JP6250435B2

JP6250435B2 - 両頭平面研削法

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Publication number: JP6250435B2
Application number: JP2014034825A
Authority: JP
Inventors: 篤志芝中
Original assignee: Koyo Machine Industries Co Ltd
Current assignee: JTEKT Machine Systems Corp
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: TWI641449B; KR20150101421A; KR102241071B1; CN104858736B; TW201544246A; CN104858736A; JP2015160250A

Description

本発明は、ワークを両頭平面研削する両頭平面研削法に関するものである。

横型両頭平面研削盤において、シリコンウェーハ等の薄板状ワークの両側面を研削する際には、一対の静圧パッドによりワークを板厚方向の両側から静圧支持した状態で、そのワークをキャリアにより回転させながら、ワークの両面を一対の研削砥石により所定厚さに研削する。

真空吸着式の搬入出手段を用いてキャリアに対してワークを搬入出する場合には、一方の静圧パッドによるワークの真空吸着を経て、搬入出手段と一方の静圧パッドとの間でワークの受け渡しを行う（特許文献１）。

例えば、研削後のワークをキャリアから機外に排出する場合には、両静圧パッドからの静圧水の供給を停止すると同時に、一方の静圧パッドによりワークを真空吸着してワークを一方の静圧パッドに一旦固定する。次いでキャリアと他方の静圧パッドとの間に搬出手段を挿入し、この搬出手段と一方の静圧パッドとによりキャリア内のワークを両側から挟んだ後、その状態で一方の静圧パッドから搬出手段へとワークの受け渡しを行う。

特開２０１３−２１５８１３号公報

このような従来の搬入出方法では、ワークを一方の静圧パッドに真空吸着した際に、その吸着力によりワークが一方の静圧パッド側に強く押し付けられるため、ワークの被吸着面側に打痕や欠けが発生するという問題がある。

仮にワークに打痕や欠けが発生しても、ワークの機内への搬入時又はそれ以前であれば、研削工程においてその打痕や欠けを除去できるが、研削後のワークの搬出時に打痕や欠けが発生すれば、それが直ちにワークの不良品に直結することとなる。

また一方の静圧パッドにワークを真空吸着する場合には、真空ポンプを含む真空ライン等の設備が必要であり、設備コストがアップするという問題がある。更にワークの真空吸着時に真空ラインに研削水や静圧支持用の静圧水が混入して、その研削水や静圧水によって真空ラインの圧力センサや真空ポンプが損傷又は破損する等の惧れがあり、その保全・管理にコストと手間を要するという欠点がある。

このようなワークの打痕や欠けの防止策として、レギュレータにより真空吸着力を弱めて、弱い真空吸着力でワークを吸着することが考えられる。しかし、静圧パッドの保持面にワークが直接接触する限りは、真空吸着力を弱めても、ワークの打痕や欠けを完全に防止することはできない。

また打痕や欠けに対する別の防止策としては、真空吸着を使用せずに水の表面張力を利用することが考えられる。しかし、この方法は、ワークの搬入時には水の表面張力を用いることができない上に、静圧パッドによるワークの吸着を確認することが困難であり、ワークのノッチ部とキャリアの係合部との嵌合の成否を判断するために真空式のセンサを別途設ける必要がある。従って、真空吸着を採用していないにも拘わらず、依然として真空ラインを排除できないという問題がある。更に静圧パッドによりワークを吸着できないため、タイマーを設けてワークの吸着完了を時間的に担保することとなり、依然としてリスクの大きい方法とならざるを得ない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ワークの受け渡しの際の静圧パッドによるワークの損傷を防止できると共に、静圧パッド側でのワークの保持を容易に確認でき、しかも設備コスト、管理・保全コストを低減できる両頭平面研削法を提供することを目的とする。

本発明は、前進保持位置に配置された一対の静圧パッドのポケット部から該ポケット部を取り囲むランド部へと流れる静圧液体によりキャリア内の薄板状のワークを静圧支持して、前記キャリアにより前記ワークを回転させながら、一対の研削砥石により前記ワークの両面を研削する両頭平面研削法において、研削前の前記ワークの搬入に際しては、搬入手段により吸着された前記ワークを前記キャリアに挿入して前記前進保持位置の前記一方の静圧パッドに当て、前記一方の静圧パッドと前記搬入手段とにより前記ワークを挟んだ状態で前記一方の静圧パッドの前記ランド部に配置された噴射孔から前記ワーク側に気体を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって前記ワークを前記一方の静圧パッド側に非接触で吸引保持し、研削後の前記ワークの搬出に際しては、前記ワークの研削終了後に前記前進保持位置の前記各静圧パッドへの静圧液体の供給を停止し、該両静圧パッドにより静圧液体を介して前記ワークを挟んだ状態で前記一方の静圧パッドの前記噴射孔から気体を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって前記ワークを前記一方の静圧パッド側に非接触で吸引保持し、その状態で搬出手段により前記ワークを吸着して搬出するものである。

