JP7364385B2 - 研削装置 - Google Patents
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Description
本発明は、研削装置に関する。
特許文献１に開示のように、被加工物を研削する研削装置は、保持面の高さを測定する保持面高さ測定ゲージと、保持面に保持された被加工物の上面の高さを測定する上面高さ測定ゲージとを備えており、保持面高さ測定ゲージにより測定された保持面の高さと上面高さ測定ゲージにより測定された被加工物の上面の高さとの差を求めて、被加工物の厚みを算出している。
研削装置に備える研削砥石の磨耗量の算出においては、上記のように算出される厚みが予め設定した厚みになるまで、研削砥石を保持面に保持された被加工物に対して押し下げて研削するとともに、研削加工が終了したときの研削砥石の高さ位置を研削装置に備える記憶装置等に記憶させる。また、予め、研削砥石の下面が保持面に接触するときの研削砥石の高さを基準の高さとして記憶させておき、研削終了時における被加工物の厚みの分、基準の高さから上にあたる高さ位置と、研削終了したときの研削砥石の位置との差を研削砥石の磨耗量として算出している。
しかし、被加工物の厚みが厚い場合、上面高さ測定ゲージが被加工物の上面まで上昇することができず、被加工物の上面の高さを測定することができないという問題がある。また、保持面が汚れることで被加工物の厚みを正常に測定できないという問題がある。
したがって、研削装置には保持面の汚れに影響されることなく被加工物の厚みが厚くなっても被加工物の厚みを測定し、また研削砥石の磨耗量を認識するという課題がある。
したがって、研削装置には保持面の汚れに影響されることなく被加工物の厚みが厚くなっても被加工物の厚みを測定し、また研削砥石の磨耗量を認識するという課題がある。
本発明は、保持面の上に被加工物を保持するチャックテーブルと、該保持面に保持された被加工物の上面を研削砥石の下面によって研削する研削手段と、該研削手段を該保持面に垂直な方向に研削送りする研削送り手段と、該保持面の高さを測定する保持面高さ測定部と、該保持面に保持された被加工物の上面の高さを測定する上面高さ測定部とを備える研削装置であって、該チャックテーブルから水平方向に所定の距離離間した位置にサブチャックテーブルを備え、該保持面高さ測定部は、先端に第１測定子を配置し少なくとも研削開始前の被加工物の厚さ分シリンダから突出する第１ゲージを備え、該上面高さ測定部は、先端に第２測定子を配置しシリンダから突出する第２ゲージを備え、該上面高さ測定部と該保持面高さ測定部とを配置したベースを該研削送り方向に移動させる測定部移動手段と、該測定部移動手段によって該ベースを移動させて該上面高さ測定部と該保持面高さ測定部との各々の測定値を用いて被加工物の厚みを算出する厚み算出部とを備え、該厚み算出部において、該ベースを下降させることによって該保持面高さ測定部及び該上面高さ測定部を下降させ、該第２測定子が該保持面に接触した時の該第２シリンダからの該第２ゲージの突出量によって測定された該保持面の高さと該第１測定子が該サブチャックテーブルの上面に接触した時の該第１シリンダからの該第１ゲージの突出量によって測定された該サブチャックテーブルの上面の高さとの第１差と、該ベースを下降させることによって該保持面高さ測定部及び該上面高さ測定部を下降させ、該第２測定子が該保持面に保持された被加工物の上面に接触した時の該第２シリンダからの該第２ゲージの突出量によって測定された該保持面に保持された被加工物の上面の高さと該第１測定子が該サブチャックテーブルの上面に接触した時の該第１シリンダからの該第１ゲージの突出量によって測定された該サブチャックテーブルの上面の高さとの第２差と、該第２差から該第１差を差し引いて被加工物の厚みと、を算出する。
上記の研削装置は、該保持面に接触させた該研削砥石の下面の高さを記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された値に、研削終了時に該厚み算出部により算出された被加工物の厚みを加算し、研削終了時の該研削砥石の高さ位置を差し引いて、該研削砥石の磨耗量を算出する磨耗量算出部と、を備えていることが望ましい。
上記の研削装置は、該保持面に接触させた該研削砥石の下面の高さを記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された値に、研削終了時に該厚み算出部により算出された被加工物の厚みを加算し、研削終了時の該研削砥石の高さ位置を差し引いて、該研削砥石の磨耗量を算出する磨耗量算出部と、を備えていることが望ましい。
研削装置に備える測定部移動手段を用いることにより保持面高さ測定部及び上面高さ測定部を昇降させることが可能となり、また、チャックテーブルの付近にサブチャックテーブルを配設することにより、保持面高さ測定部の第１接触子をサブチャックテーブルの上面に接触させることが可能となる。
これにより、第１接触子をサブチャックテーブルの上面に接触させながら、第２接触子をチャックテーブルの保持面に接触させて、保持面の高さとサブチャックテーブルの上面の高さとの差である第１差を求めてから、被加工物を保持面に保持した状態において、再び、第１接触子をサブチャックテーブルの上面に接触させながら、被加工物の上面に第２接触子を接触させて、被加工物の上面の高さとサブチャックテーブルの上面の高さとの差である第２差を求め、第２差と第１差とを差し引くことによって、保持面の汚れに影響されることなく、被加工物の厚みを測定できるようになる。
例えば、１０ｍｍ以上の厚みを有するような被加工物においてもその厚みを測定することができるようになった。
また、研削装置に備える記憶部に、保持面に研削砥石の下面が接触しているときの研削砥石の下面の高さ、及び、研削終了時の研削砥石の下面の高さを記憶して、保持面に研削砥石の下面が接触しているときの研削砥石の下面の高さの値に被加工物の厚みを加算して、研削終了時の研削砥石の下面の高さを差し引くことによって、研削砥石の磨耗量を認識することができるようになった。
