JP2000280155A - 薄板円板状ワークの両面研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの厚みの減少に関わらず高い精度で研
削を行える薄板円板状ワークの両面研削装置を提供す
る。 【解決手段】 端面の研削面同士が対向し、かつ軸方向
に相対的に移動しうるように配置されて回転させられる
１対の砥石８，９と、ワークＷの両面の加工面が１対の
研削砥石の研削面にそれぞれ対向し、かつにワークＷの
外周が研削面の外周と交差しかつワークＷの中心が研削
面内に位置するようにワークＷを研削面の間の研削加工
位置に支持して自転させるワーク自転手段とを備えてい
る研削装置である。自転手段は、研削砥石８，９の間か
ら外に出ているワークＷの部分の両加工面に流体を供給
してワークを軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持
手段１０，１１を備えている。静圧式軸方向支持手段１
０，１１に、研削の進行に伴うワークの厚みの減少に対
応して静圧を一定に保つ静圧制御手段１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板円板状ワーク
の両面研削装置、さらに詳しくは、例えば半導体ウェハ
ー等のような薄板円板状ワークの両面を同時に研削する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄板円板状ワークの両面を同時に研削す
る装置として、例えば、特開平１０−２１７０７９号公
報に記載のものがある。

【０００３】この研削装置は、水平なベッドおよびベッ
ドの上面に左右に間隔を置いて設けられ、対向した面が
それぞれ研削面となされる一対の鉛直円板状砥石と、薄
板鉛直円板状ワークの両面が砥石の研削面にそれぞれ対
向するとともにワークの外周が研削面の外周と交差しか
つワークの中心が研削面内に位置するようにワークを研
削面の間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自
転装置とを備えている。

【０００４】ワーク自転装置は、研削砥石の間から外に
出ているワークの部分の両面に流体を供給してその静圧
によりワークを軸方向に非接触支持する静圧軸方向支持
装置と、ワークを径方向に支持して回転させる径方向支
持駆動装置とを備えている。

【０００５】静圧軸方向支持装置は、ワークを差し入れ
ることのできるスリットが形成された支持ブロックを有
し、スリットを形成するブロックの両面から空気などの
流体が吹き出され、この流体により生じる静圧によりワ
ークが支持されるようになされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の研削装置に
おいては、研削に伴うワークの厚みの変化に対応するこ
とができない。すなわち、研削が進行してワークの厚み
が減少すると静圧が低くなりワークが不安定になるた
め、ワークの研削精度が低くなり、ワークの加工面の平
面度が低くなるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決すること
を課題とするものであり、ワークの厚みの減少に関わら
ず高い精度で研削を行える薄板円板状ワークの両面研削
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記課
題を解決するために、本発明の薄板円板状ワークの両面
研削装置は、端面の円形研削面同士が対向するとともに
軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転させ
られる１対の研削砥石と、薄板円板状ワークの両面の加
工面が前記１対の研削砥石の研削面にそれぞれ対向する
とともに前記ワークの外周が前記研削面の外周と交差し
かつ前記ワークの中心が前記研削面内に位置するように
前記ワークを前記研削面の間の研削加工位置に支持して
自転させるワーク自転手段とを備えており、前記ワーク
自転手段が、前記研削砥石の間から外に出ているワーク
の部分の両面の加工面に流体を供給してその静圧により
前記ワークを軸方向に非接触支持する静圧式軸方向支持
手段と、前記ワークを径方向に支持して自転させる径方
向支持駆動手段とを備えている薄板円板状ワークの両面
研削装置において、静圧式軸方向支持手段が、研削の進
行に伴うワークの厚みの減少に対応して静圧を一定に保
つ静圧制御手段を備えていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】この薄板円板状ワークの両面研削装置にお
いては、ワークの厚みの変化に関わらずワークを保持す
る静圧の値が一定に保たれるので、薄板円板状ワークの
両面を高い精度で研削することができる。