前記一方の静圧パッド側での前記ワークの吸引保持と略同時又は吸引保持と相前後して前記搬入手段による真空吸着を解除することもある。

他方の前記静圧パッドを前記前進保持位置に前進させて前記両静圧パッドにより前記ワークを両側から挟み、前記一方の静圧パッドからの気体の噴射を解除した後、前記両静圧パッドに静圧液体を供給して前記ワークを静圧支持してもよい。

前記一方の静圧パッドによる前記ワークの吸引保持と略同時又は吸引保持と相前後して前記他方の静圧パッドから静圧液体を供給し、前記他方の静圧パッドと前記ワークとの間の静圧液体の表面張力の影響をなくすと共に前記ワークを前記一方の静圧パッド側へと押圧することが望ましい。前記搬出手段による前記ワークの真空吸着と略同時又は真空吸着と相前後して前記一方の静圧パッドによる吸引保持を解除し、該一方の静圧パッドから静圧液体を供給して前記ワークを前記一方の静圧パッドから離すことが望ましい。

本発明によれば、ワークの受け渡しの際の静圧パッドによるワークの損傷を防止できると共に、静圧パッド側でのワークの保持を容易に確認でき、しかも設備コスト、管理・保全コストを低減できる利点がある。

本発明の第１実施形態を示す横型両頭平面研削盤の概略断面図である。同側面図である。同静圧パッドの正面図である。同噴射孔の形状を示す断面図である。同流体の噴射によるベルヌーイ効果の説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。同動作説明図である。本発明の第２実施形態を示す静圧パッドの概略側面図である。本発明の第３実施形態を示す静圧パッドの概略説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。図１、図２は本発明を採用した横型両頭平面研削盤を例示する。この横型両頭平面研削盤は、図１、図２に示すように、左右に相対向して配置され且つシリコンウェーハ等の薄板状のワークＷを静圧支持する左右一対の静圧パッド１，２と、各静圧パッド１，２の下部側の切り欠き部３，４に対応して左右方向の軸心廻りに回転自在に配置され且つ静圧パッド１，２により保持されたワークＷの左右の両側面を研削する左右一対の研削砥石５，６と、静圧パッド１，２により静圧支持されたワークＷを中心廻りに回転させるキャリア７と、静圧パッド１，２間のキャリア７にワークＷを搬入出する搬入出手段８，９とを備えている。

静圧パッド１，２はワークＷの近傍の前進保持位置Ｘ１（研削位置）とワークＷから後退する後退位置Ｘ２との間で左右方向に移動自在である。そして、各静圧パッド１，２は前進保持位置Ｘ１ではワークＷと対向する静圧支持面１０，１１側に供給される静圧水等の静圧流体（以下、静圧水という）を介してワークＷを静圧支持し、また一方の静圧パッド２はワークＷ側に略垂直に圧縮空気等の流体（以下、圧縮空気という）を噴射してそのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によりワークＷを非接触で吸引保持するようになっている。

なお、以下の記載では、簡略化を図る都合上、横型両頭平面研削盤を前提にして、一方の静圧パッド２を右静圧パッドとし、他方の静圧パッド１を左静圧パッドとして説明するが、一方、他方は左右逆でもよい。

静圧パッド１，２の静圧支持面１０，１１には、図３に示すように、静圧水が供給される複数個のポケット部１２，１３と、この各ポケット部１２，１３を取り囲むランド部１４，１５と、ランド部１４，１５を通過した静圧水を外側へと排出する排出溝１６，１７とが分散して設けられている。

なお、図３では排出溝１６，１７に対して複数個のポケット部１２，１３、ランド部１４，１５により構成される静圧支持部の面積が大になっているが、逆に複数個の静圧支持部に対して排出溝１６，１７の面積が大であってもよい。

一対の静圧パッド１，２の内、右静圧パッド２には、図１〜図３に示すように、ワークＷ側へと所定圧力の圧縮空気を略垂直に噴射して、そのときの圧縮空気のベルヌーイ効果により発生する負圧によってワークＷを右静圧パッド２側に非接触で吸引保持するための噴射孔１８が複数設けられている。