これにより、第１接触子をサブチャックテーブルの上面に接触させながら、第２接触子をチャックテーブルの保持面に接触させて、保持面の高さとサブチャックテーブルの上面の高さとの差である第１差を求めてから、被加工物を保持面に保持した状態において、再び、第１接触子をサブチャックテーブルの上面に接触させながら、被加工物の上面に第２接触子を接触させて、被加工物の上面の高さとサブチャックテーブルの上面の高さとの差である第２差を求め、第２差と第１差とを差し引くことによって、保持面の汚れに影響されることなく、被加工物の厚みを測定できるようになる。
例えば、１０ｍｍ以上の厚みを有するような被加工物においてもその厚みを測定することができるようになった。
また、研削装置に備える記憶部に、保持面に研削砥石の下面が接触しているときの研削砥石の下面の高さ、及び、研削終了時の研削砥石の下面の高さを記憶して、保持面に研削砥石の下面が接触しているときの研削砥石の下面の高さの値に被加工物の厚みを加算して、研削終了時の研削砥石の下面の高さを差し引くことによって、研削砥石の磨耗量を認識することができるようになった。
１ 研削装置の構成
図１に示す研削装置１は、研削手段３を用いてチャックテーブル２の保持面２０ａに保持されている半導体ウェーハ等の被加工物Ｗを研削加工する研削装置である。以下、研削装置１の構成について説明する。
図１に示す研削装置１は、研削手段３を用いてチャックテーブル２の保持面２０ａに保持されている半導体ウェーハ等の被加工物Ｗを研削加工する研削装置である。以下、研削装置１の構成について説明する。
研削装置１は、Ｙ軸方向に延設された装置基台１０と、装置基台１０の＋Ｙ方向側に立設されたコラム１１とを備えている。
コラム１１の－Ｙ方向側の側面には、研削手段３を昇降可能に支持する研削送り手段４が配設されている。研削手段３は、Ｚ軸方向の回転軸３５を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転駆動するスピンドルモータ３２と、スピンドル３０の下端に接続された円環状のマウント３３と、マウント３３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール３４とを備えている。
研削ホイール３４は、ホイール基台３４１と、ホイール基台３４１の下面に環状に配列された略直方体形状の複数の研削砥石３４０とを備えており、研削砥石３４０の下面３４０ｂは被加工物Ｗを研削する研削面となっている。
研削ホイール３４は、ホイール基台３４１と、ホイール基台３４１の下面に環状に配列された略直方体形状の複数の研削砥石３４０とを備えており、研削砥石３４０の下面３４０ｂは被加工物Ｗを研削する研削面となっている。
研削送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸４５を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に対して平行に配設された一対のガイドレール４１と、回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回転させるＺ軸モータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合して側部がガイドレール４１に摺接する昇降板４３と、昇降板４３に連結され研削手段３を支持するホルダ４４とを備えている。
Ｚ軸モータ４２によってボールネジ４０が駆動されて、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転すると、これに伴って、昇降板４３がガイドレール４１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともに、ホルダ４４に保持されている研削手段３が保持面２０ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動することとなる。
研削装置１は、研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを認識する下面高さ認識部８１を備えている。下面高さ認識部８１は、例えばガイドレール４１の－Ｙ方向側の側面に配設されたスケール８１０と、昇降板４３の＋Ｘ方向側の側面、かつ、スケール８１０に隣接する位置に配設された読み取り部８１１とを備えている。
読み取り部８１１は、例えば、スケール８１０に形成された目盛りの反射光を読み取る光学式の認識機構等を有しており、スケール８１０の目盛りを認識することができる。読み取り部８１１は、メモリ等の記憶素子を備えた記憶部８３に電気的に接続されている。研削砥石３４０がＺ軸方向に昇降移動する際に、昇降板４３がＺ軸方向に昇降移動すると、読み取り部８１１も昇降移動して、読み取り部８１１の高さ位置が変化することとなる。
下面高さ認識部８１は、読み取ったスケール８１０の目盛りの値を記憶部８３に記憶させることができる。読み取り部８１１の高さ位置は、研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さに対応付けられており、読み取り部８１１の高さ位置を基にして研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを測定し、その測定値を記憶部８３に記憶させることが可能となっている。
読み取り部８１１は、例えば、スケール８１０に形成された目盛りの反射光を読み取る光学式の認識機構等を有しており、スケール８１０の目盛りを認識することができる。読み取り部８１１は、メモリ等の記憶素子を備えた記憶部８３に電気的に接続されている。研削砥石３４０がＺ軸方向に昇降移動する際に、昇降板４３がＺ軸方向に昇降移動すると、読み取り部８１１も昇降移動して、読み取り部８１１の高さ位置が変化することとなる。
