JP2002144226A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定装置のストローク量を小さくすることに
より、ワークを効率良く測定することができる研削装置
を提供する。 【解決手段】 薄板状のワーク２４を回転する研削作用
面１７ａ，１８ａによって研削する砥石１７，１８と、
ワーク２４を回転自在に支持し、砥石１７，１８に接近
又は離脱する方向に移動可能な移動枠５３とを有する。
ワーク２４の厚さを測定する測定装置７０を移動枠５３
に備え、測定装置７０の測定結果の基づいて砥石１７，
１８の送り移動量を補正する研削装置１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被研削物の厚さを
測定する測定装置を備えた研削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、一般に半導体チップ等に用いら
れるシリコンウェーハは、硬脆材料からなるインゴット
をワイヤソーにより切断し、切断されたウェーハを研削
盤やラップ盤等で所望の厚さに研削して製造される。図
９に示すように従来からワイヤソーにより切断された硬
脆材料からなるウェーハ状のワーク２４等の両面を一対
の砥石１７，１８により研削する両頭研削盤１００が知
られている。この両頭研削盤１００は、一対の砥石１
７，１８の対向する端面である二つの研削作用面１７
ａ，１８ａを有し、それぞれの研削作用面１７ａ，１８
ａはほぼ平行の状態で対向配置されている。

【０００３】そして、板状のワーク２４をワーク支持機
構１５に支持した状態で砥石１７，１８の間に配置し、
両砥石１７，１８を回転させながらワーク２４に向かっ
て両砥石（１７及び１８）または片方の砥石（１７又は
１８）を送り移動することによって、それら二つの研削
作用面１７ａ，１８ａに接触したワーク２４の表裏両面
を同時に研削するようになっている。

【０００４】このワーク２４の研削に際して、ワーク２
４を所定の厚さに加工するためには、例えば研削加工が
終了した時点で加工後のワーク２４の実際の寸法を測定
し、その測定寸法に基づいて両砥石１７，１８の切込み
量を決定して、粗研削加工や仕上げ研削加工を行ってい
る。図１１に模式的に示すように、切込み量とは、研削
加工を施すワークの加工前の表面である被削面と、研削
加工後の表面である仕上げ面との距離に相当する砥石１
７，１８の移動量である。砥石の切込み量が多い程ワー
ク２４の厚さ（幅）は薄く加工され、一般的に、加工中
のワークの厚さは砥石の切込み量で管理されている。

【０００５】また、両頭研削盤１００のメンテナンスを
行っている間等の研削加工中以外のときは、砥石１７，
１８は退避位置にあり、研削加工の際には退避位置から
ワークの被削面まで送り移動させられる。この移動量を
砥石の送り移動量といい、例えば縦型の両頭研削盤にお
いては、上側の砥石１８がワーク２４の被削面に向かっ
て下降する距離と、下側の砥石１７がワーク２４の被削
面に向かって上昇する距離とをいう。

【０００６】しかしながら砥石を使用していると、その
砥石が摩耗するため、両砥石１７，１８の研削作用面１
７ａ，１８ａの位置が変化する。また、砥石１７，１８
は一定時間使用するごとにツルーイング（砥石の形状修
正）及び研削作用面１７ａ，１８ａのドレッシング（目
立て）を必要とし、このツルーイング及びドレッシング
によっても砥石１７，１８が研削されるため研削作用面
１７ａ，１８ａの位置が変化する。更に、熱変位によっ
ても研削作用面１７ａ，１８ａの位置が変化する。

【０００７】よって、砥石１７，１８を退避位置からワ
ーク２４の被削面まで送り移動させても、砥石１７，１
８の摩耗，ツルーイング，熱変位等による研削作用面１
７ａ，１８ａの変位のため、ワーク２４の被削面まで到
達しない場合がある。そして、その位置から所定の切込
み量分切り込んだ場合にも、砥石１７，１８の実際の切
込み量は、研削作用面１７ａ，１８ａの位置変化による
影響を受けて、その変位量分だけワーク２４の厚さが変
化する。

【０００８】このため、ワーク研削加工時の加工誤差を
最小にするには、砥石１７，１８の摩耗等に伴う研削作
用面１７ａ，１８ａの位置変化による被研削物の厚みを
検出して、その検出結果に基づいて砥石１７，１８の送
り移動量を補正する必要がある。特に、ワイヤソーによ
り切断された半導体ウェーハ等のワーク２４を研削する
場合には、ワーク２４が薄板状であって高精度の研削加
工が要求されるため、上下砥石１７，１８の研削作用面
１７ａ，１８ａの摩耗等に伴う位置変化を一層正確に検
出して、砥石１７，１８の送り移動量に適切にフィード
バックさせる必要がある。