この噴射孔１８はランド部１５の頂面である静圧支持面１１に略垂直に形成され、右静圧パッド２の外周部分に周方向に複数個、例えば６個が略等配に設けられている。６個の噴射孔１８の内、少なくとも１個の噴射孔１８ａは、図２、図３に示すように、キャリア７が基準停止位置に停止したときに、ワークＷのノッチ部１９と係合するキャリア７の係合部２０の近傍に対応して配置されている。

この各噴射孔１８の形状、構造としては、図４（ａ）に示すように内周が略同径の直円筒面状としたもの、図４（ｂ）に示すように開口端側に絞部１８ｃを設けたもの等が考えられる。

図４（ａ）の噴射孔１８はワークＷに対して略垂直に圧縮空気を噴射できるため、噴射後の圧縮空気の流れが単純であり、ベルヌーイ効果による負圧を効果的に発生させることができる。しかし、圧縮空気の圧力及び流量等によっては、図４（ｂ）のような形状にしてもよいし、これら以外のものを採用してもよい。

なお、ワークＷの吸引保持に必要な噴射孔１８の数は、ワークＷの大きさ等を考慮して適宜決定すればよいが、概ね等配に少なくとも３個程度設けることが望ましい。また噴射孔１８相互間の間隔に多少のバラツキがあってもよい。噴射孔１８は直径１〜５ｍｍ程度が適当であるが、非接触でのワークＷの吸引保持が可能である限りは、直径１〜５ｍｍよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

各静圧パッド１，２のポケット部１２，１３は開閉弁等の開閉制御手段２１，２２を介して静圧水供給源（静圧流体供給源）２３に接続されている。各噴射孔１８は開閉弁等の開閉制御手段２４を介して加圧ポンプ等の圧縮空気供給源（流体供給源）２５に接続され、また噴射孔１８と開閉制御手段２４との間には流量センサ２６又は圧力センサ２７が設けられている。

研削砥石５，６はカップ型等であって、左右方向の砥石軸（図示省略）の先端に設けられ、前進端Ｙ１と後退端Ｙ２との間で左右方向に移動し、前進端Ｙ１側での前進時にワークＷを研削するようになっている。

キャリア７は、図２に示すように、内周にキャリア孔２９が略同心状に形成され且つワークＷよりも薄い薄板状のキャリア板３０と、このキャリア板３０の外周部を保持するキャリアリング３１とを備え、周方向に複数個の支持ローラ２８によりワークＷの中心廻りに回転自在に保持されている。ワークＷはキャリア孔２９に対して嵌脱自在である。キャリア板３０には、キャリア孔２９内に突出する係合部２０が設けられている。

キャリアリング３１はキャリア孔２９と略同心状であり、その内周側に駆動ギア３２が噛合されている。駆動ギア３２は右静圧パッド２の通孔３３に挿通された駆動軸３４を介して図外の駆動源により駆動される。

搬入出手段８，９は、図１に示すように、左右方向及び前後方向に移動自在に設けられた可動枠３６と、この可動枠３６に別々に上下動自在に設けられた搬入手段８及び搬出手段９とを備え、その搬入手段８、搬出手段９は吸着カップ３７，３８によりワークＷを吸着してキャリア７に対するワークＷの搬入出を行うようになっている。

搬入手段８は可動枠３６に上下、前後にフローティング可能に支持されており、キャリア７側に接近したときにローラ等の案内手段４０により案内されて、吸着カップ３７に吸着されたワークＷがキャリア７のキャリア孔２９に略一致すべくフローティングするようになっている。

なお、吸着カップ３７，３８は真空吸着時にワークＷを損傷しないように適度な弾性を有し、ワークＷの略中央部に対応して１個又は複数個（例えば３個程度）設けられている。搬入手段８と搬出手段９は、搬入手段８によるワークＷの搬入時には搬出手段９が上昇し、搬出手段９によるワークＷの搬出時には搬入手段８が上昇する等、互いに作業に支障のない退避位置に退避するようになっている。搬入手段８は可動枠３６に対してフローティングせずに昇降するように設けてもよい。

次に図５の説明図、図６〜図１７の動作説明図とを参照しながら、横型両頭平面研削盤によりワークＷの両側面を研削する両頭平面研削法において、研削前のワークＷを搬入する搬入工程から、ワークＷを研削する研削工程を経て、研削後のワークＷを搬出する搬出工程までの研削サイクルについて説明する。

ワークＷの機内への搬入出に際して受け渡し時に、ワークＷがキャリア７に対して傾斜すれば、ワークＷがキャリア７から抜けて脱落する惧れがある。そのためワークＷの受け渡しに際しては、右静圧パッド２の各噴射孔１８からワークＷ側へと圧縮空気を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧を利用してワークＷを非接触で右静圧パッド２側に吸引保持することにより、ワークＷのキャリア７からの脱落を防止する。