下面高さ認識部８１は、読み取ったスケール８１０の目盛りの値を記憶部８３に記憶させることができる。読み取り部８１１の高さ位置は、研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さに対応付けられており、読み取り部８１１の高さ位置を基にして研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを測定し、その測定値を記憶部８３に記憶させることが可能となっている。
装置基台１０の上には、チャックテーブル２が配設されている。チャックテーブル２は、例えばポーラス部材等を有する吸引部２０と吸引部２０を支持する枠体２１とを備えている。吸引部２０の上面は被加工物Ｗが保持される保持面２０ａであり、枠体２１の上面２１ａは保持面２０ａと面一に形成されている。
チャックテーブル２は、例えば、装置基台１０の内部に配設されている水平移動手段２８に接続されており、水平移動手段２８によって駆動されてＹ軸方向に移動することができる。水平移動手段２８は、Ｙ軸方向の回転軸２８５を有するボールネジ２８０と、ボールネジ２８０に対して平行に配設された一対のガイドレール２８１と、回転軸２８５を軸にしてボールネジ２８０を回転させるＹ軸モータ２８２と、内部のナットがボールネジ２８０に螺合して底部がガイドレール２８１に摺接するＹ軸ベース２８３と、支持柱２８６を介して移動板２８３に連結されチャックテーブル２を支持するチャックテーブルベース２８４とを備えている。Ｙ軸モータ２８２によってボールネジ２８０が駆動されて、ボールネジ２８０が回転軸２８５を軸にして回転すると、これに伴って、Ｙ軸ベース２８３がガイドレール２８１に案内されてＹ軸方向に移動するとともに、チャックテーブルベース２８４に保持されているチャックテーブル２が保持面２０ａに平行なＹ軸方向に移動することとなる。
チャックテーブル２の周囲にはカバー１２及びカバー１２に伸縮自在に連結された蛇腹１３が配設されている。チャックテーブル２がＹ軸方向に移動すると、カバー１２がチャックテーブル２と一体的にＹ軸方向に移動して蛇腹１３が伸縮することとなる。
カバー１２の上におけるチャックテーブル２から水平方向に所定の距離離間された位置には、例えば円柱形状のサブチャックテーブル５が配設されている。
サブチャックテーブル５は、チャックテーブル２をベアリング５ｂを介して回転可能に支持しているチャックテーブルベース２８４の上面に回転しないように固定されている。
サブチャックテーブル５は、チャックテーブル２をベアリング５ｂを介して回転可能に支持しているチャックテーブルベース２８４の上面に回転しないように固定されている。
装置基台１０の上方には、保持面２０ａの高さを測定する保持面高さ測定部６０と、被加工物Ｗの上面の高さを測定する上面高さ測定部６２とが配設されている。また、装置基台１０の上には、保持面高さ測定部６０及び上面高さ測定部６２を研削送り方向（Ｚ軸方向）に移動させる測定部移動手段７が配設されている。
図１に示すように、測定部移動手段７は、Ｚ軸方向に立設された背板７４と、背板７４の＋Ｘ方向側の側面に配設されＺ軸方向の回転軸７５を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０に対して平行に配設された一対のガイドレール７１と、回転軸７５を軸にしてボールネジ７０を回転させるモータ７２と、側部がガイドレール７１に摺接するベース７３とを備えている。
図１に示すように、測定部移動手段７は、Ｚ軸方向に立設された背板７４と、背板７４の＋Ｘ方向側の側面に配設されＺ軸方向の回転軸７５を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０に対して平行に配設された一対のガイドレール７１と、回転軸７５を軸にしてボールネジ７０を回転させるモータ７２と、側部がガイドレール７１に摺接するベース７３とを備えている。
ベース７３には、保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とが配設されている。
保持面高さ測定部６０は、第１シリンダ６００と、第１シリンダ６００に収容される第１ゲージ６０１と、第１シリンダ６００の上部とベース７３の側部とにそれぞれ接続固定され両者を連結する第１連結部材６０２とを備えている。第１ゲージ６０１は、－Ｚ方向に突出可能に支持されており、第１ゲージ６０１の下端には、サブチャックテーブル５の上面５ａ等に接触する第１接触子６０１ａが配設されている。
シリンダ６００は、シリンダ６００からの第１ゲージ６０１の突出量を認識可能であり、例えば、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させたときの第１ゲージ６０１の突出量を認識することができる。なお、第１ゲージ６０１は、少なくとも研削開始前の被加工物Ｗの厚さ分だけシリンダ６００から突出可能となっている。
保持面高さ測定部６０は、第１シリンダ６００と、第１シリンダ６００に収容される第１ゲージ６０１と、第１シリンダ６００の上部とベース７３の側部とにそれぞれ接続固定され両者を連結する第１連結部材６０２とを備えている。第１ゲージ６０１は、－Ｚ方向に突出可能に支持されており、第１ゲージ６０１の下端には、サブチャックテーブル５の上面５ａ等に接触する第１接触子６０１ａが配設されている。
シリンダ６００は、シリンダ６００からの第１ゲージ６０１の突出量を認識可能であり、例えば、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させたときの第１ゲージ６０１の突出量を認識することができる。なお、第１ゲージ６０１は、少なくとも研削開始前の被加工物Ｗの厚さ分だけシリンダ６００から突出可能となっている。
