JPH01240269A - 平面研削盤のクーラント供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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６２−１０
７９５１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
ウェ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、ウェー
ハをチャンクする面に溝を形成した真空チャックを用い
て、ウェ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ェーハを回転さ
せて効率良く研削しようとした場合、研削砥石の研削面
とウェ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。この高温ばウェー
ハに熱変形を生し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、急速接近工程へ−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で研削砥石をウェーハから引き離
す際に、この引き離しによるウェーハへの当接解除と、
砥石回転で勢いのイ」加されたクーラン１〜液とにより
、真空チャックの吸引力が作用していないウェーハの周
４ｉ　部が」１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、ウェーハの
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したり、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
するだめの研削砥石を回転駆動する回転駆動手段と、」
１記の研削砥石を被加工物の被研削面に対して離接さセ
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Ｉ・液供給
量を研削時の供給量よりも減少させるり一うント供給量
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、」１
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
を持ち上げることばできないから、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
であるウェーハ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入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。これらボルダ−４、駆動モータ５、およ
び回転軸保持部材６などによって、」１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ば、ザーボモータ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、ウェーハ２の切り込め方向に昇降動
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ポールねし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をウェーハ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１４．　ｂ、および、駆動ヘルｌ□　１
４　ｃ・１４ｃなどを備えており、駆動モータ１４ａの
回転によって主軸１．４．　ｂ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１
６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
工物としてのウェーハ２を、真空（減圧）力を利用して
吸引固定するだめのものであり、ウェーハ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
おいて上記のウェーハ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１４．
　ｂ内に貫通された吸気管部１６ｄと、この吸気管部１
６ｄ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、ウェーハ２
を吸引固定する吸着部１６ｃ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の研削面とウェー
ハ２の被研削面とが当接して互いの回転運動によりウェ
ーハ２が研削されていくと、摩擦熱が生して両者が高温
になる。この高温はウェーハ２に熱変形を生しさせて好
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、ウェーハ２と研削砥石３との当接面に
タ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
Ｈ＆を吸入加圧するポンプ機構１８３と、このポンプ機
構１８２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・１８ｂは、第４図にも示すように、ウェ
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とウェーハ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、内蔵しで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２
１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１〜供給手段１８におけるポン
プ機構１８２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１〜
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、被加工物であるウェーハ２の研削
加工を行うには、吸着部１６Ｃを覆うようにしてウェー
ハ２を支持台１６ａ上に載置した後、真空チャック機構
１６を作動させてウェーハ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を入方向
に回転させる一方、回転駆動機構１４を作動させてウェ
ーハ２を入方向とは逆のＢ方向に回転させ、これら双方
の回転によってウェーハ２の研削を行う。このつ工−ハ
２の研削は、第５図に示すように、例えば、研削砥石３
を急速にウェーハ２に接近させる急速前進工程Ａと、ウ
ェーハ２に荒い加工を施す荒加工工程Ｂと、ウェーハ２
に仕」二げ加工を施す仕上加工工程Ｃと、ウェーハ２の
研削時に平面研削盤１に生した逃げ変形による切り込み
不足を取り戻すだめのスパークアウトＤと、研削砥石３
をウェーハ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、研削の際にウェーハ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、急速前進工程へに
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へに続く荒加工工程Ｂば、研削砥石
３がウェーハ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、クーラント液の量は一挙に増
加されて、研削時に必要なＮＱｚ　　（Ｑ２　＞Ｑｌ　
＞のクーラント液が供給されることになる。研削砥石３
がウェーハ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がウェーハ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
に基づいてウェーハ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によってウェーハ
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フ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Ｃ１および、スパークアラ）
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」二加工工程ＣからスパークアラＩ−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
アラＩ−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、内蔵しで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２
４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Ｑ
３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２
４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１へ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をウェーハ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
によるウェーハ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ェーハ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、ウェーハ２への圧接解除がなされてもウェーハ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
程已において、研削砥石３をウェーハ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ェーハ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がウェーハ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Ｑ、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、ウェーハ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、ウェーハ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
Ｂ＆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、前記のスパークアラ）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竪型の平面研削盤
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ェ
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
磁力チャソ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
す、研削砥石３の位置を検出するだ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ずものであ
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図はウェ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図はウェ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１・、第６図は従来例を示すものであって
、ウェ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はウェーハ（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、１６ａ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Ｉ・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。 第５図 時１’ａ”１ 第６囚 ８与Ｌ（ｔ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。