即ち、図５に示すように、噴射孔１８から圧縮空気をワークＷ側へと略垂直にａ矢示方向に供給すると、その圧縮空気は右静圧パッド２とワークＷとの間の小さい隙間を経て外周側の略全周に拡散しながらｂ矢示方向へと流れる。

このとき噴射孔１８内の圧縮空気の流速Ｖ１に対して、右静圧パッド２とワークＷとの間の隙間を経て外側へと流れる圧縮空気の流速Ｖ２が大になるように、噴射孔１８の孔径、右静圧パッド２とワークＷとの隙間、圧縮空気の圧力（流量）を適宜設定しておけば、右静圧パッド２とワークＷとの間を通過する圧縮空気のベルヌーイ効果により、噴射孔１８を取り囲む点線領域の負圧発生部ｃに負圧が発生し、その負圧発生部ｃの負圧によりワークＷを右静圧パッド２側に吸引することができる。

また右静圧パッド２とワークＷとの間にはその隙間分に相当する圧縮空気の流れがあるため、ワークＷは右静圧パッド２に対して非接触状態となる。

従って、ワークＷを非接触状態で吸引保持することにより、ワークＷを右静圧パッド２に固定することが可能であり、受け渡し時のワークＷの脱落を防止できると共に、吸引保持によるワークＷの打痕、その他の損傷を防止することができる。

図６はワークＷを搬入する前の状態を示し、左右の研削砥石５，６は後退端Ｙ２に、左静圧パッド１は後退位置Ｘ２に、右静圧パッド２はキャリア７の近傍の前進保持位置Ｘ１に夫々位置している。

そこで、研削前のワークＷを機内に搬入して静圧パッド１，２間のキャリア７に装着する際には、先ず搬入手段８の吸着カップ３７でワークＷを真空吸着した後、その搬入手段８をキャリア７と左静圧パッド１との間へと進入させて、図７に示すように、ワークＷをキャリア７のキャリア孔２９の軸芯上に対向させる。そして、搬入手段８をキャリア７側へと移動させて、図８に示すように、ワークＷをキャリア７のキャリア孔２９に挿入する。

このときキャリア７は、図２に示すように、その係合部２０が所定位置に位置すべく基準停止位置に位置決めされており、またワークＷはそのノッチ部１９がキャリア７の係合部２０に対応するように位置決めされた状態で吸着されているため、搬入手段８をキャリア７側へと移動させることにより、ワークＷのノッチ部１９をキャリア７の係合部２０に係合させることができる。

ワークＷがキャリア孔２９に挿入されると、そのワークＷを前進保持位置Ｘ１にある右静圧パッド２に当接させて、図８に示すように、右静圧パッド２と搬入手段８との間でキャリア７内のワークＷを両側から挟み、その後に右静圧パッド２の噴射孔１８からワークＷ側に圧縮空気を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって右静圧パッド２側にワークＷを非接触で吸引保持する。

なお、右静圧パッド２によりワークＷを非接触で吸引保持した場合には、右静圧パッド２とワークＷとの間隙が僅かであるため、作図の便宜上、図８では右静圧パッド２とワークＷとが接触状態で記載し、これに「吸引保持」及び「非接触」を付記することにより、ワークＷの非接触での吸引保持状態を示している。以下においても同様である。

各噴射孔１８は右静圧パッド２の外周部分に略等配に複数個、例えば６個あり、その各噴射孔１８から噴射する圧縮空気のベルヌーイ効果によりワークＷの外周部の略全周を略均等に右静圧パッド２側へと吸引するため、ワークＷの外周側を右静圧パッド２に固定できる。

また右静圧パッド２がワークＷを吸引保持すれば、噴射孔１８から噴射する圧縮空気の圧力が上昇し流量が低下するため、その流量、圧力の変化によって流量センサ２６又は圧力センサ２７によりワークＷの吸引保持状況を容易に確認することができる。

ワークＷをキャリア７に挿入する際に、搬入手段８に吸着されたワークＷのノッチ部１９をキャリア７の係合部２０に対応させて嵌め込む必要があり、この部分が最も挿入し難いが、ノッチ部１９の近傍にも噴射孔１８ａがあるため、流量センサ２６又は圧力センサ２７によりノッチ部１９の挿入状況を直ちに確認できる。

即ち、ワークＷのノッチ部１９とキャリア７の係合部２０とがズレてワークＷが係合部２０に乗り上げた場合には、ワークＷと右静圧パッド２との間にキャリア７の厚さ分の隙間が生じ、その部分ではワークＷがない状態となる。そのため噴射孔１８ａから抵抗なく圧縮空気が噴射されることとなり、流量センサ２６又は圧力センサ２７によりノッチ部１９の嵌合の成否を容易に確認することができる。