上面高さ測定部６２は、第２シリンダ６２０と、第２シリンダ６２０に収容される第２ゲージ６２１と、第２シリンダ６２０の上部とベース７３の側部とにそれぞれ接続固定され両者を連結する第２連結部材６２２とを備えている。第２ゲージ６２１は、－Ｚ方向に突出可能に支持されており、第２ゲージ６２１の下端には、チャックテーブル２の保持面２０ａや被加工物Ｗの上面Ｗａ等に接触する第２接触子６２１ａが配設されている。
シリンダ６２０は、シリンダ６２０からの第２ゲージ６２１の突出量を認識可能であり、例えば、第２接触子６２１ａをチャックテーブル２の保持面２０ａや被加工物Ｗの上面Ｗａ等に接触させたときの第２ゲージ６２１の突出量を認識することができる。
なお、第２接触子６２１ａは第２ゲージ６２１の下端から僅かな長さで突出している。
シリンダ６２０は、シリンダ６２０からの第２ゲージ６２１の突出量を認識可能であり、例えば、第２接触子６２１ａをチャックテーブル２の保持面２０ａや被加工物Ｗの上面Ｗａ等に接触させたときの第２ゲージ６２１の突出量を認識することができる。
なお、第２接触子６２１ａは第２ゲージ６２１の下端から僅かな長さで突出している。
また、図２に示すように、測定部移動手段７は、ボールネジ７０に螺合し、ベース７３に連結されたナット部７６を備えている。
モータ７２によってボールネジ７０が駆動されて、ボールネジ７０が回転軸７５を軸にして回転すると、これに伴って、ベース７３がガイドレール７１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともに、ベース７３に配設されている保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とがベース７３と一体的にＺ軸方向に昇降移動することとなる。
なお、ベース７３をＺ軸方向に昇降移動させ、第２ゲージ６２１の下端から僅かな長さで突出した第２接触子６２１ａをチャックテーブル２の保持面２０ａに保持された被加工物Ｗの上面Ｗａに接触させたときに、第１ゲージ６０１は、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させられる長さをシリンダ６００から突出可能になっている。
モータ７２によってボールネジ７０が駆動されて、ボールネジ７０が回転軸７５を軸にして回転すると、これに伴って、ベース７３がガイドレール７１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともに、ベース７３に配設されている保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とがベース７３と一体的にＺ軸方向に昇降移動することとなる。
なお、ベース７３をＺ軸方向に昇降移動させ、第２ゲージ６２１の下端から僅かな長さで突出した第２接触子６２１ａをチャックテーブル２の保持面２０ａに保持された被加工物Ｗの上面Ｗａに接触させたときに、第１ゲージ６０１は、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させられる長さをシリンダ６００から突出可能になっている。
図２に示すように、チャックテーブル２の下方には、回転手段２４が備えられている。回転手段２４は、Ｚ軸方向の回転軸ａを軸にして回転可能な駆動軸２４１と、駆動軸２４１を回転させるモータ２４２と、駆動軸２４１の上端に連結されている駆動プーリ２４０と、チャックテーブル２の下部に連結されＺ軸方向の回転軸２５を有するスピンドル２４５と、スピンドル２４５に接続された従動プーリ２４４と、駆動プーリ２４０及び従動プーリ２４４に巻回され駆動プーリ２４０の駆動力を従動プーリ２４４に伝達する伝動ベルト２４３と、スピンドル２４５の下端に連結されたロータリージョイント２４６と、を備えている。
モータ２４２を用いて駆動軸２４１を回転させると、駆動軸２４１に連結されている駆動プーリ２４０が回転するとともに、駆動プーリ２４０の回転力が伝動ベルト２４３によって従動プーリ２４４に伝達されて従動プーリ２４４が回転することとなる。従動プーリ２４４が回転すると、従動プーリ２４４に接続されているスピンドル２４５がＺ軸方向の回転軸２５を軸にして回転して、スピンドル２４５に接続されているチャックテーブル２が回転軸２５を軸にして回転する構成になっている。
モータ２４２を用いて駆動軸２４１を回転させると、駆動軸２４１に連結されている駆動プーリ２４０が回転するとともに、駆動プーリ２４０の回転力が伝動ベルト２４３によって従動プーリ２４４に伝達されて従動プーリ２４４が回転することとなる。従動プーリ２４４が回転すると、従動プーリ２４４に接続されているスピンドル２４５がＺ軸方向の回転軸２５を軸にして回転して、スピンドル２４５に接続されているチャックテーブル２が回転軸２５を軸にして回転する構成になっている。
チャックテーブル２の下方には、吸引源２６０、エア供給源２６１、及び水供給源２６２が配設されている。吸引源２６０、エア供給源２６１、及び水供給源２６２は、それぞれ流路２７を通じて吸引部２０に接続されている。流路２７における吸引部２０と吸引源２６０との間、吸引部２０とエア供給源２６１との間、及び吸引部２０と水供給源２６２との間には、それぞれ開閉バルブ２６３ａ～２６３ｃが配設されている。
被加工物Ｗの研削加工や被加工物Ｗの厚みの測定に際して、各々の開閉バルブ２６３ａ～２６３ｃが適宜開閉制御されることとなる。例えば、図３に示すように、被加工物Ｗが吸引部２０の保持面２０ａに載置された状態で、吸引源２６０と吸引部２０との間の開閉バルブ２６３ａを開いて吸引部２０と吸引源２６０とを連通させるとともに、吸引源２６０を作動させて吸引源２６０が発揮する吸引力を保持面２０ａに伝達させることによって、被加工物Ｗを吸引部２０の保持面２０ａに吸引保持することができる。
被加工物Ｗの研削加工や被加工物Ｗの厚みの測定に際して、各々の開閉バルブ２６３ａ～２６３ｃが適宜開閉制御されることとなる。例えば、図３に示すように、被加工物Ｗが吸引部２０の保持面２０ａに載置された状態で、吸引源２６０と吸引部２０との間の開閉バルブ２６３ａを開いて吸引部２０と吸引源２６０とを連通させるとともに、吸引源２６０を作動させて吸引源２６０が発揮する吸引力を保持面２０ａに伝達させることによって、被加工物Ｗを吸引部２０の保持面２０ａに吸引保持することができる。
