JP7227754B2

JP7227754B2 - 研削装置

Info

Publication number: JP7227754B2
Application number: JP2018232316A
Authority: JP
Inventors: 守川名
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2023-02-22
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: JP2020093338A

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を研削する研削装置に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいて、半導体ウェーハ等の板状の被加工物は、研削水が供給されつつ回転する研削砥石で研削されて所望の厚みに薄化される。そして、特許文献１に開示されているように、径方向においてセグメント砥石の配置位置を変えた研削ホイールを用いて被加工物を研削すると、被加工物の中心に接触するセグメント砥石が、周方向にセグメント砥石が円環状に均一に配置された研削ホイールと比べて少なくなるため、被加工物の中心を研削しすぎる事を防止できると共に加工熱の上昇を抑えて被加工物を均一な厚みに研削することが可能である。

特開２０１７－０４７５２０号公報

しかし、柔らかい材質の被加工物、即ち、例えば板状の樹脂を研削すると、セグメント砥石に十分に研削水が行きわたらないため、最も内側の各セグメント砥石の縁に研削屑（樹脂屑）が付着し、付着した研削屑により加工熱が蓄熱されたり、セグメント砥石の研削面とウェーハの被研削面との間に研削屑が入り込み被研削面が粗くなったり、被加工物を均一な厚みに研削できなかったりするという研削不良が発生する。

よって、径方向においてセグメント砥石の配置位置を変えた研削ホイールを用いて被加工物を研削する場合には、特に最も内側のセグメント砥石に研削屑が付着しないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、環状に配設され隣接するセグメント砥石間に隙間が設けられ、かつ隣接する該セグメント砥石が径方向に位置をずらされ階段状に配設された研削ホイールと、スピンドルの先端に接続したマウントの自由端面に該研削ホイールを装着し該スピンドルを回転させ被加工物を該セグメント砥石で研削する研削手段と、少なくとも該マウントの中心を貫通させ該マウントの自由端面中心に開口する研削水供給路と、を備えた研削装置であって、該マウントの中心と中心を一致させて該マウントの自由端面に装着され、該研削ホイールの中心に最も近い該セグメント砥石に向かって該研削水を放水する放水ノズルを備え、該放水ノズルは、該研削水供給路の開口から出る該研削水を受け入れる入口と、該マウントの中心を中心として等角度で複数形成された放水口と、該入口と該放水口とを内部で連通させる連通路と、を備え、該スピンドルの回転数と該研削水の供給量とを考慮して該研削ホイールにおける該放水口の位置を決定することにより、所定の回転数で回転する該スピンドルの遠心力を受け該放水口から該研削ホイールの径方向外側に向けて放水された所定量の該研削水が該研削ホイールの中心に最も近い該セグメント砥石に供給される研削装置である。

本発明に係る研削装置は、前記セグメント砥石の外側から研削水を供給する第２の研削水供給手段を備えると好ましい。

本発明に係る研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、環状に配設され隣接するセグメント砥石間に隙間が設けられ、かつ隣接するセグメント砥石が径方向に位置をずらされ階段状に配設された研削ホイールと、スピンドルの先端に接続したマウントの自由端面に研削ホイールを装着しスピンドルを回転させ被加工物をセグメント砥石で研削する研削手段と、少なくともマウントの中心を貫通させマウントの自由端面中心に開口する研削水供給路と、を備え、マウントの中心と中心を一致させてマウントの自由端面に装着され、研削ホイールの中心に最も近いセグメント砥石に向かって研削水を放水する放水ノズルを備え、放水ノズルは、研削水供給路の開口から出る研削水を受け入れる入口と、マウントの中心を中心として等角度で複数形成された放水口と、入口と放水口とを内部で連通させる連通路と、を備え、所定の回転数でスピンドルが回転することで遠心力を受けた研削水が研削ホイールの中心に最も近いセグメント砥石に供給されるように放水口が位置づけられているため、研削水によって研削ホイールの中心に最も近いセグメント砥石に研削屑（樹脂屑）を付着させないようにすることが可能となる。また、セグメント砥石および被加工物に加工熱を蓄熱させないため、被加工物を所望の厚みに研削する事ができ、且つ、被加工物の被研削面が粗くなるという研削不良の発生を防ぐことができる。

本発明に係る研削装置は、セグメント砥石の外側から研削水を供給する第２の研削水供給手段を備えることで、研削ホイールの中心に最も近いセグメント砥石以外のセグメント砥石にも効率的に研削水を供給することができ、セグメント砥石に対する研削屑の付着の防止や加工点の冷却等をより効果的になし得る。