仮にノッチ部１９が係合部２０に乗り上げた状態であれば、流量センサ２６又は圧力センサ２７がワークＷの吸引保持を確認できないので、キャリア７を一定角度ずつ回転させながら挿入動作を継続する。このときワークＷは搬出手段９側で真空吸着された固定状態にあるため、ノッチ部１９と係合部２０とのズレ分だけキャリア７が回転すれば、ノッチ部１９が係合部２０に一致してワークＷをキャリア７内に嵌め込むことができる。

ワークＷがキャリア７内に嵌合すれば、ワークＷの全体が右静圧パッド２に非接触で吸引保持されることとなり、流量センサ２６又は圧力センサ２７の出力が変化するためワークＷの吸引保持を確認できる。

なお、キャリア７を回転させても、流量センサ２６又は圧力センサ２７がワークＷの吸引保持を確認できなければ、ワークＷ側に損傷がある等、ノッチ部１９と係合部２０との位置ズレ以外に原因があるので、自動サイクルを停止して作業者に異常を報知する。

ワークＷが右静圧パッド２に吸引保持されると、その吸引保持の確認と略同時又は吸引保持の確認に相前後して搬入手段８によるワークＷの真空吸着を解除し、図９に示すように搬入手段８を機外に退避させる。

このように研削前のワークＷの搬入に際しては、搬入手段８の吸着カップ３７と右静圧パッド２とによってワークＷを挟んだ状態において、右静圧パッド２による非接触での吸引保持を経て、搬入手段８から右静圧パッド２へと受け渡すことにより、キャリア７内でワークＷが傾斜して脱落するようなことはない。また搬入手段８が機外に退避しても、ワークＷが右静圧パッド２から脱落するようなこともない。しかも、ワークＷを右静圧パッド２側に吸引し保持しているにも拘わらず、右静圧パッド２によるワークＷの損傷を防止できる。

搬入手段８が機外へ退避すると、図１０に示すように、左静圧パッド１を前進保持位置Ｘ１へと前進させてワークＷを一対の静圧パッド１，２により両側面から挟んだ後、右静圧パッド２の噴射孔１８からの圧縮空気の噴射を停止して吸引保持を解除する。この状態では、キャリア７内のワークＷは、図１０に示すように一対の静圧パッド１，２により両側から挟まれた状態にあるため、キャリア７内で傾斜してキャリア７から脱落するようなことはない。

一対の静圧パッド１，２によりワークＷを挟んだ後、図１１に示すように、各静圧パッド１，２からワークＷ側へと静圧水を供給して、静圧水を介してワークＷを両側から静圧支持する。そして、静圧支持状態のワークＷをキャリア７と一体に回転させながら、図１２に示すように、一対の研削砥石５，６を研削位置から前進端Ｙ１へと順次研削前進させて、各研削砥石５，６によりワークＷの両側面を研削する。

ワークＷの研削が完了すると、図１３に示すように、左右の研削砥石５，６を後退端Ｙ２まで後退させ、次いでキャリア７の回転を停止させる。このときキャリア７は基準停止位置に停止させる。これは次のワークＷのキャリア７に対する挿入を容易にするためである。そして、キャリア７が基準停止位置に停止すると、両静圧パッド１，２からの静圧水の供給を停止してワークＷの静圧支持を解除する。このときワークＷと両側の静圧パッド１，２との間には水が介在し、その水の表面張力によりワークＷが両側の静圧パッド１，２に付着した状態にある。

各静圧パッド１，２からの静圧水の供給停止と略同時又は供給停止と相前後して、右静圧パッド２の噴射孔１８から圧縮空気をワークＷ側へと噴射し、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって、図１４に示すように、両静圧パッド１，２間のワークＷを右静圧パッド２側に非接触で吸引保持する。

従って、ワークＷは右静圧パッド２に固定状態にあるので、その後に左静圧パッド１が後退位置Ｘ２へと後退しても、キャリア７内の研削後のワークＷが傾斜して脱落するようなことはない。またワークＷを右静圧パッド２に固定するにも拘わらず、圧縮空気を介して右静圧パッド２側にワークＷを吸引保持しており、ワークＷが右静圧パッド２に非接触状態であるため、ワークＷの損傷を防止することができる。

ワークＷが右静圧パッド２側に吸引保持されると、流量センサ２６又は圧力センサ２７が圧縮空気の流量又は圧力の変化により、右静圧パッド２によるワークＷの吸引保持を確認することができる。