研削装置１は、研削装置１に備える各種の機構を制御する制御手段８を備えている。
制御手段８は、保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とによりそれぞれ測定された測定値を用いて被加工物Ｗの厚みを算出する厚み算出部８０を備えている。
また、制御手段８は、保持面２０ａに研削砥石３４０が接触している状態における研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さの値に、研削終了時に厚み算出部８０により算出された被加工物Ｗの厚みを加算し、その加算した値から研削終了時の研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さ位置を差し引いて、研削砥石３４０の磨耗量を算出する機能を有する磨耗量算出部８２を備えている。
制御手段８は、保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とによりそれぞれ測定された測定値を用いて被加工物Ｗの厚みを算出する厚み算出部８０を備えている。
また、制御手段８は、保持面２０ａに研削砥石３４０が接触している状態における研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さの値に、研削終了時に厚み算出部８０により算出された被加工物Ｗの厚みを加算し、その加算した値から研削終了時の研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さ位置を差し引いて、研削砥石３４０の磨耗量を算出する機能を有する磨耗量算出部８２を備えている。
２ 研削装置の動作
（研削加工及び厚みの算出）
上記の研削装置１を用いて、被加工物Ｗの厚みを算出しながら被加工物Ｗの研削加工を行うことにより、被加工物Ｗが予め設定された所望の厚みに研削加工される。
研削装置１を用いて複数の被加工物Ｗを連続して研削加工すると、研削砥石３４０の下面３４０ｂが次第に磨耗していき、やがて適切に研削加工を行うことができなくなってしまう。そこで、研削装置１においては、例えば被加工物Ｗの研削加工後等に、研削砥石３４０の磨耗量の算出が行われる。
（研削加工及び厚みの算出）
上記の研削装置１を用いて、被加工物Ｗの厚みを算出しながら被加工物Ｗの研削加工を行うことにより、被加工物Ｗが予め設定された所望の厚みに研削加工される。
研削装置１を用いて複数の被加工物Ｗを連続して研削加工すると、研削砥石３４０の下面３４０ｂが次第に磨耗していき、やがて適切に研削加工を行うことができなくなってしまう。そこで、研削装置１においては、例えば被加工物Ｗの研削加工後等に、研削砥石３４０の磨耗量の算出が行われる。
以下、被加工物Ｗの厚みの算出を行いながら被加工物Ｗの研削加工を行う際の研削装置１の動作、及び、研削砥石３４０の磨耗量を算出する際の研削装置１の動作について説明する。
まず、図２に示すように、研削送り手段４を用いて研削手段３をＺ軸方向に移動させて、研削砥石３４０の下面３４０ｂを、研削手段３の下方に位置付けられているチャックテーブル２の保持面２０ａに接触させる。そして、チャックテーブル２の保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触するときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを記憶部８１に記憶させる。
チャックテーブル２の保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触するときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さは、記憶部８３に記憶されるとともに、電気信号として磨耗量算出部８２に送信される。
チャックテーブル２の保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触するときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さは、記憶部８３に記憶されるとともに、電気信号として磨耗量算出部８２に送信される。
次いで、測定部移動手段７を用いて、ベース７３を研削送り方向に移動させて、ベース７３に支持されている保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とをＺ軸方向に移動させる。これにより、保持面高さ測定部６０の第１ゲージ６０１の第１接触子６０１ａがサブチャックテーブル５の上面５ａに接触して、第１ゲージ６０１の第１シリンダ６００からの突出量がサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとして測定されるとともに、上面高さ測定部６２の第２ゲージ６２１の第２接触子６２１ａがチャックテーブル２の保持面２０ａに接触して、第２ゲージ６２１の第２シリンダ６２０からの突出量が保持面２０ａの高さとして測定される。測定されたサブチャックテーブル５の上面５ａの高さの値と保持面２０ａの高さの値とは、それぞれ厚み算出部８０に電気信号として送信される。
そして、厚み算出部８０において、保持面２０ａの高さの値とサブチャックテーブル５の上面５ａの高さの値との差が第１差Ｄ１として算出される。
そして、厚み算出部８０において、保持面２０ａの高さの値とサブチャックテーブル５の上面５ａの高さの値との差が第１差Ｄ１として算出される。