研削装置の一例を示す全体斜視図である。チャックテーブル及びターンテーブルの構造の一例を示す平面図である。チャックテーブルと仕上げ研削手段と放水ノズルとを示す断面図である。研削ホイールの下面側を示す底面図である。所定の回転数でスピンドルが回転することで遠心力を受けた研削水が放水口から研削ホイールの中心に最も近いセグメント砥石に供給され、また、研削水噴射ノズルから噴射された研削水がその他のセグメント砥石に外側から供給されている状態を説明する底面図である。第２の研削水供給手段である研削水噴射ノズルから噴射された研削水が、図５の状態からさらに回転したセグメント砥石に外側から供給されている状態を説明する底面図である。第２の研削水供給手段である研削水噴射ノズルから噴射された研削水が、図６の状態からさらに回転したセグメント砥石に外側から供給されている状態を説明する底面図である。

図１に示す研削装置１は、チャックテーブル３０によって吸引保持された被加工物Ｗに研削加工を施す装置である。
研削装置１のベース１０上の前方（－Ｘ方向側）は、チャックテーブル３０に対して被加工物Ｗの着脱が行われる領域となっており、ベース１０上の後方（＋Ｘ方向側）は、粗研削を施す粗研削手段３１又は仕上げ研削を施す仕上げ研削手段３２によってチャックテーブル３０上に保持された被加工物Ｗの研削が行われる領域となっている。

図１に示す被加工物Ｗは、例えば、他の種類の基板よりも軟質の樹脂基板であり、図１において下方を向いている被加工物Ｗの表面Ｗａは、例えば図示しない保護テープが貼着されて保護されている。上方を向いている被加工物Ｗの裏面Ｗｂは、研削加工が施される被研削面となる。なお、被加工物Ｗは、サファイア基板及びＳｉＣ基板等の硬質材からなる基板、シリコン基板、又はセラミックス基板等であってもよい。

研削装置１の前方側には、作業者が研削装置１に対して加工条件等を入力するための入力手段１９が配設されている。また、ベース１０上の前方側には、研削前の被加工物Ｗを収容する第一のカセット３３１及び研削済みの被加工物Ｗを収容する第二のカセット３３２が配設されている。第一のカセット３３１と第二のカセット３３２との間には、第一のカセット３３１から研削前の被加工物Ｗを搬出すると共に、研削済みの被加工物Ｗを第二のカセット３３２に搬入する多関節アームを備えるロボット３３０が配設されている。

ロボット３３０の可動域には、加工前の被加工物Ｗを仮置きする仮置きテーブル３３３ａが設けられており、仮置きテーブル３３３ａには位置合わせ手段３３３ｂが配設されている。位置合わせ手段３３３ｂは、第一のカセット３３１から搬出され仮置きテーブル３３３ａに載置された被加工物Ｗを、縮径する位置合わせピンで所定の位置に位置合わせ（センタリング）する。

ロボット３３０の可動域には、研削済みの被加工物Ｗを洗浄する洗浄手段３３４が配設されている。洗浄手段３３４は、例えば、枚葉式のスピンナー洗浄装置である。

位置合わせ手段３３３ｂの近傍には第一の搬送手段３３５が配設され、洗浄手段３３４の近傍には第二の搬送手段３３６が配設されている。第一の搬送手段３３５は、仮置きテーブル３３３ａに載置されセンタリングされた研削前の被加工物Ｗを図１に示すいずれかのチャックテーブル３０に搬送する機能を有し、第二の搬送手段３３６は、いずれかのチャックテーブル３０に保持された研削済みの被加工物Ｗを洗浄手段３３４に搬送する機能を有する。

ベース１０上の第一の搬送手段３３５の後方側には、平面視が矩形の凹状部分が形成されており、この凹状部分にターンテーブル３４が配設されている。この凹状部分は、チャックテーブル３０及びターンテーブル３４から流下する使用済みの研削水を受け止める研削水収容部１３となる。研削水収容部１３には、図示しない排水口が形成されている。

このターンテーブル３４は、図１、２に示すように中心部に開口３４０が設けられた円環状に形成され、その下面側にはエアを供給する図示しないエア供給源が接続されている。該エア供給源が供給するエアをターンテーブル３４の下面に吹きつけることにより、ターンテーブル３４を浮上させ、Ｚ軸方向の軸心周りに回転可能な状態にすることができる。ターンテーブル３４の開口３４０を挿通して支持台３４４がＺ軸方向に立設されている。

ターンテーブル３４を回転させる駆動源は、例えば、図２に示すターンテーブル３４の前方に配設されたターンテーブルモータ３４２であり、ターンテーブルモータ３４２の生み出す駆動力が図２に示すプーリ機構３４３を介してターンテーブル３４に伝えられることで、ターンテーブル３４はＺ軸方向の軸心周りに回転する。

