が大きくなる危険性があるが、本発明では前記切欠き構造と後述する内外周刃の特定断面構造とによりその弊害が除去されている。
【００３０】
外周刃４、内周刃５の配列位置はワークのリング形状に対応して設定され、外周刃の内側径が、加工すべきリングの外周径と一致するかまたは研磨代だけ大きく、内周刃の外側径が、加工すべきリングの内周径と一致するかまたは研磨代だけ小さく設定される。
例えば、ワークがシリコンフォーカスリングで、加工寸法が、内径１９６．４ｍｍ、外径２６０．０ｍｍの場合、内周刃の外側径はφ１９５．４ｍｍ、外周刃の内側径はφ２６１．０ｍｍに夫々設定される。なお、上記研磨代は、後工程に必要とされる量にプラス０．１ｍｍ程度が望ましい。
【００３１】
また内外周刃の厚み方向断面形状は、刃の先端部厚さが、付け根部（砥石部と台金部との接合部）厚さに比べて薄くなるように、例えば、図４に例示した形状、即ち、外周刃４の場合は、内側面（内壁面）４ａが垂直で、対向側面（外壁面）４ｂにはテーパ（傾斜）９が施され、また内周刃５では外側面（外壁面）５ａが垂直で対向側面（内壁面）５ｂにテーパ９が施された形状に夫々形成されることが好ましい。
【００３２】
ワークと砥石の接触面積を小さくし、研削時の加工抵抗を減少させるため単に刃厚を薄くすると、台金部と砥石部との結合部分が小さくなるので工具としての強度が落ちる。しかし、内外周刃を上記形状とすることにより砥石の耐久性及び研削性を損なうことなく研削時の加工抵抗を減少させることができる。
【００３３】
前記内外周刃の先端部厚さは、付け根部の厚さの４０乃至６０％であることが上記の観点から特に望ましく、例えば、図４において、付け根部４ｄ（５ｄ）が１．５ｍｍの場合、先端部４ｃ（５ｃ）は０．８ｍｍ程度に設定されることが好ましい。
【００３４】
また、前記したように円盤状台金部に、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、内外周刃の先端研削部より発生する熱を除去するための冷却媒体供給用貫通孔８が設けられていることが好ましい。
該冷却媒体供給用貫通孔８の配設個数、台金盤面配置、孔径等は、夫々の砥石のサイズ、種類、ワークの物性等を勘案して適宜設定されるが、例えば、外径２６４．０ｍｍのシリコンフォーカスリング加工用砥石の場合、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、外周刃と内周刃との間のリング領域に孔径１４ｍｍの貫通孔が均等に６個配置され、内周刃の内側領域に孔径１７ｍｍの貫通孔が回転軸６を中心に均等６個配置される。
【００３５】
また、図１に示すように、前記冷却媒体供給用貫通孔８は、内周刃５の内側に周方向に複数設けられ、かつ内周刃５の外側であって外周刃４の内側に周方向に複数設けられている。このように内周刃５の内側に周方向に複数設けられ、かつ内周刃５の外側であって外周刃４の内側に周方向に複数設けられているため、内周刃５、外周刃４により効率的に冷却媒体を供給することができる。
この冷却媒体は、円盤状台金部２の上面中心部に、図示しない冷却媒体供給手段により滴下される。滴下された冷却媒体は、円盤状台金部２からの遠心力により、円盤状台金部２の上面を中心部から外周部方向に拡散しつつ流れ、前記冷却媒体供給用貫通孔８から流下し、内周刃５、外周刃４に供給される。
【００３６】
また、従来の冷却媒体の供給は円盤状台金部、回転軸の内部に流路を構成し、所定の位置から冷却媒体を導出するように構成されている。この実施形態にあっては、単に円盤状台金部上面に冷却媒体を滴下するのみで、砥石に冷却媒体を供給することができるため、円盤状台金部、回転軸の内部に流路を形成する必要もなく、簡単な構成で、冷却媒体を供給することができる。
【００３７】
次に、本発明にかかる砥石を用いてリング状部材を形成する加工方法を図５を参照して説明する。
先ず、砥石の研削刃を素材加工面（ワーク）上の所定位置に配置当接させる（Ｚ＝０．０（砥石原点位置））。
次いで、研削刃を回転させながら、図５の▲１▼に示すように０．１ｍｍ切り込む。１回目の切り込み終了後、図６の砥石切込み点１（Ｚ＝−０．１）から、図５▲２▼に示すように前記砥石を最初の素材面当接位置高さ（Ｚ＝０．０）を超える所定高さ（Ｚ＝＋０．１）まで上昇させる（図５の砥石上昇点、Ｚ＝＋０．１）。このとき、冷却媒体供給用貫通孔８から冷却媒体（洗浄液）を流し、研削屑を除去する。
【００３８】
しかる後、再び砥石を図５の▲３▼に示すように砥石切込み点２（Ｚ＝−０．２）の位置まで降下させて、切り込みを行う。
第２回目の切込み終了後、再び、図５の▲４▼に示すように砥石を前回の砥石上昇点まで上昇させ（Ｚ＝＋０．１）、同時に２回目の冷却媒体による研削屑の洗浄を行う。
【００３９】
次いで、砥石を図５の▲５▼に示すように砥石切込み点３（Ｚ＝−０．３）まで降下させて３回目の切り込みを行う。そして、再び砥石を図５の▲６▼に示すように冷却媒体による研削屑の洗浄を行いながら上昇させ、この操作を、ワークが切抜かれるまで繰り返し実施する。
【００４０】
上記方法によれば、リング部材の内外周の加工を一度に行えるため、従来の加工方法に比べて加工に要する時間を大幅に短縮することができる。また砥石の摩耗量が少なく、リング状部材の加工を効率的に行うことができる。また、冷却媒体による洗浄により、研削粉による砥石の目詰まりを防止できると共に内外周刃に冷却媒体を充分に供給でき、過熱を防止することができる。
更に、砥石台金部から冷却媒体を供給できるように供給孔が設けられているため、砥石自体が高速で回転していても、内外周刃に充分に供給することができる。
【００４１】
次に、本発明にかかる他の実施形態について図６乃至図８に基づいて説明する。なお、図６は、リング状部材の加工用砥石を示す上面図であって、図７は図６に示したＩ−Ｉ断面図である。また、図８は図６に示したリング状部材の加工用砥石を示す底面図である。また、前記した実施形態と同一、あるいは同等の部材は同一の符号を符することにより、その詳細な説明は省略する。
この実施形態にあっては、冷却媒体供給用貫通孔２０が、円盤状台金部２の中心に対向して径の長い長孔に形成されていること、円盤状台金部２の上面を流れる冷却媒体を受ける冷却媒体受け板２１（２１Ａ、２１Ｂ）が円盤状台金部２の上面に設けられていることに特徴がある。
【００４２】
このように冷却媒体供給用貫通孔２０が、円盤状台金部２の中心に対して径の長い長孔に形成されているため、孔が円形の場合（図１に示した実施形態の場合）に比べて冷却媒体供給手段２２Ａ、２２Ｂからの冷却媒体を広く受け止めることができる。