【００１０】上記、薄板円板状ワークの両面研削装置に
おいて、静圧式軸方向支持手段が、前記研削砥石の間か
ら外に出ているワークの部分の面にそれぞれ対向する面
を有する一対の流体供給部材を有し、静圧制御手段が、
少なくとも一方の流体供給部材をワークの軸方向に移動
させる移動手段を有し、移動手段が、流体圧シリンダを
有し、研削の進行に伴うワークの厚みの減少に対応して
前記流体圧シリンダのロッドが伸びることにより、少な
くとも一方の流体供給部材が、ワークの軸方向に移動
し、静圧が一定に保たれるようになされていることがあ
る。

【００１１】この装置においては、静圧制御手段を単純
な構成で実現することができるとともに容易に静圧を一
定に保つことができ、静圧の制御を確実に行うことがで
きる。。

【００１２】さらに、上記の両面研削装置が、一方の流
体供給部材に接続された真空引き装置を備え、かつ他方
の流体供給部材のみが流体圧シリンダにより移動するよ
うになされ、研削開始前および研削終了後のワークを、
吸着した状態で保持しうるようになされていることがあ
る。

【００１３】この装置においては、流体供給部材の研削
砥石の間から外に出ているワークの部分の面に対向する
面を正しく鉛直にしておけば、ワークを正確に鉛直状態
で流体供給部材によって吸着保持した後にワークを非接
触支持することができるので、非接触状態においてもワ
ークを正確に鉛直な状態に保つことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の薄
板円板状ワークの両面研削装置について説明する。

【００１５】図１〜図４は、本発明における第１の実施
形態の薄板円板状ワークの両面研削装置を示したもので
ある。なお、以下の説明において前後左右は図１を基準
とするものとし、図１の左右を左右といい、図１の紙面
表側を前、紙面裏側を後というものとする。

【００１６】研削装置(1) は、水平なベッド(2) の上面
に取り付けられた前後面が開口し、上面にワーク差し入
れ用開口(3a)があけられたフレーム(3) およびフレーム
(3)内に鉛直面が対向するように配された左右一対のベ
ース(4)(5)を備えている。

【００１７】フレーム(3) の左右内面にはそれぞれ砥石
ヘッド(6)(7)がそれぞれ左右のベース(4)(5)を貫通して
対向状に取り付けられている。砥石ヘッド(6)(7)の対向
面には、左右方向に伸びる円柱状の研削砥石(8)(9)が、
端面の円形研削面同士が対向するように、かつ各砥石
(8)(9)の軸線が同一直線上に位置するように配されてい
る。図示は省略したが、砥石ヘッド(6)(7)内には、砥石
(8)(9)を左右方向に移動させる軸方向移動装置および砥
石(8)(9)を軸線周りに回転させる回転装置がそれぞれ設
けられている。なお、砥石(8)(9)は、非研削時には砥石
(8)(9)の相互間隔がワーク(w) の厚みより大きくなる待
機位置に位置するようになされている。

【００１８】左のベース(4) の右側および右のベース
(5) の左側にはそれぞれ一対の流体供給部材(10)(11)が
対向状に設けられている。流体供給部材(10)(11)は、短
筒状部材(10e)(11e)と、これの開口をふさぐ蓋部材(10
f)(11f)とにより構成されているものであり、全体とし
てそれぞれ左右方向に伸びる軸線を有する円板状をな
し、かつ下部にそれぞれ砥石(8)(9)が位置しうる切り欠
き(10c) が形成されている。また、流体供給部材(10)(1
1)には流体噴き出し孔(10a)(11a)がそれぞれ多数設けら
れている。各孔(10a)(11a)は、供給部材(10)(11)内に設
けられた空間(10b)(11b)を介してつながっており、この
空間(10b)(11b)と、図示は省略した流体供給装置とがそ
れぞれ接続されて各孔(10a)(11a)から流体が噴き出され
るようになっている。また、左の流体供給部材(10)には
複数のワーク吸引孔(10d) があけられている。この孔(1
0d) は、供給部材(10)内において流体噴き出し孔(10a)
をつなぐ空間(10b) と隔てられた空間(10g) を介してつ
ながっており、この空間(10g) に接続管(23)を介して図
示しない真空ポンプなどの適当な真空引き装置が接続さ
れている。