このように形成されたターンテーブル３４の上面には、例えば図２に示すように５つのチャックテーブル３０が、開口３４０の周囲に周方向に等間隔を空けて位置するように配設されている。図１に示すターンテーブル３４の回転により、いずれかのチャックテーブル３０が第一の搬送手段３３５及び第二の搬送手段３３６の近傍に位置づけされる。

チャックテーブル３０は、例えば、その外形が円形状であり、被加工物Ｗを吸着するポーラス板３００と、ポーラス板３００を支持する枠体３０１とを備える。ポーラス板３００は真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、ポーラス板３００の露出面である保持面３００ａに伝達されることで、チャックテーブル３０は保持面３００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。保持面３００ａは、その回転中心を頂点とする極めて緩やか傾斜を備える円錐面に形成されている。

チャックテーブル３０は、ターンテーブル３４上でＺ軸方向の軸心周りに回転可能である。また、チャックテーブル３０の下方には、図示しない傾き調整機構が配設されている。傾き調整機構は、チャックテーブル３０の保持面３００ａの水平面（Ｘ軸Ｙ軸平面）に対する傾きを調整することができる。

図示の実施形態における研削装置１は、図１、２に示すようにターンテーブル３４に配設された４個のチャックテーブル３０に保持された被加工物Ｗに研削加工を施す２つの粗研削手段３１及び２つの仕上げ研削手段３２を支持するための４つの研削手段支持機構７０を具備している。４個の研削手段支持機構７０は、それぞれ上記ターンテーブル３４の周囲に正方形の隅部にそれぞれ立設された第１の支持柱７０１と、上記支持台３４４上に立設された図示しない第２の支持柱と、該第１の支持柱７０１と該第２の支持柱との上部に取り付けられた支持部材７０３とからなっている。
なお、研削装置１は、例えば、研削対象の被加工物Ｗがサファイア等の硬質材である場合には、粗研削手段３１を１つ備え、仕上げ研削手段３２を３つ備える構成であってもよい。または、全ての研削手段が仕上げ研削手段３２となっていてもよい。

該第１の支持柱７０１と図示しない第２の支持柱との下端にはそれぞれ取り付け部７０４が設けられており、この取り付け部７０４に設けられた挿通孔を挿通して配設された締結ボルト７０４ａをベース１０の研削水収容部１３及び支持台３４４にそれぞれ螺合することにより、該第１の支持柱７０１と第２の支持柱とは研削水収容部１３および支持台３４４に立設される。

図１に示す２つの仕上げ研削手段３２は、Ｘ軸方向に並ぶように配設されており、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル３１０と、スピンドル３１０を回転可能に支持する円柱状のハウジング３１１と、スピンドル３１０を回転駆動するモータ３１２と、スピンドル３１０の先端（下端）に接続されたマウント３１３と、マウント３１３の自由端面（下端面）に着脱可能に装着された研削ホイール３５とを備える。

図３に示すように、スピンドル３１０の内部には、研削水の通り道となる流路３１０ａが、スピンドル３１０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して形成されており、流路３１０ａは、さらにマウント３１３の中心に貫通形成された流路３１３ａに連通している。流路３１０ａの上流には、研削水を供給する研削水供給源１８が連通している。そして流路３１０ａと流路３１３ａとによって、少なくともマウント３１３の中心を貫通させマウント３１３の自由端面（下端面）中心に開口する研削水供給路１８０が形成される。

図４に示すように、研削ホイール３５は、環状に配設され隣接する仕上げ研削セグメント砥石３５０間に隙間が設けられ、かつ隣接する仕上げ研削セグメント砥石３５０が径方向に位置をずらされ階段状になっている。

具体的には、図３、４に示すように研削ホイール３５は、ステンレス、アルミニウム等からなる円環状のホイール基台３５１を備えている。ホイール基台３５１は、図３に示すスピンドル３１０の先端側にマウント３１３を介して装着する平坦な装着面３５１ａを備えており、装着面３５１ａと反対側の面は、仕上げ研削セグメント砥石３５０が固定される平坦な砥石固定面３５１ｂとなる。装着面３５１ａと砥石固定面３５１ｂとは、互いに平行となっている。ホイール基台３５１の中央には、ホイール基台３５１を装着面３５１ａから砥石固定面３５１ｂまで貫通する円形状の開口３５１ｃが形成されている。