また、前記円盤状台金部２の上面を流れる冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔２０に冷却媒体を供給する冷却媒体受け板２１Ａ，２１Ｂが、円盤状台金部２の上面に設けられているため、効率よく冷却媒体を冷却媒体供給用貫通孔２０に供給することができる。なお、前記冷却媒体供給手段２２Ａは冷却媒体受け板２１Ａの内側上方に、また冷却媒体供給手段２２Ｂは冷却媒体供給手段２２Ａと冷却媒体受け板２１Ｂの間の上方に配置されている。
【００４３】
この冷却媒体受け板２１は冷却媒体用貫通孔２０の夫々に個別に設けても良いが、冷却媒体受け板２１（２１Ａ，２１Ｂ）をこの実施形態のように、リング状に形成することにより、同一周上に配置された複数の冷却媒体用貫通孔２０に対して、一つの冷却媒体受け板を設けても良い。
即ち、前記リング状の第一の冷却媒体受け板２１Ａが、内周刃５の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔２０の外側であって、かつ該貫通孔２０に受け板２１Ａの底板２１Ａ１の一部が臨んで設けられている。
また、前記リング状の第二の冷却媒体受け板２１Ｂが、内周刃５の外側であって外周刃４の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔２０の外側に設けられている。冷却媒体受け板２１を冷却媒体用貫通孔２０の夫々に個別に設ける場合に比べて、リング状の第一の冷却媒体受け板２１Ａ、２１Ｂは、短時間にしかも容易に、ねじ２３によって円盤状台金部２の上面に取り付けることができる。
【００４４】
即ち、円盤状台金部２の回転によって生じる遠心力により、図７に矢印で示すように、冷却媒体は円盤状台金部２の上面を外周部方向に拡散しつつ流れ、冷却媒体受け板２１（２１Ａ，２１Ｂ）によって、冷却媒体は受け止められる。その後、冷却媒体は、前記冷却媒体供給用貫通孔２０から流下し、内周刃、外周刃に供給される。
【００４５】
次に、本発明にかかる他の実施形態について図９に基づいて説明する。なお、図９は、リング状部材の加工用砥石を示す図であって、左右対称なため左側部分を示した断面図である。また前記した実施形態と同一、あるいは同等の部材は同一の符号を符することにより、その詳細な説明は省略する。
この実施形態にあっては、前記円盤状台金部２が、回転軸６を有する第一の台金部２ａと、前記第一の台金部２ａに取り付けられた、前記内周刃５が下面に設けられたリング形状の第二の台金部２ｂと、前記第二の台金部２ｂに取り付けられた、前記外周刃４が下面に設けられたリング形状の第三の台金部２ｃとから構成されている。また第二、第三の台金部２ｂ，２ｃはねじ２４によって取り付けられている。
このように、円盤状台金部２が第一乃至第三の台金部２ａ，２ｂ，２ｃに分割され、第二の台金部２ａに内周刃５が、また第三の台金部２ｃに外周刃４が形成されているため、内周刃、外周刃のいずれかの刃が破損した場合等、容易に交換することができる。
【００４６】
【実施例】
加工用素材としてシリコン製円盤（外径３２０ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ）を用意し、この素材円盤から内周径２００．０ｍｍ、外周径３００．０ｍｍのリング部材を加工する際の所要時間を、従来型砥石を用いた従来法と本発明にかかる砥石を用いた本発明の方法とで比較した。
【００４７】
「比較例」（従来の加工方法）
図７に示した従来法の操作手順に準拠し、φ２０ｍｍ、粒度＃１７０、メタルボンドのＳＤダイヤモンド砥石を工具として用い、工具回転数７０００ｒｐｍ、一回の切込み量０．１ｍｍ、送り速度４００ｍｍ／ｍｉｎの条件下に素材円盤の荒加工を実施した。
続いて、上記と同様の操作手順で、φ２０ｍｍ、粒度＃１７０、メタルボンドのＳＤダイヤモンド砥石を工具とし、回転数７０００ｒｐｍ、一回の切込み量０．０５ｍｍ、送り速度４００ｍｍ／ｍｉｎの条件に仕上加工を行った。
上記荒加工に要した時間は１２４ｍｉｎ（約２．１時間）、仕上加工に要した時間は８６ｍｉｎ（約１．４時間）で、加工完了までに約２１０ｍｉｎ（約３．５時間）を要した。
【００４８】
「実施例」（本発明の加工方法）
図１に示したのとほぼ同じ構造の本発明の砥石を用い、図５に示した操作手順で、工具回転数１５００ｒｐｍ、切込み０．１ｍｍ、送り速度１．０ｍｍ／ｍｉｎの条件下に前記素材円盤３０枚を連続して加工した。
加工完了までに要した時間は３０枚の平均で、１枚当たり８ｍｉｎ（約０．１３時間）であった。
また、いずれの製品もサイズ誤差がほとんどなく品質良好であった。
本発明の砥石を用いた加工方法では従来品砥石を用いた方法に比べて加工時間が約１／２６に短縮されることが認められた。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明のリング状部材の加工用砥石は、同心円状に配列した内外２周刃構造を有するため、リング形状の内外周を同時に加工することができ、垂直方向切込み動作のみでリング状部材の形状を、短時間に、精度良く形成することができる。
【００５０】
また、円盤状台金部が第一乃至第三の台金部に分割され、第二の台金部に内周刃が、また第三の台金部に外周刃が形成されている場合には、砥石の刃が破損した場合等、容易に交換することができる。 また、砥石下部に切欠きが設けられ、しかもほぼ等間隔に分割され、その切欠き幅が広いことにより、被加工物と砥石面との接触面積を減らして研削時の加工抵抗を減少させることができる。
更に、内外周刃の側面部分にテーパを設けて被加工物との接触面積を縮小し、研削時の加工抵抗を更に減少させているため、研削代や発熱が少なく砥石の研削性や耐久性に優れる。
また、冷却媒体を供給する冷却媒供給用貫通孔が設けられている場合には、効率的に、しかも容易に、外周刃及び内周刃に冷却媒体を供給することができる。
【００５１】
また、本発明の上記砥石を用いたリング状部材の加工方法は、一回の切込み動作毎に砥石を所定高さに引上げながら冷却媒体による洗浄を行うため、研削粉が除去されると共に内外周刃先端部の過熱も防止されるため、精度の良いリング状部材を加工形成することができる。
【００５２】
更に、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法は、前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給するため、冷却媒体を供給するための構成が簡易になると共に、冷却媒体を内周刃、外周刃に容易に供給することができる。