その後、一旦、研削送り手段４を用いて研削砥石３４０を＋Ｚ方向に移動して、研削砥石３４０をチャックテーブル２の保持面２０ａから離間する。さらに、測定部移動手段７によって保持面高さ測定部６０と上面高さ測定部６２とをともに＋Ｚ方向に移動して、第１接触子６０１ａ及び第２接触子６２１ａを、サブチャックテーブル５の上面５ａ及びチャックテーブル２の保持面２０ａからそれぞれ離間する。
また、例えば、図示しない水平移動手段等によりチャックテーブル２をＹ軸方向に移動して、チャックテーブル２と研削手段３とを水平方向において離間する。
また、例えば、図示しない水平移動手段等によりチャックテーブル２をＹ軸方向に移動して、チャックテーブル２と研削手段３とを水平方向において離間する。
次に、図３に示すように、チャックテーブル２の保持面２０ａの上に被加工物Ｗを載置するとともに、吸引源６１を作動させて、生み出された吸引力を、流路２７を通じて保持面２０ａに伝達することにより、被加工物Ｗを保持面２０ａに吸引保持する。
被加工物Ｗが保持面２０ａに吸引保持されている状態で、チャックテーブル２を図示しない水平移動手段等を用いてＹ軸方向に移動させて、チャックテーブル２を研削手段３の下方に位置付ける。
図３に示すように、測定部移動手段７を用いてベース７３を研削送り方向に適宜移動させる。これにより、保持面高さ測定部６０の第１ゲージ６０１の第１接触子６０１ａがサブチャックテーブル５の上面５ａに接触して、サブチャックテーブル５の上面５ａの高さが測定されるとともに、上面高さ測定部６２の第２ゲージ６２１の第２接触子６２１ａが被加工物Ｗの上面Ｗａに接触して、被加工物Ｗの上面Ｗａの高さが測定される。測定されたサブチャックテーブル５の上面５ａの高さの値と被加工物Ｗの上面Ｗａの値とは、それぞれ電気信号として厚み算出部８０に送信される。
厚み算出部８０において、被加工物Ｗの上面Ｗａの高さとサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとの差が、第２差Ｄ２として算出される。なお、第２差Ｄ２は、被加工物Ｗの上面Ｗａの高さの変化等に伴って変化する値である。
さらに、厚み算出部８０においては、第２差Ｄ２から第１差Ｄ１を差し引いた値が、被加工物Ｗの厚みの値として算出される。
図３に示すように、サブチャックテーブル５の上面５ａに第１接触子６０１ａが接触し、かつ、被加工物Ｗの上面Ｗａに第２接触子６２１ａが接触している状態で、回転手段２４のモータ２４２を制御して、回転軸ａを軸にして駆動軸２４１を回転させる。これにより、駆動軸２４１に連結されている駆動プーリ２４０が回転して、その回転力が伝動ベルト２４３によって従動プーリ２４４に伝達されて従動プーリ２４４が回転する。従動プーリ２４４の回転に伴って、従動プーリ２４４に接続されているスピンドル２４５がＺ軸方向の回転軸２５を軸にして回転する。こうして、スピンドル２４５に接続されているチャックテーブル２及びチャックテーブル２の保持面２０ａに保持されている被加工物Ｗが回転軸２５を軸にして回転する。
次いで、研削手段３のスピンドルモータ３２を用いて、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転させる。これにより、スピンドル３０の下端に接続されている円環状のマウント３３及びマウント３３に連結されている研削砥石３４０が同じく回転軸３５を軸にして回転する。
研削砥石３４０が回転している状態で、図１に示した研削送り手段４のＺ軸モータ４２を用いてボールネジ４０を駆動して、回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回転させる。これにより、昇降板４３及び昇降板４３にホルダ４４を介して支持されている研削砥石３４０が－Ｚ方向に降下していき、図３に示すように、研削砥石３４０の下面３４０ｂが、保持面２０ａに吸引保持されている被加工物Ｗに当接する。研削砥石３４０の下面３４０ｂが被加工物Ｗに当接している状態で、さらに、研削砥石３４０を被加工物Ｗに向かって押し下げていくことにより被加工物Ｗが研削加工される。
研削中は、厚み算出部８０において、被加工物Ｗの上面Ｗａの高さとサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとの差である第２差Ｄ２が継続的に算出される。第２差Ｄ２は、研削による被加工物Ｗの上面Ｗａの高さの変化に伴って変化する。
さらに、厚み算出部８０においては、第２差Ｄ２から第１差Ｄ１を差し引いた値が、被加工物Ｗの厚みの値として算出される。この値も、被加工物Ｗの研削加工中に、厚み算出部８０において継続的に算出されている。
さらに、厚み算出部８０においては、第２差Ｄ２から第１差Ｄ１を差し引いた値が、被加工物Ｗの厚みの値として算出される。この値も、被加工物Ｗの研削加工中に、厚み算出部８０において継続的に算出されている。
被加工物Ｗが研削加工されて被加工物Ｗの上面Ｗａの高さが低くなっていくと、上面高さ測定部６２の第２ゲージ６２１が、接触子６２１ａが被加工物Ｗの上面Ｗａに接触している状態を保ちながら－Ｚ方向に移動していく。これに伴って、上面高さ測定部６２により測定される被加工物Ｗの上面Ｗａの高さの値が低下していき、第２差Ｄ２が減少していく。
第２差Ｄ２が減少するのに伴って、第２差Ｄ２から第１差Ｄ１を差し引いた値として厚み算出部８０において算出される被加工物Ｗの厚みの値も減少していく。そして、研削加工中に測定される被加工物Ｗの厚みが予め設定された所望の厚みになると、測定部移動手段７が保持面高さ測定部６０及び上面高さ測定部６２を上昇させるとともに、研削送り手段４が研削手段３を上昇させ、研削砥石３４０を被加工物Ｗから離間させる。こうして研削加工が終了する。
第２差Ｄ２が減少するのに伴って、第２差Ｄ２から第１差Ｄ１を差し引いた値として厚み算出部８０において算出される被加工物Ｗの厚みの値も減少していく。そして、研削加工中に測定される被加工物Ｗの厚みが予め設定された所望の厚みになると、測定部移動手段７が保持面高さ測定部６０及び上面高さ測定部６２を上昇させるとともに、研削送り手段４が研削手段３を上昇させ、研削砥石３４０を被加工物Ｗから離間させる。こうして研削加工が終了する。