ホイール基台３５１の砥石固定面３５１ｂには、複数の仕上げ研削セグメント砥石３５０が配列されている。各仕上げ研削セグメント砥石３５０は、例えば、金属、セラミックス、樹脂等の結合材（ボンド材）に、ダイヤモンド、ＣＢＮ（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）等の砥粒を混合して略同一の大きさの直方体状に形成されている。なお、結合材や砥粒に制限はなく、被加工物Ｗの種類等に応じて適切に選択、変更できる。また、ホイール基台３５１に配列される仕上げ研削セグメント砥石３５０の数量も、ホイール基台３５１や被加工物Ｗの大きさ等に合わせて適切に設定できる。仕上げ研削セグメント砥石３５０は、例えば、砥石中に含まれる砥粒が比較的小さな砥石である。

図４に示すように、ホイール基台３５１の周方向において隣接する任意の２個の仕上げ研削セグメント砥石３５０は、ホイール基台３５１の径方向において異なる位置にずらされて配置されている。言い換えれば、隣接する任意の２個の仕上げ研削セグメント砥石３５０は、ホイール基台３５１の回転中心を中心として、半径が異なる同心円上に配置されており、本実施形態においては、－Ｚ方向側から見た場合に例えば６段の階段状に配置されている。そして、例えば、６段の階段状の仕上げ研削セグメント砥石３５０の一群は周方向において等間隔で６群配設されている。

仕上げ研削セグメント砥石３５０をこのように配置することで、研削の際に被加工物Ｗと仕上げ研削セグメント砥石３５０とが接触する領域を分散できる。つまり、仕上げ研削セグメント砥石３５０から被加工物Ｗへの応力は、被加工物Ｗの特定の領域（例えば、中央領域）に集中し難くなる。これにより、特定の領域（中央領域）の研削量を低減して、被加工物Ｗをより平坦に研削できる。

また、この複数の仕上げ研削セグメント砥石３５０は、研削の際に形成される任意の仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡の一部と、径方向に隣接する別の仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡の一部と、が重なるように配列されている。即ち、例えば図４に示す径方向において最も外側に位置する仕上げ研削セグメント砥石３５０（６段目の仕上げ研削セグメント砥石３５０）の軌跡の内側の一部が、径方向において内側に位置する仕上げ研削セグメント砥石３５０（５段目の仕上げ研削セグメント砥石３５０）の軌跡の外側の一部と重なっている。以下同様に、隣接する各段の仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡の一部が重なっている。即ち、ある仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡と、別の隣接する仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡と、の間に被加工物Ｗを研削しない領域ができることはなく、ある仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡と別の仕上げ研削セグメント砥石３５０の軌跡との隙間で被加工物Ｗの研削量が減少することはない。これにより、被加工物Ｗの全面をより平坦に研削できる。

図３に示すように、研削装置１は、マウント３１３の中心と中心を一致させてマウント３１３の自由端面（下面）に装着され、研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａ（図４における１段目の仕上げ研削セグメント砥石３５０ａ）に向かって研削水を放水する放水ノズル３７を備えている。

放水ノズル３７は、例えば、円柱状の外形の本体部３７１を備えており、その上端側には拡径したフランジ部３７０が形成されている。放水ノズル３７の上端面には、研削水供給路１８０のマウント３１３の下端面における開口から出る研削水を受け入れる入口３７２が形成されている。

例えば、マウント３１３の自由端面（下端面）には、研削水供給路１８０の開口を囲むようにしてマウント３１３の中心を中心に等角度で配設される複数（例えば３つ）の雌ねじ孔３１３ｃが形成されている。
なお、マウント３１３の自由端面には、放水ノズル３７が嵌合する凹み又は凸み若しくは放水ノズル３７を合わせるマークが形成されていてもよい。この場合には、放水ノズル３７の上端面に、マウント３１３の自由端面に形成された凹み又は凸みに嵌合する凸部又は凹部が形成されている。

図４に示すように、例えば、放水ノズル３７のフランジ部３７０には、周方向に弧を描くように伸長する長穴３７０ｃが例えば３つ貫通形成されている。そして、マウント３１３の雌ねじ孔３１３ｃと放水ノズル３７の長穴３７０ｃとを重ね合わせて、固定ボルト３７４を長穴３７０ｃに通して雌ねじ孔３１３ｃに螺合させることにより、マウント３１３に対して放水ノズル３７を固定できる。また、放水ノズル３７の中心とマウント３１３の中心とは合致した状態になる。なお、固定ボルト３７４の円形の頭部の径は、長穴３７０ｃの幅よりも大きく、固定ボルト３７４の雄ねじが切られている首部の径は長穴３７０ｃの幅よりも僅かに小さくなっている。したがって、放水ノズル３７の上端面にマウント３１３の自由端面に形成された凹み又は凸みに嵌合する凸部又は凹部が形成されていない場合であっても、放水ノズル３７が径方向にずれて入口３７２と研削水供給路１８０とがずれてしまうことはない。