【００５３】
また、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法は、前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給するため、冷却媒体を内周刃、外周刃に、容易にしかも効率的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリング状部材の加工用砥石の一実施形態を示した図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】図１（ｂ）でのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１（ｃ）での、Ｂ部分の部分拡大図である。
【図４】一実施形態における砥石の外周刃、内周刃の厚み方向の断面図である。
【図５】本発明にかかる加工形成方法の一実施形態を説明するための概略図である。
【図６】図６は、リング状部材の加工用砥石を示す上面図である。
【図７】図７は、図６のＩ−Ｉ断面図である。
【図８】図８は、図６の底面図である。
【図９】図９は、リング状部材の加工用砥石を示す図であって、左右対称なため左側部分を示した断面図である。
【図１０】フォーカスリング形成用シリコン素材の素材（ワーク）の一例を示す図、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１１】従来のリング状部材の加工用砥石及びそれを利用した加工方法を説明するための概略図であって、（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。
【符号の説明】
１ 砥石
２ 台金部
３ 砥石部
４ 外周刃
４ａ 外周刃内壁面
４ｂ 外周刃外壁面
４ｃ 外周刃先端部
４ｄ 外周刃付根部
５ 内周刃
５ａ 内周刃外壁面
５ｂ 内周刃内壁面
５ｃ 内周刃先端部
５ｄ 内周刃付根部
６ 回転軸
７ 切欠き
８ 冷却媒体供給用貫通孔
９ テーパ部
１０ シリコンワーク
１１ リング状部材
２０ 冷却媒体供給用貫通孔
２１ 冷却媒体受け板
２１Ａ 冷却媒体受け板
２１Ｂ 冷却媒体受け板
６１ 砥石
【発明の属する技術分野】
本発明は、リング状部材の加工用砥石とそれを用いた加工形成方法、並びにリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法に関し、より詳細には、例えばシリコンもしくはアルミナ等のセラミックス製の板状部材からリング状部材を加工形成することができる加工砥石と該砥石を用いて効率的にリング状部材を加工形成できる加工形成方法、並びに前記加工砥石に研削水等の冷却媒体を供給する冷却媒体供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン製もしくはセラミックス製のリング状部材は、耐熱性、耐食性の部品、部材等として各種用途に広く使用され、切削、研削加工により作製される。
従来、これらのリング状部材を研削加工により製作するには、研削用砥石をある加工条件で、被加工物上の内周と外周を夫々移動させることにより、板状部材からリング状部材を形成するのが一般的であった。
【０００３】
例えば、半導体集積回路製造に用いられるプラズマリアクターにおいてウエハを保持する目的で使用されるフォーカスリングは、シリコン素材を研削加工して製作されるリング状部材の代表的なものであるが、リング状部材は、図１０に示したような板状部材であるシリコン円盤部材（φ２６５．０ｍｍ、ｔ４．２ｍｍ）を用いて、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した手順により製作していた。
【０００４】
即ち、先ず、直径５〜２０ｍｍ程度の円柱状砥石６１（砥石粒度＃１７０、メタルボンド）を用い、この砥石を、支持体上に接着固定されたシリコン素材円盤１０（図１０参照）に対して、所定進入ピッチで回転させながら円状に移動させて、外周縁を所定厚さ切り込む。そして、この操作を繰り返して外周側を抜き加工する（図１１（ａ））。
続いて、このシリコン素材円盤１０（以下このような加工対象を単にワークと称することがある）の所定内周側を同様の砥石６１を用いて加工し（図１１（ｂ））、しかる後、支持体との接着を外し、余分な部分を取り除く（図１１（ｃ））、そして最後に仕上げ研磨等の工程を経て製品として完成させる（図１１（ｄ））。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したように砥石の移動軌跡部分が抜かれて、リング状部材として形成されるため、リング状部材を得るためには砥石を内周と外周の両方を移動させなければならず、しかも内周と外周の加工は同時には行えないため多大な加工時間を要するという課題があった。
【０００６】
また、シリコンワークの深さ方向の切り込みは砥石が始点から終点まで到達する（一周する）毎に一回ずつ行われる。この切り込み量の総量がシリコン素材円盤（ワーク）の厚さを超えた時に初めてその形に抜かれることになる。よって、リング状部材の直径が大きければ大きいほど、またシリコン素材円盤（ワーク）が厚ければ厚いほど加工に時間がかかるという課題があった。因みに上記の通り製作されるフォーカスリング用リング形状素材（外径２６１．０ｍｍ、内径１９５．４ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ）の場合には、一枚のリング状部材の完成までに約３．５時間程度を必要としていた。
【０００７】
また、研削する量も多いので砥石の摩耗量も必然的に多くなり、砥石寿命も短くなる等々の改善すべき課題があった。
特に、前記シリコン製フォーカスリングの製造工程は大まかに分けて、リング形状加工（抜き加工）、段付け加工、面出し加工、リング側面磨き加工、段差部磨き加工、面取り加工の６工程あるが、そのうちリング形状加工（抜き加工）工程は全所要時間の約４分の１強を占めるため、従来からこの工程の所要時間短縮化が強く求められていた。
【０００８】
本発明は、リング状部材の形成加工に要する時間を大幅に短縮することができるリング状部材の加工用砥石を提供することを目的としている。また、本発明は摩耗量が少なく、耐用期間の長いリング状部材の加工用砥石を提供することを目的としている。