また右静圧パッド２側へのワークＷの吸引保持と略同時又は吸引保持と相前後して、図１４に示すように、左静圧パッド１から静圧水をワークＷ側に供給する。この静圧水の供給によって、左静圧パッド１との間で静圧水、研削水等の水の表面張力がワークＷに対して及ぼす影響がなくなり、またワークＷを右静圧パッド２側へと押し付けてその吸引保持を補助する。

そのため左静圧パッド１からのワークＷの分離が容易であり、また圧縮空気を噴射したときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって、ワークＷを右静圧パッド２側に確実に吸引することができる。従って、研削後のワークＷを右静圧パッド２により迅速に吸引保持でき、研削サイクルを短縮することが可能である。また静圧水を利用しているため、表面張力の解除用として専用の機器を設ける必要がない。

右静圧パッド２によりワークＷを吸引保持した後に、図１４に二点鎖線で示すように、左静圧パッド１を前進保持位置Ｘ１から後退位置Ｘ２へと後退させる。この左静圧パッド１の後退に際しても、左静圧パッド１から静圧水を供給することによって、左静圧パッド１との間の水の表面張力によりワークＷが右静圧パッド２から外れたりすることがなく、右静圧パッド２によるワークＷの吸引保持を確実に維持することができる。なお、表面張力の影響を無視できる位置まで左静圧パッド１が後退した時点で、左静圧パッド１からの静圧水の供給を停止する。

次に左静圧パッド１が後退位置Ｘ２へと後退すれば、図１５に示すように、搬出手段９をキャリア７と左静圧パッド１との間に挿入する。そして、搬出手段９をワークＷ側へと移動させて、図１６に示すように、右静圧パッド２側に非接触で吸引保持状態にあるワークＷに搬出手段９の吸着カップ３８を当接させて、この搬出手段９と右静圧パッド２とによりワークＷを両側から挟んだ後、右静圧パッド２から搬出手段９へとワークＷの受け渡しを行う。

搬出手段９の吸着カップ３８を当接させるときには、右静圧パッド２に対して非接触状態にあるワークＷが、吸着カップ３８の当接時の衝撃、圧力等により右静圧パッド２に直接接触しないような位置で搬出手段９の移動を停止させて位置決めする。

このワークＷの受け渡し時には、図１７に示すように、右静圧パッド２の噴射孔１８からの圧縮空気の噴射を停止してワークＷの吸引保持を解除する。そして、この吸引保持の解除と略同時又は吸引保持の解除と相前後して、搬出手段９の吸着パッド３８によりワークＷを真空吸着する。そのため右静圧パッド２と搬出手段９との間でワークＷを容易且つ確実に受け渡すことができる。

また右静圧パッド２による吸引保持の解除と略同時又は吸引保持の解除と相前後して、図１８に示すように右静圧パッド２からワークＷ側に静圧水を供給し、搬出手段９を左静圧パッド１側へと移動させてワークＷをキャリア７から抜き取り、機外へと搬出する。

このように右静圧パッド２からワークＷ側に静圧水を供給しながら、ワークＷをキャリア７から抜き取ることにより、右静圧パッド２とワークＷとの間の表面張力の影響がなくなり、ワークＷを右静圧パッド２から容易に分離できる。従って、研削後の薄いワークＷでも、その損傷を確実に防止できると共に、研削のサイクルタイムを短縮することができる。

なお、右静圧パッド２からの静圧水の供給は、ワークＷと右静圧パッド２との間の表面張力の影響がなくなるまで続け、その後に供給を停止する。

研削後のワークＷの搬出が終了すれば、同様の動作を順次繰り返しなから、各ワークＷを順次研削する。

このように右静圧パッド２の噴射孔１８からワークＷ側へと圧縮空気を噴射したときのベルヌーイ効果により発生する負圧を利用して、右静圧パッド２との間に隙間を開けた非接触状態でワークＷを右静圧パッド２側に吸引保持するため、ワークＷの打痕、吸着痕、欠けその他の損傷の発生を確実に防止できる。

また右静圧パッド２の噴射孔１８から圧縮空気を噴射してワークＷを吸引保持するため、噴射孔１８から流量センサ２６、圧力センサ２７等への研削水や静圧水の混入を防止でき、その混入による流量センサ２６、圧力センサ２７の破損の心配がない。また真空ポンプを含む真空ラインが不要であるため、設備コストを削減できる上に、それらの設備機器類の保全等の手間を減らすことができる。

更に右静圧パッド２の噴射孔１８から圧縮空気を噴射してワークＷを吸引保持しており、圧縮空気の流量や圧力の変化を流量センサ２６、圧力センサ２７で検出することにより、ワークＷの吸引保持の有無を容易に把握することができるため、確実なワークＷの受け渡しができる。