放水ノズル３７の本体部３７１の側面には、マウント３１３の中心を中心として等角度で複数（例えば、６つ）形成された放水口３７３が形成されている。各放水口３７３は、本体部３７１の内部において例えばＺ軸方向と直交する方向に延びており、放水ノズル３７内をＺ軸方向に延びる連通路３７５によって入口３７２と連通している。
例えば、放水口３７３は、仕上げ研削セグメント砥石３５０よりも上方に位置しており、放水口３７３から噴射された研削水は放物線を描いて研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａに到達する。

研削装置１は、仕上げ研削セグメント砥石３５０の径方向外側から研削水を供給する第２の研削水供給手段を備えている。第２の研削水供給手段は、例えば、チャックテーブル３０の外側に配設され、図３に示す仕上げ研削セグメント砥石３５０の外周面に向かって横方向から研削水を噴射する研削水噴射ノズル１７Ａである。または、第２の研削水供給手段は、例えば、チャックテーブル３０の中央領域の上方に配設され、仕上げ研削セグメント砥石３５０の外周面に向かって斜め上方から研削水を噴射する研削水噴射ノズル１７Ｂであってもよい。なお、第２の研削水供給手段として、研削水噴射ノズル１７Ａまたは研削水噴射ノズル１７Ｂのいずれか一方が配設されていればよい。研削水噴射ノズル１７Ａ又は研削水噴射ノズル１７Ｂから噴射される研削水は、研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａの内側面には接触しにくいが、その他の仕上げ研削セグメント砥石３５０に対しては、その内側面と外側面との両面に接触する。

図１に示す２つの粗研削手段３１は、Ｘ軸方向に並ぶように配設されており、砥石中に含まれる砥粒が比較的大きな粗研削セグメント砥石３５３を備えており、その他の構成は仕上げ研削手段３２と同様となっている。即ち、粗研削手段３１の研削ホイール３５は、粗研削セグメント砥石３５３が径方向に位置をずらされ階段状に配設されており、マウント３１３の自由端面には放水ノズル３７が装着されている。なお、粗研削手段３１のマウント３１３には、放水ノズル３７が装着されていなくてもよい。

このように構成された２つの粗研削手段３１及び２つの仕上げ研削手段３２は、図１に示す４つの研削手段支持機構７０の内側面にそれぞれ配設された研削送り手段７１によってＺ軸方向に往復移動可能となっている。
研削送り手段７１は、研削手段支持機構７０の支持部材７０３の内側面に設けられＺ軸方向に延在する案内溝７１１と、この案内溝７１１にＺ軸方向に摺動可能に嵌合する被案内レールを備える可動部材７１２と、可動部材７１２をＺ軸方向に研削送りする駆動力を生み出すボールスクリュー式の移動機構７１３とからなっている。そして、可動部材７１２の内側面には、各研削手段のハウジング３１１の側面が固定されている。
各移動機構７１３は、それぞれに備えるサーボモータを正転又は逆転駆動することにより、可動部材７１２即ち各粗研削手段３１又は仕上げ研削手段３２をＺ軸方向に往復に移動可能とする。
なお、図示の実施形態においては、２つの粗研削手段３１及び２つの仕上げ研削手段３２は、それぞれスピンドル３１０の回転軸心が第１の支持柱７０１と支持台３４４に立設された図示しない第２の支持柱とを結ぶ線上に位置づけられている。

研削位置まで降下した状態の各粗研削手段３１及び各仕上げ研削手段３２にそれぞれ隣接する位置には、例えば、図２に示すように被加工物Ｗの厚みを接触式にて測定する粗研削厚み測定手段３８Ａと仕上げ研削厚み測定手段３８Ｂとがそれぞれ配設されている。粗研削厚み測定手段３８Ａと仕上げ研削厚み測定手段３８Ｂとは、同一の構造を備えているため、以下に、粗研削厚み測定手段３８Ａについてのみ説明する。粗研削厚み測定手段３８Ａは、例えば、一対の厚み測定器（ハイトゲージ）、即ち、チャックテーブル３０の保持面３００ａの高さ位置測定用の第１の高さ測定器３８１と、チャックテーブル３０に保持された被加工物Ｗの裏面Ｗｂの高さ位置測定用の第２の高さ測定器３８２とを備えている。