また、本発明は、上記砥石を用いてリング状部材の加工を効率的に行うことができるリング状部材の加工形成方法を提供することを目的としている。
更に、本発明は、リング状部材の加工用砥石に効率的に冷却媒体を供給することができる冷却媒体供給方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上面に回転軸を有する円盤状台金部と、前記台金部の下面側に固着され円周状に配列された所定厚さの研削刃を有する砥石部とからなるリング状部材の加工用砥石であって、前記砥石部が、同心２列に配列した外周刃と内周刃の研削刃からなり、前記外周刃と内周刃には、夫々、周方向に等間隔に複数の切欠きが形成されていることを特徴とするリング状部材の加工用砥石において、前記円盤状台金部が、回転軸を有する第一の台金部と、前記第一の台金部に取り付けられた、前記内周刃が下面に設けられたリング形状の第二の台金部と、前記第二の台金部に取り付けられた、前記外周刃が下面に設けられたリング形状の第三の台金部とを備え、前記円盤状台金部には、外周刃及び内周刃より発生する熱を除去するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給用貫通孔が該内周刃の内側に周方向に複数設けられていると共に、該内周刃の外側であって該外周刃の内側に周方向に複数設けられ、前記円盤状台金部の上面を流れる冷却媒体を受けて、前記冷却媒体供給用貫通孔に該冷却媒体を供給する冷却媒体受け板が、円盤状台金部の上面に設けられ、前記冷却媒体受け板は、リング状に形成された第一の冷却媒体受け板、およびリング状に形成された第二の冷却媒体受け板により構成され、前記第一の冷却媒体受け板が、内周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側であって、かつ該冷却媒体供給用貫通孔に該第一の冷却媒体受け板の底板の一部が臨んで設けられ、前記第二の冷却媒体受け板が、内周刃の外側であって外周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側に設けられていることを特徴とするリング状部材の加工用砥石が提供される。
また、冷却媒体供給用貫通孔が、円盤状台金部の中心に対向して径の長い長孔であることが望ましい。
【００１１】
また、前記外周刃、内周刃の夫々に形成された切欠き個数が６乃至１６個であり、切欠きの合計長さが、夫々の刃の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることが望ましい。
また、前記外周刃の内壁面と前記内周刃の外壁面がいずれも垂直面であるとともに刃の先端部厚さが付け根部厚さに比べて薄くなるように夫々の対向側壁面がテーパ状に形成されていることが望ましい。
更に、前記外周刃と内周刃の先端部厚さが付け根部の厚さの４０乃至６０％であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明によれば、前記いずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石を用いた、リング状部材の加工形成方法において、前記砥石の研削刃を素材の加工面上の所定位置に配置当接させ、続いて、前記研削刃を回転させると共に加工始点から所定深さまで移動させて切り込む工程と、前記切り込み終了後、前記砥石を素材面との当接位置高さ以上まで上昇させると共に、前記上昇途中において砥石先端に向けて冷却媒体供給用貫通孔から冷却媒体を流すことにより研削屑を洗浄除去する工程と、砥石を再度降下させて、前段階で切り込んだ位置より更に深い所定の深さまでの切り込みを行う工程とを備え、総切り込み量が素材厚みを超えるまでその工程を繰り返すことを特徴とするリング状部材の加工形成方法が提供される。
【００１５】
また、本発明によれば、前記のいずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法において、前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給することを特徴とするリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、前記のいずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法において、前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給することを特徴とするリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法が提供される。
【００１７】
本発明のリング状部材の加工用砥石は、従来の砥石とは異なり、同心円状に配列した外周刃と内周刃の２列の研削刃を備えると共に前記外周刃と内周刃には、夫々周方向等間隔に複数の切欠きが形成されていることが構成上の顕著な特徴である。
これにより、リング状部材の外周縁と内周縁を同時に切込むことができる。
【００１８】
上記のような２枚刃の砥石は研削時の加工抵抗が非常に大きくなる可能性があるが、本発明にかかる砥石では、砥石先端部分の周方向に等間隔に複数個の切欠きを設け、該砥石先端部を、例えば、１６分割等に分割し、しかも、前記切欠きの幅を広く取ることにより砥石先端部（外周刃、内周刃）と被研削物（ワーク）との接触面積を減少させ、研削時の加工抵抗が過大になることを回避している。
また、台金部が第一乃至第三の台金部に分割され、第二の台金部に内周刃が、また第三の台金部に外周刃が形成されている場合には、砥石の刃が破損した場合等、容易に交換することができる。
【００１９】
前記砥石先端部、即ち、外周刃、内周刃部分に形成される切欠き個数は６乃至１６個が好ましく、また、切欠きの合計長さが、夫々の刃の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることが好ましい。これらの範囲は、特にシリコン製リング状部材を製造する上でこの材質特性上、より好ましいものである。
【００２０】
また、上記外周刃、内周刃のワークとの接触面積を更に減少させ、研削時の加工抵抗をより減少させるため、垂直な外周刃内壁面と内周刃外壁面に対向した壁面の先端部近傍の壁面をテーパ形状に形成し、刃の先端部厚さが付け根部厚さに比べて薄くなるように構成している。