【００１９】そして、左の流体供給部材(10)は、左のベ
ース(4) の右面に固定され、一方、右の流体供給部材(1
1)は、以下に述べるようにして左右方向に移動自在に設
けられている。

【００２０】流体供給部材(11)は鉛直板状の支持部材(1
2)を備えている。支持部材(12)は、左右方向に伸びるロ
ッド(13a) を有する２つのエアシリンダ(13)のロッド(1
3a)先端に取付られている。エアシリンダ(13)は、前後
に間隔を置いてベース(5) に固定されている、さらに、
支持部材(12)の右面には、前下隅および後上隅において
左右方向に伸びる円柱状案内部材(14)が取り付けられ、
この案内部材(14)が、ベース(5) を摺動自在に貫通する
ことにより流体供給部材(11)が左右方向に正しく移動す
るようになっている。なお、支持部材(12)には、砥石
(9) が貫通するための貫通孔(12a) があけられている。
なお、右の流体供給部材(11)は、非研削時においては、
エアシリンダ(13)のロッド(13a) がもっとも縮んだ状態
である待機位置に位置する。なお、エアシリンダ(13)
は、図示しない圧力調整弁を介して圧縮空気供給源に接
続されており、圧力調整弁によってエアシリンダ(13)内
の圧力が一定に保たれるようになっている。

【００２１】左のベース(4) には、流体供給部材(11)に
よって保持されたワークを径方向に支持して回転させる
径方向支持駆動装置が以下のようにして設けられてい
る。

【００２２】左のベース(4) の右面には、流体供給部材
(10)(11)間の周りの前後に位置するローラ(15)(16)(17)
が、上、中、下にそれぞれ２個ずつ、合計６個設けられ
ている。それぞれのローラ(15)(16)(17)は、左右方向に
伸びる水平軸周りに回転自在であり、さらに、下の２個
のローラ(15)の相互間隔は、中の２個のローラ(16)の相
互間隔よりも小さく、これら４個のローラ(15)(16)によ
り鉛直状態のワーク(w) を受けて支持できるようになっ
ている。

【００２３】また、中の２個のローラ(16)は、駆動ロー
ラであり、左のベース(4) に取り付けられた電動モータ
(22)によってベルト(19)を介して駆動されるようになっ
ている。下の２個のローラ(15)は、従動ローラである。
上の２個のローラ(17)は、押さえローラであり、図示は
省略したが、例えば、エアシリンダなどの移動装置によ
って前後に移動できるようになっており、押さえローラ
(17)は、ローラ(17)の相互間隔がワークの直径より大き
くなる待機位置をとることができるようになっている。

【００２４】詳細な図示は省略したが、研削装置におけ
るワーク(w) の搬入、搬出を自動的に行うためのワーク
搬入出手段としてのオートローダ(21)がフレーム(3) の
上方に設けられている。

【００２５】なお、この研削装置においては、ワーク
(w) の直径に比し、流体供給部材(10)(11)の直径はわず
かに小さく、砥石(8)(9)の直径は、流体供給部材(10)(1
1)の直径より小さい。

【００２６】このような構成を有する研削装置(1) にお
いては、押さえローラ(17)、砥石(8)(9)および右の流体
供給部材(11)がそれぞれ待機位置をとった状態で、ワー
ク(w) が、鉛直な姿勢で駆動ローラ(16)と従動ローラ(1
5)との上に載せられる。次に左の流体供給部材(10)内部
が真空引きされ、ワーク(w) が左の流体供給部材(10)の
右面に吸引されて吸着され、正確に鉛直な状態に保たれ
る。このときワーク(w) の上側約半分の部分が流体供給
部材(10)(11)の間に位置する。そしてワーク(w) の上部
がわずかに流体供給部材(10)(11)より上方に突出してお
り、ワーク(w)のこの部分の一部を押さえるように押さ
えローラ(17)間の相互間隔が調整される。