第１の高さ測定器３８１及び第２の高さ測定器３８２は、その各先端に、上下方向に昇降し各測定面に接触するコンタクトを備えている。粗研削厚み測定手段３８Ａは、第１の高さ測定器３８１により、基準面となる枠体３０１の上面の高さ位置を測定し、第２の高さ測定器３８２により、チャックテーブル３０に保持された被加工物Ｗの裏面Ｗｂの高さ位置を測定し、両者の測定値の差を算出することで、被加工物Ｗの厚みを研削中等に随時測定できる。なお、粗研削厚み測定手段３８Ａは、接触式のものに限定されず、投光部と受光部とを備え非接触で被加工物Ｗの厚みを測定できる反射型の光センサであってもよい。

ここで、被加工物Ｗに研削加工が施される際の２つの粗研削手段３１及び２つの仕上げ研削手段３２と５個のチャックテーブル３０との関係について、図２を参照して説明する。ターンテーブル３４に配設された５個のチャックテーブル３０が図２に示す位置に位置づけられた状態においては、２つのチャックテーブル３０が２つの粗研削手段３１の研削ホイール３５の下方に位置づけられ、２つのチャックテーブル３０が２つの仕上げ研削手段３２の研削ホイール３５の下方に位置づけられる。そして１つの余りのチャックテーブル３０は、被加工物Ｗを搬入・搬出するため図１に示す第一の搬送手段３３５又は第二の搬送手段３３６の可動範囲内に位置づけられる。

以下に、上記図１に示す研削装置１を用いて被加工物Ｗに研削加工を施す場合の研削装置１の動作について説明する。

被加工物Ｗの研削を開始する前に、２つの粗研削手段３１及び２つの仕上げ研削手段３２のセッティングが作業者によって行われる。例えば仕上げ研削手段３２のセッティングでは、所定の回転数（例えば、１０００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍ）でスピンドル３１０が回転することで遠心力を受けた研削水が、研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａ（図３、４参照）に供給されるように放水ノズル３７の放水口３７３が所定位置に位置づけられる。即ち、図３、４に示す固定ボルト３７４を緩めて長穴３７０ｃを移動可能とし、放水ノズル３７を周方向に回転させて各放水口３７３の位置を移動させて、図４に示すように研削ホイール３５の回転方向に対して、研削ホイール３５の中心に最も近い各仕上げ研削セグメント砥石３５０ａの所定距離上流側に各放水口３７３を位置づける。その後、固定ボルト３７４を締めて放水口３７３の位置を固定する。
なお、例えば、放水口３７３の上記位置づけは、主にスピンドル３１０の回転数と放水ノズル３７に対する水の供給量（例えば、２．０Ｌ／分）とを考慮して決定される。したがって、予め、過去の被加工物Ｗの研削加工から経験的に得られ、本加工を行うに当たって設定するスピンドル３１０の回転数と放水ノズル３７に対する水の供給量とにおける好適な放水口３７３の位置づけ位置を、例えばマウント３１３の自由端面（下面）に目盛で表示しておき、作業者が該目盛を用いて容易に放水口３７３の位置づけを行えるようにしてもよい。

被加工物Ｗが実際に研削されるにあたり、まず、図１に示すターンテーブル３４が自転することで、被加工物Ｗが載置されていない状態のチャックテーブル３０が公転し、チャックテーブル３０が第一の搬送手段３３５の近傍まで移動する。ロボット３３０が第一のカセット３３１から一枚の被加工物Ｗを引き出し、被加工物Ｗを仮置きテーブル３３３ａに移動させる。次いで、位置合わせ手段３３３ｂにより被加工物Ｗがセンタリングされた後、第一の搬送手段３３５が、センタリングされた被加工物Ｗをチャックテーブル３０上に移動させる。そして、図３に示すように、チャックテーブル３０の中心と被加工物Ｗの中心とが略合致するように、被加工物Ｗが裏面Ｗｂを上に向けた状態で保持面３００ａ上に載置される。

そして、図示しない吸引源が作動して生み出された吸引力が保持面３００ａに伝達されることで、チャックテーブル３０により被加工物Ｗが保持される。また、緩やかな円錐面である保持面３００ａが粗研削セグメント砥石３５３及び仕上げ研削セグメント砥石３５０の研削面（下面）に対して平行になるように、チャックテーブル３０の傾きが調整されることで、円錐面である保持面３００ａにならって吸引保持されている被加工物Ｗの裏面Ｗｂが、研削面に対して平行になる。

図１に示すターンテーブル３４が＋Ｚ方向から見て時計回り方向に自転することで、被加工物Ｗを吸引保持した状態のチャックテーブル３０が公転し、粗研削手段３１の研削ホイール３５とチャックテーブル３０に保持された被加工物Ｗとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、研削ホイール３５の径方向において最も外側に配設された粗研削セグメント砥石３５３の回転軌跡が、被加工物Ｗの回転中心を通るように行われる。