刃厚を単に薄くすることによっても、確かに加工抵抗は減少するが、地金と砥石との結合部分が薄くなるため、工具としての強度が落ちる。かかる弊害を除去するため壁面をテーパ形状に形成したものであり、特に、前記外周刃と内周刃の先端部厚さが付け根部の厚さの４０乃至６０％になるようにテーパ部を形成することが好ましい。この構成は、特にシリコン製リング状部材を製造する上でこの材質特性上、より好ましいものである。
【００２１】
また、本発明の砥石の台金部には、外周刃及び内周刃より発生する熱を除去するための冷却媒体を供給する冷却媒供給用貫通孔が設けられることが好ましい。この冷却媒体供給用貫通孔が内周刃の内側に周方向に複数設けられ、かつ内周刃の外側であって外周刃の内側に周方向に複数設けられている場合には、内周刃、外周刃により効率的に冷却媒体を供給することができる。また、冷却媒体供給用貫通孔が、円盤状台金部の中心に対して径の長い長孔である場合には、円盤状台金部上面を流れる冷却媒体を広く受けることができる。より好ましくは、前記円盤状台金部の上面を流れる冷却媒体を受ける、冷却媒体受け板が、円盤状台金部の上面に設けられていることが好ましい。
【００２２】
この冷却媒体受け板は冷却媒体用貫通孔の夫々に個別に設けても良いが、冷却媒体受け板をリング状に形成することにより、同一周上に配置された複数の冷却媒体用貫通孔に対して、一の冷却媒体受け板を設けても良い。
即ち、前記リング状の第一の冷却媒体受け板を内周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側であって、かつ該貫通孔に臨んで設け、また前記リング状の第二の冷却媒体受け板が、内周刃の外であって外周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側に設けるのが好ましい。
冷却媒体受け板を冷却媒体用貫通孔の夫々に個別に設ける場合に比べて、リング状の第一の冷却媒体受け板は、短時間にしかも容易に取り付けることができる。
【００２３】
更に、上記本発明にかかる加工形成方法としては、所定深さの切り込み終了後に、砥石を所定高さまで上昇させると共に、冷却媒体供給用貫通孔から冷却媒体を流し、切削屑を洗浄除去することが好ましい。
【００２４】
また、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法としては、前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給する。そのため、冷却媒体を供給するための構成が簡易になると共に、冷却媒体を内周刃、外周刃に容易に供給することができる。
【００２５】
また、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法としては、前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給する。
そのため、冷却媒体を内周刃、外周刃のいずれにも、容易にしかも効率的に供給することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石とそれを用いた加工方法について図面に基づいて説明する。なお、図１は、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の一実施形態を示した図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）は底面図を、（ｃ）は側面図を夫々示している。また図２は、図１（ｂ）でのＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１（ｃ）におけるＢ部分の部分拡大図である。更に図４は、図１に示した砥石の外周刃、内周刃の厚み方向断面図である。図５は、本発明にかかるリング状部材の加工形成方法を説明するための動作概略図である。
【００２７】
図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本発明の砥石１は、上面に回転軸６を有する円盤状台金部２（上部）と、台金部２の下面に固着された砥石部３（下部）とからなる。そして、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面である図２に示すように、砥石部３は、前記台金部２の下面側に間隔を隔てて同心円周状に配列固着された外周刃４と内周刃５の２重の周状刃から構成されている。
これら外周刃４と内周刃５には、夫々周方向に等間隔で複数個（図１の場合夫々１０個）の切欠き７（スリット）が形成されている。この切欠き７は、ワークとの接触面積を減らし、研削時における加工抵抗を減少させ、かつ前記台金部２の冷却媒体供給用貫通孔８から供給される冷却媒体の流通を助けて研削により発生する摩擦熱を除去し易くする。
【００２８】
前記切欠き７は、６乃至１６個、特に好ましくは１２乃至１６個設けることが上記作用を有効に奏する観点から好ましい。
また、切欠き７の幅は、その合計長さが、内、外周刃夫々の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることが好ましい。
例えば、外周刃の内壁面での径が２６１ｍｍの場合、切欠き１６個、一個の幅は２５ｍｍ程度、内周刃の外壁面での径が１９５．４ｍｍの場合、切欠き１６個、幅１５ｍｍ程度に設定される。
また、切欠き７の深さは、砥石の大きさ等にも依存し、適宜設定されるが、上記程度（外周刃径２６１ｍｍ）の大きさの砥石の場合、通常３乃至５ｍｍ程度に設定される。
【００２９】
なお、図３に、砥石部３における外周刃４と切欠き７の側面形状を拡大して示した。
また２重刃の砥石は、一般に、ワークとの接触面積が増し、研削時の加工抵抗が大きくなる危険性があるが、本発明では前記切欠き構造と後述する内外周刃の特定断面構造とによりその弊害が除去されている。
【００３０】
外周刃４、内周刃５の配列位置はワークのリング形状に対応して設定され、外周刃の内側径が、加工すべきリングの外周径と一致するかまたは研磨代だけ大きく、内周刃の外側径が、加工すべきリングの内周径と一致するかまたは研磨代だけ小さく設定される。
例えば、ワークがシリコンフォーカスリングで、加工寸法が、内径１９６．４ｍｍ、外径２６０．０ｍｍの場合、内周刃の外側径はφ１９５．４ｍｍ、外周刃の内側径はφ２６１．０ｍｍに夫々設定される。なお、上記研磨代は、後工程に必要とされる量にプラス０．１ｍｍ程度が望ましい。
【００３１】