ワークＷをキャリア７に挿入するに際して、ワークＷのノッチ部１９とキャリア７の係合部２０とが干渉してワークＷをキャリア７に挿入できない場合には、キャリア７を回転させるが、そのときにワークＷのノッチ部１９とキャリア７の係合部２０とが接触して回転する。しかし、右静圧パッド２により非接触状態でワークＷを吸引保持する方式の場合には、右静圧パッド２とワークＷとの間に隙間があるため、従来の右静圧パッド２によるワークＷの真空吸着に比較して、ワークＷのノッチ部１９とキャリア７の係合部２０との接触力を小さくでき、ノッチ部１９の衝撃や摩耗が減少し、ノッチ部１９の寿命を伸ばすことができる。

図１９は本発明の第２の実施形態を例示する。この実施形態では、右静圧パッド２の研削砥石６用の切り欠き部４の周縁部に周方向に複数、例えば３個の噴射孔１８が略等配に配置されており、右静圧パッド２の外周部分には噴射孔１８が配置されていない。

この場合にも、噴射孔１８から所定圧力の圧縮空気を噴射することによって、ワークＷを右静圧パッド２側に非接触状態で吸引保持することが可能である。従って、噴射孔１８の位置は右静圧パッド２の外周部分に限らず、研削砥石６用の切り欠き部４の周縁部に配置する等、他の部位に配置することも可能である。勿論、噴射孔１８は右静圧パッド２の外周部分と、切り欠き部４の周縁部との両方に設けてもよい。

なお、この場合にも、第１の実施形態と同様に係合部２０の近傍に噴射孔１８ａを設けることが望ましい。

図２０は本発明の第３の実施形態を例示する。この実施形態では、研削前のワークＷの搬入時には、第１の実施形態と同様に圧縮空気の噴射による吸引保持によりワークＷを右静圧パッド２に固定し、研削後のワークＷの搬出時には静圧水、研削水等の水の表面張力によりワークＷを右静圧パッド２に固定するようにしている。

即ち、研削前のワークＷの搬入時には、第１の実施形態と同様に右静圧パッド２の噴射孔１８からワークＷ側に圧縮空気を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって右静圧パッド２にワークＷを非接触状態で吸引保持する。

ワークＷの研削後は、右静圧パッド２及びワークＷが静圧水、研削水で濡れた状態にある。そこで、ワークＷの搬出に際しては、静圧水、研削水を停止させれば、図２０に示すように、その水の表面張力によりワークＷが右静圧パッド２に固定できることを利用して、ワークＷを右静圧パッド２に固定する。そして、搬出手段９によりワークＷを真空吸着した後に、第１の実施形態の場合と同様に、右静圧パッド２からワークＷ側に静圧水を供給して、ワークＷを右静圧パッド２から分離する。なお、左静圧パッド１を後退位置Ｘ２に退避させる場合には、左静圧パッド１から静圧水を供給する。

このようにすれば、圧縮空気の噴射によるワークＷの吸引保持は搬入時のみとなり、制御が容易である。また静圧水、研削水の供給を停止することによって直ちにワークＷを右静圧パッド２に固定できるため、ワークＷの両側面を平面研削する際のサイクルタイムの短縮が可能である。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、この実施形態では横型両頭平面研削盤について例示しているが、縦型の両頭平面研削盤でも同様に実施することができる。またワークＷはシリコンウェーハ等以外のものでもよい。

また実施形態では、一対の静圧パッド１，２の内、右静圧パッド２に噴射孔１８を設けて、この右静圧パッド２側にワークＷを吸引する場合を示しているが、左静圧パッド１に噴射孔１８を設けて、左静圧パッド１側にワークＷを吸引するようにしてもよい。

搬入手段８により吸着されたワークＷをキャリア７内に挿入して搬入手段８と右静圧パッド２とにより挟んだ後であれば、右静圧パッド２によるワークＷの吸引と略同時に搬入手段８によるワークＷの吸着を解除してもよいし、右静圧パッド２によるワークＷの吸引と相前後して搬入手段８によるワークＷの吸着を解除してもよい。

また左静圧パッド１から流体を供給して左静圧パッド１とワークＷとの表面張力を解除する場合、搬出手段９によるワークＷの真空吸着後に右静圧パッド２から流体を供給してワークＷを右静圧パッド２から離す場合に、その流体として静圧水等の静圧パッド流体を利用すれば、別途流体の供給設備を設ける必要がなく構造的に簡素化できるが、静圧水等の静圧流体以外の専用の流体を供給するようにしてもよい。