図３に示すように、スピンドル３１０が＋Ｚ方向から見て例えば時計回り方向に所定の回転速度で回転され、これに伴って研削ホイール３５が回転する。また、粗研削手段３１が－Ｚ方向へと所定の速度で研削送りされ、回転する粗研削セグメント砥石３５３が被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで研削が行われる。研削中は、チャックテーブル３０が＋Ｚ方向から見て時計回り方向に所定の回転速度で回転するのに伴って、保持面３００ａ上に保持された被加工物Ｗも回転するので、粗研削セグメント砥石３５３が裏面Ｗｂ全面の研削加工を行う。階段状に配設された粗研削セグメント砥石３５３は、中央領域の研削量を低減して、被加工物Ｗを平坦に研削できる。研削加工中においては、被加工物Ｗと粗研削セグメント砥石３５３との接触部位に研削水が供給されて洗浄・冷却が行われる。そして、被加工物Ｗを所望の仕上げ厚み至る手前まで研削した後、粗研削手段３１が＋Ｚ方向へと移動し被加工物Ｗから離間する。

そして、図１に示すターンテーブル３４が＋Ｚ方向から見て時計回り方向に回転して、被加工物Ｗを吸引保持するチャックテーブル３０が仕上げ研削手段３２の下方まで移動する。図１に示す仕上げ研削手段３２の仕上げ研削セグメント砥石３５０とチャックテーブル３０で吸引保持された被加工物Ｗとの位置合わせが粗研削加工の場合と略同様に行われる。即ち、研削ホイール３５の径方向において最も外側に配設された仕上げ研削セグメント砥石３５０の回転軌跡が、被加工物Ｗの回転中心を通るように行われる。

仕上げ研削手段３２が研削送り手段７１により下方へと送られ、回転する階段状に配設された仕上げ研削セグメント砥石３５０が被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接し、また、チャックテーブル３０が回転することに伴って保持面３００ａに保持された被加工物Ｗが回転して、被加工物Ｗの裏面Ｗｂの全面が仕上げ研削される。

研削加工中において、図３に示す研削水供給源１８から研削水供給路１８０を通して研削水が放水ノズル３７に供給され、所定の回転数でスピンドル３１０が回転することで遠心力を受けつつ放水口３７３から噴出する該研削水が、図３、５に示す研削ホイール３５の回転方向に対して下流側に位置し研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａの特に内側面に供給され、仕上げ研削セグメント砥石３５０ａと被加工物Ｗの裏面Ｗｂとの接触部位が冷却・洗浄される。そのため、仕上げ研削を行っている最中に仕上げ研削セグメント砥石３５０ａに研削屑（樹脂屑）を付着させないようにすることが可能となる。また、仕上げ研削セグメント砥石３５０ａおよび被加工物Ｗに加工熱を蓄熱させないため、被加工物Ｗを所望の厚みに研削する事ができ、且つ、被加工物Ｗの裏面Ｗｂが粗くなるという研削不良の発生を防ぐことができる。

また、研削加工中において、図３、図５に示すように、第２の研削水供給手段である研削水噴射ノズル１７Ａ又は研削水噴射ノズル１７Ｂが、仕上げ研削セグメント砥石３５０に対して外側から研削水を供給する。研削水噴射ノズル１７Ａ又は研削水噴射ノズル１７Ｂから噴射される研削水は、研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａの内側面には供給されにくいが、それ以外の仕上げ研削セグメント砥石３５０には効率的に研削水が供給され、研削屑の付着の防止や加工点の冷却が効果的になされる。図６は、研削水噴射ノズル１７Ａ又は研削水噴射ノズル１７Ｂから噴射された研削水が、図５の状態からさらに回転した仕上げ研削セグメント砥石３５０に外側から供給されている状態を説明しており、図７は、研削水噴射ノズル１７Ａ又は研削水噴射ノズル１７Ｂから噴射された研削水が、図６の状態からさらに回転した仕上げ研削セグメント砥石３５０に外側から供給されている状態を説明している。即ち、図５～図７に示すように、仕上げ研削加工中において、研削水噴射ノズル１７Ａ又は研削水噴射ノズル１７Ｂから噴射された研削水は、研削ホイール３５の径方向において最も外側に配設された仕上げ研削セグメント砥石３５０ａの内側面にはほとんど供給されないが、それ以外の仕上げ研削セグメント砥石３５０に対してはその内側面及び外側面に供給される。