【００２７】そして、左の流体供給部材(10)と真空引き
装置とが遮断されると即座に左右の流体供給部材(10)(1
1)から空気またはクーラントなどの流体が、流体供給部
材(10)(11)間に位置するワーク(w) の部分に、すなわ
ち、研削砥石(8)(9)の間から外に出ているワーク(w) の
部分の両面の加工面に供給されてワーク(w) が研削加工
位置に支持される。同時にエアシリンダ(13)のロッド(1
3a) が伸びて右の流体供給部材(11)が左方向に移動し、
流体供給部材(10)(11)間の静圧が所定の値になされ、そ
の静圧によりワーク(w) が鉛直状態で非接触支持され
る。

【００２８】上記の状態において、駆動ローラ(16)が回
転を開始し、駆動ローラ(16)とワーク(w) の外周との間
の摩擦力によってワーク(w) が自転する。ワーク(w) が
時点を開始すると、左右の砥石(8)(9)が回転させられ
る。左右の砥石(8)(9)は、回転させられると同時に、そ
れぞれ他方の砥石(8)(9)に向かって移動してワーク(w)
の下側の部分が砥石(8)(9)によって挟まる。このように
して、ワーク(w) の外周が砥石(8)(9)の研削面の外周と
交差し、かつワーク(w) の中心が砥石(8)(9)の研削面内
に位置する。

【００２９】この状態でワーク(w) が一回転する間にワ
ーク(w) の両面の加工面全面が砥石(8)(9)の研削面の間
を通過する。右の砥石(9) は、研削の進行に伴い左へ徐
々に移動する。一方、左の砥石(8) は、最初にワーク
(w) を挟んだ位置から動かない。そして、右の砥石(9)
は、左の砥石(8) との相互間隔がワーク(w) の仕上がり
厚さにより定まる値となる位置で所定時間停止し、スパ
ークアウト研削が行われる。そしてワーク(w) が搬入時
の厚みから所定の厚みへと研削される。

【００３０】ワーク(w) が研削されるさい、エアシリン
ダ(13)内の圧力は一定に保たれるため、ワーク(w) の厚
みの減少に伴って流体供給部材(10)(11)間の静圧が低く
なると即座に、エアシリンダ(13)のロッド(13a) がワー
ク(w) の厚みの減少分だけ伸び、流体供給部材(10)(11)
間の静圧は所定の値に戻される。この動作が殆ど時差を
生じることなく行われるので、静圧は実質上一定に保た
れる。

【００３１】ワーク(w) の研削が終了すると、砥石(8)
(9)がワーク(w) から離れ待機位置へと移動する。砥石
(8)(9)がワーク(w) から離れると、駆動ローラ(16)が停
止させられ、これによってワーク(w) も自転を停止す
る。ワーク(w) が自転を停止すると、流体供給部材(10)
(11)からの流体の供給が停止される。これと同時にワー
ク(w) が左の流体供給部材(10)の右面に吸引される。そ
して、ワーク(w) の上縁部がローダ(21)によって保持さ
れ、押さえローラ(17)および右の流体供給部材(11)がそ
れぞれ待機位置へと移動する。そして、ワーク(w) がロ
ーダ(21)によって上方へ持ち上げられて研削装置(1) 外
へと搬出される。この動作が繰り返されて研削が次々に
行われる。

【００３２】上記の研削装置(1) のように、一方の砥石
（上記実施形態においては左の砥石(8) ）を停止させて
基準とし、他方の砥石（上記実施形態においては右の砥
石(9) ）を移動させるようにすれば、一方の砥石の研削
面を基準として研削を行うことができるので、研削の精
度が高くなる。