キャリア７内のワークＷを搬出手段９と右静圧パッド２とにより挟んだ後は、搬出手段９によるワークＷの吸着と略同時に右静圧パッド２によるワークＷの吸引を解除し、右静圧パッド２から静圧水を供給してもよいし、搬出手段９によるワークＷの吸着と相前後して右静圧パッド２によるワークＷの吸引を解除し、右静圧パッド２から静圧水を供給してもよい。

ワークＷの搬出時に右静圧パッド２に静圧水を供給する場合、通常の静圧支持用の静圧水の供給系統を利用して、その供給弁を経て供給するようにしてもよいし、静圧支持用の静圧水の供給系統とは別の供給系統から供給するようにしてもよい。また搬入手段８と搬出手段９は別々に設けてもよいし、一つで両者を兼用するようにしてもよい。

右静圧パッド２の噴射孔１８から噴射する流体は気体、例えば圧縮空気が適当であるが、圧縮空気以外の圧縮気体でもよい。また噴射孔１８の数、流体の流量、圧力は適宜変更することができる。一般的には、流体の設定圧を高くすれば流量が多くなり、ワークＷの吸引保持状態と非吸引状態とで流体の流量が大きくなり、流量センサ２６によるワークＷの吸引保持の有無を容易に把握することが可能である。

また噴射孔１８の孔径が小さい場合でも、噴射孔１８の数が多い方がその合計流量の変化が大きくなる傾向にある。従って、噴射孔１８の多い方が流体の設定圧を低くしても、その流量変化によって吸引保持の有無を容易に把握することができる。

複数の噴射孔１８に対する流体の供給、停止は共通の制御部で一括して制御するようにしてもよいし、個々の噴射孔１８毎に、又は複数の噴射孔１８を複数のグループに分けて制御するようにしてもよい。その場合、その供給、停止の制御方式に応じて一括して、個々に、又はグループ毎に流量センサ２６、圧力センサ２７等を設けてもよい。

１，２静圧パッド
７キャリア
５，６研削砥石
８搬入手段
９搬出手段
１８噴射孔
１９ノッチ部
２０係合部
２３静圧水供給源
２５流体供給源
２６流量センサ
２７圧力センサ
Ｗワーク

Claims

前進保持位置に配置された一対の静圧パッドのポケット部から該ポケット部を取り囲むランド部へと流れる静圧液体によりキャリア内の薄板状のワークを静圧支持して、前記キャリアにより前記ワークを回転させながら、一対の研削砥石により前記ワークの両面を研削する両頭平面研削法において、
研削前の前記ワークの搬入に際しては、搬入手段により吸着された前記ワークを前記キャリアに挿入して前記前進保持位置の前記一方の静圧パッドに当て、前記一方の静圧パッドと前記搬入手段とにより前記ワークを挟んだ状態で前記一方の静圧パッドの前記ランド部に配置された噴射孔から前記ワーク側に気体を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって前記ワークを前記一方の静圧パッド側に非接触で吸引保持し、
研削後の前記ワークの搬出に際しては、前記ワークの研削終了後に前記前進保持位置の前記各静圧パッドへの静圧液体の供給を停止し、該両静圧パッドにより静圧液体を介して前記ワークを挟んだ状態で前記一方の静圧パッドの前記噴射孔から気体を噴射して、そのときのベルヌーイ効果により発生する負圧によって前記ワークを前記一方の静圧パッド側に非接触で吸引保持し、その状態で搬出手段により前記ワークを吸着して搬出する
ことを特徴とする両頭平面研削法。
前記一方の静圧パッド側での前記ワークの吸引保持と略同時又は吸引保持と相前後して前記搬入手段による真空吸着を解除する
ことを特徴とする請求項１に記載の両頭平面研削法。
他方の前記静圧パッドを前記前進保持位置に前進させて前記両静圧パッドにより前記ワークを両側から挟み、前記一方の静圧パッドからの気体の噴射を解除した後、前記両静圧パッドに静圧液体を供給して前記ワークを静圧支持する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の両頭平面研削方法。
前記一方の静圧パッドによる前記ワークの吸引保持と略同時又は吸引保持と相前後して前記他方の静圧パッドから静圧液体を供給し、前記他方の静圧パッドと前記ワークとの間の静圧液体の表面張力の影響をなくすと共に前記ワークを前記一方の静圧パッド側へと押圧する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の両頭平面研削法。
前記搬出手段による前記ワークの真空吸着と略同時又は真空吸着と相前後して前記一方の静圧パッドによる吸引保持を解除し、該一方の静圧パッドから静圧液体を供給して前記ワークを前記一方の静圧パッドから離す
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の両頭平面研削法。