また内外周刃の厚み方向断面形状は、刃の先端部厚さが、付け根部（砥石部と台金部との接合部）厚さに比べて薄くなるように、例えば、図４に例示した形状、即ち、外周刃４の場合は、内側面（内壁面）４ａが垂直で、対向側面（外壁面）４ｂにはテーパ（傾斜）９が施され、また内周刃５では外側面（外壁面）５ａが垂直で対向側面（内壁面）５ｂにテーパ９が施された形状に夫々形成されることが好ましい。
【００３２】
ワークと砥石の接触面積を小さくし、研削時の加工抵抗を減少させるため単に刃厚を薄くすると、台金部と砥石部との結合部分が小さくなるので工具としての強度が落ちる。しかし、内外周刃を上記形状とすることにより砥石の耐久性及び研削性を損なうことなく研削時の加工抵抗を減少させることができる。
【００３３】
前記内外周刃の先端部厚さは、付け根部の厚さの４０乃至６０％であることが上記の観点から特に望ましく、例えば、図４において、付け根部４ｄ（５ｄ）が１．５ｍｍの場合、先端部４ｃ（５ｃ）は０．８ｍｍ程度に設定されることが好ましい。
【００３４】
また、前記したように円盤状台金部に、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、内外周刃の先端研削部より発生する熱を除去するための冷却媒体供給用貫通孔８が設けられていることが好ましい。
該冷却媒体供給用貫通孔８の配設個数、台金盤面配置、孔径等は、夫々の砥石のサイズ、種類、ワークの物性等を勘案して適宜設定されるが、例えば、外径２６４．０ｍｍのシリコンフォーカスリング加工用砥石の場合、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、外周刃と内周刃との間のリング領域に孔径１４ｍｍの貫通孔が均等に６個配置され、内周刃の内側領域に孔径１７ｍｍの貫通孔が回転軸６を中心に均等６個配置される。
【００３５】
また、図１に示すように、前記冷却媒体供給用貫通孔８は、内周刃５の内側に周方向に複数設けられ、かつ内周刃５の外側であって外周刃４の内側に周方向に複数設けられている。このように内周刃５の内側に周方向に複数設けられ、かつ内周刃５の外側であって外周刃４の内側に周方向に複数設けられているため、内周刃５、外周刃４により効率的に冷却媒体を供給することができる。
この冷却媒体は、円盤状台金部２の上面中心部に、図示しない冷却媒体供給手段により滴下される。滴下された冷却媒体は、円盤状台金部２からの遠心力により、円盤状台金部２の上面を中心部から外周部方向に拡散しつつ流れ、前記冷却媒体供給用貫通孔８から流下し、内周刃５、外周刃４に供給される。
【００３６】
また、従来の冷却媒体の供給は円盤状台金部、回転軸の内部に流路を構成し、所定の位置から冷却媒体を導出するように構成されている。この実施形態にあっては、単に円盤状台金部上面に冷却媒体を滴下するのみで、砥石に冷却媒体を供給することができるため、円盤状台金部、回転軸の内部に流路を形成する必要もなく、簡単な構成で、冷却媒体を供給することができる。
【００３７】
次に、本発明にかかる砥石を用いてリング状部材を形成する加工方法を図５を参照して説明する。
先ず、砥石の研削刃を素材加工面（ワーク）上の所定位置に配置当接させる（Ｚ＝０．０（砥石原点位置））。
次いで、研削刃を回転させながら、図５の▲１▼に示すように０．１ｍｍ切り込む。１回目の切り込み終了後、図６の砥石切込み点１（Ｚ＝−０．１）から、図５▲２▼に示すように前記砥石を最初の素材面当接位置高さ（Ｚ＝０．０）を超える所定高さ（Ｚ＝＋０．１）まで上昇させる（図５の砥石上昇点、Ｚ＝＋０．１）。このとき、冷却媒体供給用貫通孔８から冷却媒体（洗浄液）を流し、研削屑を除去する。
【００３８】
しかる後、再び砥石を図５の▲３▼に示すように砥石切込み点２（Ｚ＝−０．２）の位置まで降下させて、切り込みを行う。
第２回目の切込み終了後、再び、図５の▲４▼に示すように砥石を前回の砥石上昇点まで上昇させ（Ｚ＝＋０．１）、同時に２回目の冷却媒体による研削屑の洗浄を行う。
【００３９】
次いで、砥石を図５の▲５▼に示すように砥石切込み点３（Ｚ＝−０．３）まで降下させて３回目の切り込みを行う。そして、再び砥石を図５の▲６▼に示すように冷却媒体による研削屑の洗浄を行いながら上昇させ、この操作を、ワークが切抜かれるまで繰り返し実施する。
【００４０】
上記方法によれば、リング部材の内外周の加工を一度に行えるため、従来の加工方法に比べて加工に要する時間を大幅に短縮することができる。また砥石の摩耗量が少なく、リング状部材の加工を効率的に行うことができる。また、冷却媒体による洗浄により、研削粉による砥石の目詰まりを防止できると共に内外周刃に冷却媒体を充分に供給でき、過熱を防止することができる。
更に、砥石台金部から冷却媒体を供給できるように供給孔が設けられているため、砥石自体が高速で回転していても、内外周刃に充分に供給することができる。
【００４１】
次に、本発明にかかる他の実施形態について図６乃至図８に基づいて説明する。なお、図６は、リング状部材の加工用砥石を示す上面図であって、図７は図６に示したＩ−Ｉ断面図である。また、図８は図６に示したリング状部材の加工用砥石を示す底面図である。また、前記した実施形態と同一、あるいは同等の部材は同一の符号を符することにより、その詳細な説明は省略する。
この実施形態にあっては、冷却媒体供給用貫通孔２０が、円盤状台金部２の中心に対向して径の長い長孔に形成されていること、円盤状台金部２の上面を流れる冷却媒体を受ける冷却媒体受け板２１（２１Ａ、２１Ｂ）が円盤状台金部２の上面に設けられていることに特徴がある。
【００４２】
このように冷却媒体供給用貫通孔２０が、円盤状台金部２の中心に対して径の長い長孔に形成されているため、孔が円形の場合（図１に示した実施形態の場合）に比べて冷却媒体供給手段２２Ａ、２２Ｂからの冷却媒体を広く受け止めることができる。
また、前記円盤状台金部２の上面を流れる冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔２０に冷却媒体を供給する冷却媒体受け板２１Ａ，２１Ｂが、円盤状台金部２の上面に設けられているため、効率よく冷却媒体を冷却媒体供給用貫通孔２０に供給することができる。なお、前記冷却媒体供給手段２２Ａは冷却媒体受け板２１Ａの内側上方に、また冷却媒体供給手段２２Ｂは冷却媒体供給手段２２Ａと冷却媒体受け板２１Ｂの間の上方に配置されている。
【００４３】
この冷却媒体受け板２１は冷却媒体用貫通孔２０の夫々に個別に設けても良いが、冷却媒体受け板２１（２１Ａ，２１Ｂ）をこの実施形態のように、リング状に形成することにより、同一周上に配置された複数の冷却媒体用貫通孔２０に対して、一つの冷却媒体受け板を設けても良い。