上記のようにして厚み算出部８０において算出された研削終了時の被加工物Ｗの厚みの値は、電気信号として磨耗量算出部８２に送信される。
（研削砥石の磨耗量算出）
被加工物Ｗを研削加工して被加工物Ｗの厚みが予め設定された所望の厚みに達した時に、その研削終了時における研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを記憶部８１に記憶する。記憶された研削終了時における研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さの値は、電気信号として磨耗量算出部８２に送信される。
被加工物Ｗを研削加工して被加工物Ｗの厚みが予め設定された所望の厚みに達した時に、その研削終了時における研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを記憶部８１に記憶する。記憶された研削終了時における研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さの値は、電気信号として磨耗量算出部８２に送信される。
そして、磨耗量算出部８２において、研削加工前に予め記憶したチャックテーブル２の保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触するときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さに、厚み算出部８０において算出された研削加工後の被加工物Ｗの厚みを加算し、その加算値から研削終了時の研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さ位置を差し引く。これにより、研削砥石３４０の磨耗量が算出される。
研削装置１に備える測定部移動手段７を用いることにより保持面高さ測定部６０及び上面高さ測定部６２をＺ軸方向に昇降させることが可能となり、また、チャックテーブル２の付近にサブチャックテーブル５を配設することにより、保持面高さ測定部６０の第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させることが可能となる。
これにより、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させながら、第２接触子６２１ａをチャックテーブル２の保持面２０ａに接触させて、保持面２０ａの高さとサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとの差である第１差Ｄ１を求めてから、被加工物Ｗを保持面２０ａに保持した状態において、再び、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させながら、被加工物Ｗの上面Ｗａに第２接触子６２１ａを接触させて、被加工物Ｗの上面Ｗａの高さとサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとの差である第２差Ｄ２を求め、第２差Ｄ２と第１差Ｄ１とを差し引くことによって、被加工物Ｗの厚みを測定できるようになる。
例えば、１０ｍｍ以上の厚みを有するような被加工物Ｗにおいてもその厚みを測定することができるようになった。
また、研削装置１に備える記憶部８１に、保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触しているときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを記憶して、保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触しているときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さの値に被加工物の厚みを加算して、研削終了時の研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを差し引くことによって、研削砥石３４０の磨耗量を認識することができるようになった。
これにより、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させながら、第２接触子６２１ａをチャックテーブル２の保持面２０ａに接触させて、保持面２０ａの高さとサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとの差である第１差Ｄ１を求めてから、被加工物Ｗを保持面２０ａに保持した状態において、再び、第１接触子６０１ａをサブチャックテーブル５の上面５ａに接触させながら、被加工物Ｗの上面Ｗａに第２接触子６２１ａを接触させて、被加工物Ｗの上面Ｗａの高さとサブチャックテーブル５の上面５ａの高さとの差である第２差Ｄ２を求め、第２差Ｄ２と第１差Ｄ１とを差し引くことによって、被加工物Ｗの厚みを測定できるようになる。
例えば、１０ｍｍ以上の厚みを有するような被加工物Ｗにおいてもその厚みを測定することができるようになった。
また、研削装置１に備える記憶部８１に、保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触しているときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを記憶して、保持面２０ａに研削砥石３４０の下面３４０ｂが接触しているときの研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さの値に被加工物の厚みを加算して、研削終了時の研削砥石３４０の下面３４０ｂの高さを差し引くことによって、研削砥石３４０の磨耗量を認識することができるようになった。
１：研削装置 １０：装置基台 １１：コラム １２：カバー １３：蛇腹
２：チャックテーブル ２０：吸引部 ２０ａ：保持面 ２１：枠体