【００３３】また、一方の流体供給部材（上記実施形態
においては右の流体供給部材(11)）を動かし、他方の流
体供給部材（上記実施形態においては左の流体供給部材
(10)）を固定して静圧を一定に保つようにすれば、静圧
を高い精度で一定に保つことができるとともに装置の構
成を単純にすることができる。

【００３４】なお、ワーク(w) の搬入出およびワーク
(w) を支持する手順は上記の説明の手順に限るものでは
ない。

【００３５】次に図５および図６を参照して本発明にお
ける第２の実施形態の両面研削装置について説明する。
なお、以下の説明において第１の実施形態における研削
装置に示したものと同一物および同一部分には同一符号
を付して説明は省略する。また、以下の説明において
は、図５の左右を左右というものとする。

【００３６】この研削装置(20)は、ベース(4) および支
持部材(12)に対する流体供給部材(25)(26)の取付手段お
よび径方向支持駆動手段が異なるものである。

【００３７】左の流体供給部材(25)はベース(4) の右向
面に、右の流体供給部材(26)は、支持部材(12)に、それ
ぞれ以下のようにして取り付けられている。

【００３８】左右の流体供給部材(25)(26)には、周方向
に間隔を置いて３個の貫通孔(25a)(26a)が形成されてい
る。左の流体供給部材(25)の貫通孔(25a) を、ベース
(4) にねじ込まれた３本のスタッドボルト(29)が、右の
流体供給部材(26)の貫通孔(26a) を、支持部材(12)にね
じ込まれた３本のスタッドボルト(30)がそれぞれ貫通し
ている。そして、スタッドボルト(29)(30)における流体
供給部材(25)(26)の左右にそれぞれナット(31)が球面座
金(36)を介してねじ合わされており、ナット(31)を回転
させることにより左の流体供給部材(25)とベース(4) と
の間隔および右の流体供給部材(26)と支持部材(12)との
間隔がそれぞれ同じになるように調整され、流体供給部
材(25)(26)が正確に鉛直な状態に保たれるようになって
いる。

【００３９】この実施形態においては、ワーク(w) を径
方向に支持して自転させる径方向支持駆動手段が以下の
ようにして形成されている。

【００４０】左右の流体供給部材(25)(26)との間には、
鉛直円板状をなすとともに中央にワーク(w) が嵌め入れ
られる穴(33d) があけられたワーク嵌め入れ部材(33)が
設けられている。嵌め入れ部材(33)は、左右方向に伸び
る水平軸周りに回転する３個の支持ローラ(32)がベース
(4) に取り付けられており、このローラ(32)によって嵌
め入れ部材(33)が支持されている。なお、支持ローラ(3
2)は、嵌め入れ部材(33)の周方向に等間隔をおいて配さ
れている。

【００４１】ワーク嵌め入れ部材(33)は、外周に歯車の
歯が切られた肉厚のあつい周縁部(33a) と、これから半
径方向内側に突出したワーク保持部(33b) とよりなる。
ワーク保持部(33b) の厚みは、ワーク(w) の厚みより薄
い。本実施形態においては、周縁部(33a) とワーク保持
部(33b) とは、別の部材によって構成され、周縁部(33
a) とワーク保持部(33b) とは、相互にねじ止めされて
いる。

【００４２】周縁部(33a) の歯は、ベース(4) に取り付
けられた駆動モータ(34)のモータ軸に固定された歯車と
かみ合い、駆動モータ(34)によって、嵌め入れ部材(33)
が軸方向に回転駆動されるようになっている。

【００４３】ワーク保持部(33b) の内縁部には半径方向
内側に向かって突出した突部(33c)が形成されている。
この突部(33c) は、ワーク(w) の周縁部に形成されたい
わゆるノッチと呼ばれる切り欠き(wa)の形状に適合して
いる。

【００４４】この研削装置(20)においては、装置(20)の
中央よりやや右側の上方に設けられたローダ(35)により
以下のようにしてワーク(w) の搬入出が行われる。