即ち、前記リング状の第一の冷却媒体受け板２１Ａが、内周刃５の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔２０の外側であって、かつ該貫通孔２０に受け板２１Ａの底板２１Ａ１の一部が臨んで設けられている。
また、前記リング状の第二の冷却媒体受け板２１Ｂが、内周刃５の外側であって外周刃４の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔２０の外側に設けられている。冷却媒体受け板２１を冷却媒体用貫通孔２０の夫々に個別に設ける場合に比べて、リング状の第一の冷却媒体受け板２１Ａ、２１Ｂは、短時間にしかも容易に、ねじ２３によって円盤状台金部２の上面に取り付けることができる。
【００４４】
即ち、円盤状台金部２の回転によって生じる遠心力により、図７に矢印で示すように、冷却媒体は円盤状台金部２の上面を外周部方向に拡散しつつ流れ、冷却媒体受け板２１（２１Ａ，２１Ｂ）によって、冷却媒体は受け止められる。その後、冷却媒体は、前記冷却媒体供給用貫通孔２０から流下し、内周刃、外周刃に供給される。
【００４５】
次に、本発明にかかる他の実施形態について図９に基づいて説明する。なお、図９は、リング状部材の加工用砥石を示す図であって、左右対称なため左側部分を示した断面図である。また前記した実施形態と同一、あるいは同等の部材は同一の符号を符することにより、その詳細な説明は省略する。
この実施形態にあっては、前記円盤状台金部２が、回転軸６を有する第一の台金部２ａと、前記第一の台金部２ａに取り付けられた、前記内周刃５が下面に設けられたリング形状の第二の台金部２ｂと、前記第二の台金部２ｂに取り付けられた、前記外周刃４が下面に設けられたリング形状の第三の台金部２ｃとから構成されている。また第二、第三の台金部２ｂ，２ｃはねじ２４によって取り付けられている。
このように、円盤状台金部２が第一乃至第三の台金部２ａ，２ｂ，２ｃに分割され、第二の台金部２ａに内周刃５が、また第三の台金部２ｃに外周刃４が形成されているため、内周刃、外周刃のいずれかの刃が破損した場合等、容易に交換することができる。
【００４６】
【実施例】
加工用素材としてシリコン製円盤（外径３２０ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ）を用意し、この素材円盤から内周径２００．０ｍｍ、外周径３００．０ｍｍのリング部材を加工する際の所要時間を、従来型砥石を用いた従来法と本発明にかかる砥石を用いた本発明の方法とで比較した。
【００４７】
「比較例」（従来の加工方法）
図７に示した従来法の操作手順に準拠し、φ２０ｍｍ、粒度＃１７０、メタルボンドのＳＤダイヤモンド砥石を工具として用い、工具回転数７０００ｒｐｍ、一回の切込み量０．１ｍｍ、送り速度４００ｍｍ／ｍｉｎの条件下に素材円盤の荒加工を実施した。
続いて、上記と同様の操作手順で、φ２０ｍｍ、粒度＃１７０、メタルボンドのＳＤダイヤモンド砥石を工具とし、回転数７０００ｒｐｍ、一回の切込み量０．０５ｍｍ、送り速度４００ｍｍ／ｍｉｎの条件に仕上加工を行った。
上記荒加工に要した時間は１２４ｍｉｎ（約２．１時間）、仕上加工に要した時間は８６ｍｉｎ（約１．４時間）で、加工完了までに約２１０ｍｉｎ（約３．５時間）を要した。
【００４８】
「実施例」（本発明の加工方法）
図１に示したのとほぼ同じ構造の本発明の砥石を用い、図５に示した操作手順で、工具回転数１５００ｒｐｍ、切込み０．１ｍｍ、送り速度１．０ｍｍ／ｍｉｎの条件下に前記素材円盤３０枚を連続して加工した。
加工完了までに要した時間は３０枚の平均で、１枚当たり８ｍｉｎ（約０．１３時間）であった。
また、いずれの製品もサイズ誤差がほとんどなく品質良好であった。
本発明の砥石を用いた加工方法では従来品砥石を用いた方法に比べて加工時間が約１／２６に短縮されることが認められた。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明のリング状部材の加工用砥石は、同心円状に配列した内外２周刃構造を有するため、リング形状の内外周を同時に加工することができ、垂直方向切込み動作のみでリング状部材の形状を、短時間に、精度良く形成することができる。
【００５０】
また、円盤状台金部が第一乃至第三の台金部に分割され、第二の台金部に内周刃が、また第三の台金部に外周刃が形成されている場合には、砥石の刃が破損した場合等、容易に交換することができる。 また、砥石下部に切欠きが設けられ、しかもほぼ等間隔に分割され、その切欠き幅が広いことにより、被加工物と砥石面との接触面積を減らして研削時の加工抵抗を減少させることができる。
更に、内外周刃の側面部分にテーパを設けて被加工物との接触面積を縮小し、研削時の加工抵抗を更に減少させているため、研削代や発熱が少なく砥石の研削性や耐久性に優れる。
また、冷却媒体を供給する冷却媒供給用貫通孔が設けられている場合には、効率的に、しかも容易に、外周刃及び内周刃に冷却媒体を供給することができる。
【００５１】
また、本発明の上記砥石を用いたリング状部材の加工方法は、一回の切込み動作毎に砥石を所定高さに引上げながら冷却媒体による洗浄を行うため、研削粉が除去されると共に内外周刃先端部の過熱も防止されるため、精度の良いリング状部材を加工形成することができる。
【００５２】
更に、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法は、前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給するため、冷却媒体を供給するための構成が簡易になると共に、冷却媒体を内周刃、外周刃に容易に供給することができる。
【００５３】
また、本発明にかかるリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法は、前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給するため、冷却媒体を内周刃、外周刃に、容易にしかも効率的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリング状部材の加工用砥石の一実施形態を示した図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】図１（ｂ）でのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１（ｃ）での、Ｂ部分の部分拡大図である。