上記仕上げ研削加工の加工条件の一例は、以下の通りである。
仕上げ研削セグメント砥石３５０に含まれる砥粒の番手：♯６０００～♯８０００
仕上げ研削手段３２の研削送り速度：０．３μｍ／秒～０．５μｍ／秒
仕上げ研削手段３２のスピンドル３１０の回転数：１０００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍ
チャックテーブル３０の回転数：２００ｒｐｍ～３００ｒｐｍ
放水ノズル３７に対する水の供給量：２．０Ｌ／分
研削水噴射ノズル１７Ａ（研削水噴射ノズル１７Ｂ）に対する水供給量：３．０Ｌ／分
研削ホイール３５の外径：φ３００ｍｍ
チャックテーブル３０の保持面３００ａの最外径：φ２００ｍｍ
被加工物Ｗの外径：φ１００ｍｍ～φ２００ｍｍ

上記のように、研削ホイール３５の中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５０ａ及びその他の仕上げ研削セグメント砥石３５０に研削水を供給しつつ、被加工物Ｗを所望の仕上げ厚みまで研削した後、仕上げ研削手段３２が＋Ｚ方向へと移動し被加工物Ｗから離間する。

ターンテーブル３４が＋Ｚ方向から見て時計回り方向に自転することで、仕上げ研削後の被加工物Ｗを保持するチャックテーブル３０が公転し、チャックテーブル３０が第二の搬送手段３３６の近傍まで移動する。第二の搬送手段３３６がチャックテーブル３０から洗浄手段３３４へと被加工物Ｗを搬送し、洗浄手段３３４で被加工物Ｗの洗浄が行われる。洗浄が行われた被加工物Ｗは、ロボット３３０により第二のカセット３３２に収容される。

本発明に係る研削装置１は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている研削装置１の各構成要素の外形等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

Ｗ：被加工物Ｗａ：被加工物の表面Ｗｂ：被加工物の裏面
１：研削装置１０：ベース１３：研削水収容部１９：入力手段
３３１：第一のカセット３３２：第二のカセット３３０：ロボット
３３３ａ：仮置きテーブル３３３ｂ：位置合わせ手段３３４：洗浄手段
３３５：第一の搬送手段３３６：第二の搬送手段
３４：ターンテーブル３４０：開口３４２：ターンテーブルモータ３４３：プーリ機構３４４：支持台
３０：チャックテーブル３００：ポーラス板３００ａ：保持面３０１：枠体
３２：仕上げ研削手段３１０：スピンドル３１１：ハウジング３１２：モータ３１３：マウント３１３ｃ：雌ねじ孔
３５：研削ホイール３５０：仕上げ研削セグメント砥石３５０ａ：研削ホイールの中心に最も近い仕上げ研削セグメント砥石３５１：ホイール基台
１８：研削水供給源１８０：研削水供給路
３１：粗研削手段３５３：粗研削セグメント砥石
３７：放水ノズル３７０：フランジ部３７０ｃ：長穴３７１：本体部３７２：入口３７３：放水口３７４：固定ボルト３７５：連通路
７０：研削手段支持機構７０１：第１の支持柱７０３：支持部材７０４：取り付け部７０４ａ：締結ボルト
１７Ａ、１７Ｂ：研削水噴射ノズル
７１：研削送り手段７１１：案内溝７１２：可動部材７１３：移動機構
３８Ａ：粗研削厚み測定手段３８Ｂ：仕上げ研削厚み測定手段

Claims

被加工物を保持するチャックテーブルと、環状に配設され隣接するセグメント砥石間に隙間が設けられ、かつ隣接する該セグメント砥石が径方向に位置をずらされ階段状に配設された研削ホイールと、スピンドルの先端に接続したマウントの自由端面に該研削ホイールを装着し該スピンドルを回転させ被加工物を該セグメント砥石で研削する研削手段と、少なくとも該マウントの中心を貫通させ該マウントの自由端面中心に開口する研削水供給路と、を備えた研削装置であって、
該マウントの中心と中心を一致させて該マウントの自由端面に装着され、該研削ホイールの中心に最も近い該セグメント砥石に向かって該研削水を放水する放水ノズルを備え、該放水ノズルは、該研削水供給路の開口から出る該研削水を受け入れる入口と、該マウントの中心を中心として等角度で複数形成された放水口と、該入口と該放水口とを内部で連通させる連通路と、を備え、
該スピンドルの回転数と該研削水の供給量とを考慮して該研削ホイールにおける該放水口の位置を決定することにより、所定の回転数で回転する該スピンドルの遠心力を受け該放水口から該研削ホイールの径方向外側に向けて放水された所定量の該研削水が該研削ホイールの中心に最も近い該セグメント砥石に供給される研削装置。
前記セグメント砥石の外側から研削水を供給する第２の研削水供給手段を備えた請求項
１記載の研削装置。