【００４５】ローダ(35)は、吸盤(35a) を備え、この吸
盤(35a) に、切り欠き(wa)が所定の位置、この装置にお
いては上側に位置するようにワーク(w) が吸着されてい
る。一方、ワーク嵌め入れ部材(33)は、ワーク保持部(3
3b) の突部(33c) が上側にくるような状態をとってい
る。

【００４６】砥石(8)(9)および右の流体供給部材(26)は
それぞれ待機位置をとっている状態において、ローダ(3
5)が下降して保持部(33b) の穴(33d) の中心とワーク
(w) の中心とが同一の左右方向に伸びる水平直線上に位
置させられる。次にローダ(35)が左方向に移動してワー
ク(w) の切り欠き(wa)に保持部(33b) の突部(33c) が嵌
まるように、ワーク(w) が穴(33d) に嵌め入れられる。
この後吸盤(35a) からワーク(w) が離れ、ローダ(35)が
研削装置(20)の右上方へ移動する。ワーク(w) の搬出
は、上記の手順と逆に行われる。

【００４７】砥石(8)(9)および右の流体供給部材(26)が
移動して研削が行われる手順は第１の実施形態の研削装
置の場合と同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施形態の薄板円板状ワ
ークの両面研削装置の部分切り欠き正面図である。

【図２】同薄板円板状ワークの両面研削装置の要部の拡
大断面図である。

【図３】同薄板円板状ワークの両面研削装置の側面図で
ある。

【図４】同薄板円板状ワークの両面研削装置の要部の斜
視図である。

【図５】本発明における第２の実施形態の薄板円盤状ワ
ークの両面研削装置における用部の正面図である。

【図６】同両面研削装置の側面図である。

【符号の説明】

(1) 研削装置 (8)(9) 研削砥石 (10)(11) 流体供給部材 (13) エアシリンダ (13a) ロッド (20) 研削装置 (25)(26) 流体供給部材 (w) ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面の円形研削面同士が対向するととも
   に軸方向に相対的に移動しうるように配置されて回転さ
   せられる１対の研削砥石と、 薄板円板状ワークの両面の加工面が前記１対の研削砥石
   の研削面にそれぞれ対向するとともに前記ワークの外周
   が前記研削面の外周と交差しかつ前記ワークの中心が前
   記研削面内に位置するように前記ワークを前記研削面の
   間の研削加工位置に支持して自転させるワーク自転手段
   とを備えており、 前記ワーク自転手段が、前記研削砥石の間から外に出て
   いるワークの部分の両面の加工面に流体を供給してその
   静圧により前記ワークを軸方向に非接触支持する静圧式
   軸方向支持手段と、前記ワークを径方向に支持して自転
   させる径方向支持駆動手段とを備えている薄板円板状ワ
   ークの両面研削装置において、 静圧式軸方向支持手段が、研削の進行に伴うワークの厚
   みの減少に対応して静圧を一定に保つ静圧制御手段を備
   えていることを特徴とする薄板円板状ワークの両面研削
   装置。
2. 【請求項２】 静圧式軸方向支持手段が、前記研削砥石
   の間から外に出ているワークの部分の面にそれぞれ対向
   する面を有する一対の流体供給部材を有し、 静圧制御手段が、少なくとも一方の流体供給部材をワー
   クの軸方向に移動させる移動手段を有し、 移動手段が、流体圧シリンダを有し、 研削の進行に伴うワークの厚みの減少に対応して前記流
   体圧シリンダのロッドが伸びることにより、少なくとも
   一方の流体供給部材が、ワークの軸方向に移動し、静圧
   が一定に保たれるようになされていることを特徴とする
   請求項１記載の薄板円板状ワークの両面研削装置。
3. 【請求項３】一方の流体供給部材に接続された真空引き
   装置を備え、かつ他方の流体供給部材のみが流体圧シリ
   ンダにより移動するようになされ、研削開始前および研
   削終了後のワークを、吸着した状態で保持しうるように
   なされていることを特徴とする請求項２記載の薄板円板
   状ワークの両面研削装置。