【図４】一実施形態における砥石の外周刃、内周刃の厚み方向の断面図である。
【図５】本発明にかかる加工形成方法の一実施形態を説明するための概略図である。
【図６】図６は、リング状部材の加工用砥石を示す上面図である。
【図７】図７は、図６のＩ−Ｉ断面図である。
【図８】図８は、図６の底面図である。
【図９】図９は、リング状部材の加工用砥石を示す図であって、左右対称なため左側部分を示した断面図である。
【図１０】フォーカスリング形成用シリコン素材の素材（ワーク）の一例を示す図、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１１】従来のリング状部材の加工用砥石及びそれを利用した加工方法を説明するための概略図であって、（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。
【符号の説明】
１ 砥石
２ 台金部
３ 砥石部
４ 外周刃
４ａ 外周刃内壁面
４ｂ 外周刃外壁面
４ｃ 外周刃先端部
４ｄ 外周刃付根部
５ 内周刃
５ａ 内周刃外壁面
５ｂ 内周刃内壁面
５ｃ 内周刃先端部
５ｄ 内周刃付根部
６ 回転軸
７ 切欠き
８ 冷却媒体供給用貫通孔
９ テーパ部
１０ シリコンワーク
１１ リング状部材
２０ 冷却媒体供給用貫通孔
２１ 冷却媒体受け板
２１Ａ 冷却媒体受け板
２１Ｂ 冷却媒体受け板
６１ 砥石
Claims (8)
- 上面に回転軸を有する円盤状台金部と、前記台金部の下面側に固着され円周状に配列された所定厚さの研削刃を有する砥石部とからなるリング状部材の加工用砥石であって、前記砥石部が、同心２列に配列した外周刃と内周刃の研削刃からなり、前記外周刃と内周刃には、夫々、周方向に等間隔に複数の切欠きが形成されたリング状部材の加工用砥石において、
前記円盤状台金部が、回転軸を有する第一の台金部と、前記第一の台金部に取り付けられた、前記内周刃が下面に設けられたリング形状の第二の台金部と、前記第二の台金部に取り付けられた、前記外周刃が下面に設けられたリング形状の第三の台金部とを備え、
前記円盤状台金部には、外周刃及び内周刃より発生する熱を除去するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給用貫通孔が、該内周刃の内側に周方向に複数設けられていると共に、該内周刃の外側であって該外周刃の内側に周方向に複数設けられ、
前記円盤状台金部の上面を流れる冷却媒体を受けて、前記冷却媒体供給用貫通孔に該冷却媒体を供給する冷却媒体受け板が、円盤状台金部の上面に設けられ、
前記冷却媒体受け板は、リング状に形成された第一の冷却媒体受け板、およびリング状に形成された第二の冷却媒体受け板により構成され、
前記第一の冷却媒体受け板が、内周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側であって、かつ該冷却媒体供給用貫通孔に該第一の冷却媒体受け板の底板の一部が臨んで設けられ、前記第二の冷却媒体受け板が、内周刃の外側であって外周刃の内側に設けられた冷却媒体供給用貫通孔の外側に設けられていることを特徴とするリング状部材の加工用砥石。 - 前記外周刃、内周刃の夫々に形成された切欠きの個数が６乃至１６個であり、切欠きの合計長さが、夫々の刃の厚み中心線での全周長の４０乃至６０％であることを特徴とする請求項１に記載されたリング状部材の加工用砥石。
- 前記外周刃の内壁面と前記内周刃の外壁面がいずれも垂直面であるとともに刃の先端部厚さが付け根部厚さに比べて薄くなるように夫々の対向側壁面がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたリング状部材の加工用砥石。
- 前記外周刃と内周刃の先端部厚さが付け根部の厚さの４０乃至６０％であることを特徴とする請求項３に記載に記載されたリング状部材の加工用砥石。
- 前記冷却媒体供給用貫通孔が、円盤状台金部の中心に対向して径の長い長孔であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のリング状部材の加工用砥石。
- 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石を用いた、リング状部材の加工形成方法において、
前記砥石の研削刃を素材の加工面上の所定位置に配置当接させ、続いて、前記研削刃を回転させると共に加工始点から所定深さまで移動させて切り込む工程と、前記切り込み終了後、前記砥石を素材面との当接高さ以上まで上昇させると共に、前記上昇途中において冷却媒体供給用貫通孔から冷却媒体を流すことにより研削屑を洗浄除去する工程と、砥石を再度降下させて、前段階で切り込んだ位置より更に深い所定の深さまでの切り込みを行う工程とを備え、
総切り込み量が素材厚みを超えるまでその工程を繰り返すことを特徴とするリング状部材の加工形成方法。 - 請求項１乃至請求項５いずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法において、
前記円盤状台金部の上面中心部に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の中心部から外周部に拡散させ、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給することを特徴とするリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法。 - 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載されたリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法において、
前記円盤状台金部の上面であって、前記リング状に形成された第一の冷却媒体受け板の内側、および前記リング状に形成された第二の冷却媒体受け板の内側に冷却媒体を供給し、前記円盤状台金部の回転によって、冷却媒体を円盤状台金部の上面の外周方向に拡散させ、第一、二の冷却媒体受け板で冷却媒体を受けて、冷却媒体供給用貫通孔を介して冷却媒体を内周刃、外周刃に供給することを特徴とするリング状部材の加工用砥石の冷却媒体供給方法。
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