２１ａ：枠体の上面 ２４：回転手段 ２４０：駆動プーリ ２４１：駆動軸
２４２：モータ ２４３：伝動ベルト ２４４：従動プーリ ２４５：スピンドル
２４６：ロータリージョイント ２５：回転軸 ２６０：吸引源 ２６１：エア供給源
２６２：水供給源 ２６３ａ～２６３ｃ：開閉バルブ ２７：吸引路
２８：水平移動手段 ２８０：ボールネジ ２８１：ガイドレール
２８２：Ｙ軸モータ ２８３：移動板 ２８４：チャックテーブルベース
２８５：回転軸 ２８６：支持柱
３：研削手段 ３０：スピンドル ３１：ハウジング ３２：スピンドルモータ
３３：マウント ３４：研削ホイール ３４０：研削砥石 ３４０ｂ：研削砥石の下面
３４１：ホイール基台 ３５：回転軸
４：研削送り手段 ４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：Ｚ軸モータ
４３：昇降板 ４４：ホルダ ４５：回転軸
５：サブチャックテーブル ５ａ：サブチャックテーブルの上面 ５ｂ：ベアリング
６０：保持面高さ測定部 ６００：第１シリンダ ６０１：第１ゲージ
６０１ａ：第１接触子 ６２：上面高さ測定部 ６２０：第２シリンダ
６２１：第２ゲージ ６２１ａ：第２接触子
７：測定部移動手段 ７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：モータ
７３：ベース ７４：背板 ７５：回転軸 ７６：ナット
８：制御手段 ８０：厚み算出部
８１：下面高さ認識部 ８１０：スケール ８１１：読み取り部
８２：磨耗量算出部 ８３：記憶部
Ｗ：被加工物 Ｗａ：被加工物の上面
Ｄ１：第１差 Ｄ２：第２差
２：チャックテーブル ２０：吸引部 ２０ａ：保持面 ２１：枠体
２１ａ：枠体の上面 ２４：回転手段 ２４０：駆動プーリ ２４１：駆動軸
２４２：モータ ２４３：伝動ベルト ２４４：従動プーリ ２４５：スピンドル
２４６：ロータリージョイント ２５：回転軸 ２６０：吸引源 ２６１：エア供給源
２６２：水供給源 ２６３ａ～２６３ｃ：開閉バルブ ２７：吸引路
２８：水平移動手段 ２８０：ボールネジ ２８１：ガイドレール
２８２：Ｙ軸モータ ２８３：移動板 ２８４：チャックテーブルベース
２８５：回転軸 ２８６：支持柱
３：研削手段 ３０：スピンドル ３１：ハウジング ３２：スピンドルモータ
３３：マウント ３４：研削ホイール ３４０：研削砥石 ３４０ｂ：研削砥石の下面
３４１：ホイール基台 ３５：回転軸
４：研削送り手段 ４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：Ｚ軸モータ
４３：昇降板 ４４：ホルダ ４５：回転軸
５：サブチャックテーブル ５ａ：サブチャックテーブルの上面 ５ｂ：ベアリング
６０：保持面高さ測定部 ６００：第１シリンダ ６０１：第１ゲージ
６０１ａ：第１接触子 ６２：上面高さ測定部 ６２０：第２シリンダ
６２１：第２ゲージ ６２１ａ：第２接触子
７：測定部移動手段 ７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：モータ
７３：ベース ７４：背板 ７５：回転軸 ７６：ナット
８：制御手段 ８０：厚み算出部
８１：下面高さ認識部 ８１０：スケール ８１１：読み取り部
８２：磨耗量算出部 ８３：記憶部
Ｗ：被加工物 Ｗａ：被加工物の上面
Ｄ１：第１差 Ｄ２：第２差
Claims (2)
- 保持面の上に被加工物を保持するチャックテーブルと、該保持面に保持された被加工物の上面を研削砥石の下面によって研削する研削手段と、該研削手段を該保持面に垂直な方向に研削送りする研削送り手段と、該保持面の高さを測定する保持面高さ測定部と、該保持面に保持された被加工物の上面の高さを測定する上面高さ測定部とを備える研削装置であって、
該チャックテーブルから水平方向に所定の距離離間した位置にサブチャックテーブルを備え、
該保持面高さ測定部は、先端に第１測定子を配置し少なくとも研削開始前の被加工物の厚さ分シリンダから突出する第１ゲージを備え、
該上面高さ測定部は、先端に第２測定子を配置しシリンダから突出する第２ゲージを備え、
該上面高さ測定部と該保持面高さ測定部とを配置したベースを該研削送り方向に移動させる測定部移動手段と、
該測定部移動手段によって該ベースを移動させて該上面高さ測定部と該保持面高さ測定部との各々の測定値を用いて被加工物の厚みを算出する厚み算出部とを備え、
該厚み算出部において、
該ベースを下降させることによって該保持面高さ測定部及び該上面高さ測定部を下降させ、該第２測定子が該保持面に接触した時の該第２シリンダからの該第２ゲージの突出量によって測定された該保持面の高さと該第１測定子が該サブチャックテーブルの上面に接触した時の該第１シリンダからの該第１ゲージの突出量によって測定された該サブチャックテーブルの上面の高さとの第１差と、
該ベースを下降させることによって該保持面高さ測定部及び該上面高さ測定部を下降させ、該第２測定子が該保持面に保持された被加工物の上面に接触した時の該第２シリンダからの該第２ゲージの突出量によって測定された該保持面に保持された被加工物の上面の高さと該第１測定子が該サブチャックテーブルの上面に接触した時の該第１シリンダからの該第１ゲージの突出量によって測定された該サブチャックテーブルの上面の高さとの第２差と、
該第２差から該第１差を差し引いて被加工物の厚みと、を算出する研削装置。 - 該保持面に接触させた該研削砥石の下面の高さを記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された値に、該厚み算出部により算出された研削終了時の被加工物の厚みを加算し、研削終了時の該研削砥石の高さ位置を差し引いて、該研削砥石の磨耗量を算出する磨耗量算出部と、を備える、請求項１記載の研削装置。
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