【０００９】上記問題点に着目した両頭研削盤について
図８〜図１０を用いて説明する。

【００１０】両頭研削盤１００は、ワーク２４の表裏面
を研削する研削盤に、ワーク２４の厚さを特定の寸法に
管理するための定寸装置２を有するものである。

【００１１】図８は定寸装置２の原理を示す概念図であ
る。図８に示すように定寸装置２は、測定装置７０とア
ンプ３と制御装置１０１とを有し、測定装置７０におけ
るワーク厚の測定結果を両頭研削盤１００の砥石１７，
１８の送り移動量にフィードバックさせて、ワーク２４
の仕上げ厚を特定の寸法にするものである。

【００１２】測定装置７０には種々のものがあるが、差
動トランス式の一例を簡潔に示すと、測定装置７０は、
ワーク２４を挟むコンタクト８１を先端に設けた二本の
フィンガー８２と、両フィンガー８２が装設される本体
８３と、その本体８３に設置されている差動トランス８
４とからなる。二本のフィンガー８２は支軸８７部にお
いて本体８３に回動可能に設置されている。また、フィ
ンガー８２の本体８３側端部には、支軸８８を連結軸と
してコア８５が回動可能に連結されている。差動トラン
ス８４は電源に接続された一次コイル８９を有し、その
一次コイル８９に対向する位置には二本の二次コイル８
６が配置されている。一次コイル８９と二次コイル８６
の間にはコア８５が配置されており、コア８５は一次コ
イル８９と二本の二次コイル８６の間を両コイルにほぼ
平行してスライド移動できる仕組みになっている。

【００１３】ワーク２４の厚さを測定するときには、二
本のフィンガー８２を開いてからコンタクト８１でワー
ク２４を挟むようにする。そのとき、両フィンガー８２
の間隔若しくは角度の変位からフィンガー８２に連結さ
れたコア８５と二次コイル８６の位置が相対的に変位
し、発生した誘起電圧に基づいてワーク２４の厚さを測
定するものである。測定結果は、アンプ３にアナログま
たはデジタル表示される。

【００１４】両頭研削盤１００において研削されたウェ
ーハ状のワーク２４の厚さを所望の値に収めるため、測
定装置７０により両面を研削加工したワーク２４の厚さ
を実測する。その測定装置７０により測定されたワーク
２４の厚さを製品出荷合格基準となるマスターウェーハ
と比較するために差分（（加工ワーク厚実測値）−（マ
スターウェーハ厚））を算出する。そして、算出された
差分値が製品として出荷が可能な許容値の範囲内に入っ
ているか否かを検出する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記の両頭研削盤１０
０においては、図１０に示すように支持台５２上を移動
する保持枠５３にワーク２４を回転可能に保持し、ワー
ク２４を回転させながら上下から回転砥石１７，１８を
切り込むことにより研削を行っている。そして、ワーク
を研削するワーク加工位置Ｐ２とワークの入れ替えを行
うワーク搬入搬出位置Ｐ１間の移動は、保持枠５３の移
動によって行われている。

【００１６】従来の両頭研削盤１００においては、図１
０に示すように、測定装置７０が固定している支持台５
２に設置されていた。そして、保持枠５３を測定装置７
０が設置されているワーク厚測定位置に移動させて、ワ
ーク２４の厚さを測定していた。

【００１７】しかし、上記両頭研削盤１００の構造によ
ると、保持枠５３を移動させる際に測定装置７０が保持
枠５３の移動の妨げにならないように、測定装置７０を
退避させる必要があった。この測定装置７０が退避する
ためのストローク量は大きく、ワーク厚を測定する際に
も動きが多いため精度劣化があり、測定時間がかかって
効率が悪いという問題があった。

【００１８】本出願に係る発明は、上記のような問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、測定装置のストローク量を小さくすることに
より、ワークを効率良く且つ精度良く測定することがで
きる研削装置を提供することにある。

【００１９】また、本出願に係る発明の他の目的は、研
削作業中においてもワーク厚を測定することが出来る研
削装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第１の発明は、板状の被研削物を回転
する研削作用面によって研削する砥石と、前記被研削物
を回転自在に支持し、前記砥石に接近又は離脱する方向
に移動可能な保持枠と、を有する研削装置において、前
記被研削物の厚さを測定する測定装置を前記保持枠に備
えたことを特徴とする研削装置である。

【００２１】また、本出願に係る第２の発明は、前記測
定装置によって前記被研削物の厚さを測定し、その測定
結果に基づいて、前記砥石の移動量を調節する制御部を
備えたことを特徴とする第１の発明に記載の研削装置で
ある。

【００２２】更に、本出願に係る第３の発明は、前記測
定装置は、前記被研削物に前記砥石が作用して研削加工
を行っている間にも前記被研削物の厚さを測定できる位
置に配置されていることを特徴とする第１又は第２の発
明に記載の研削装置である。また、本出願に係る第４の
発明は、前記測定装置は、前記被研削物に前記砥石が作
用して研削加工を行う位置以外の位置に前記保持枠があ
る場合に、前記被研削物の厚さを測定できることを特徴
とする上記第１〜第３の発明の何れか１つに記載の研削
装置である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本出願に係る発明の一実施
の形態について、図１〜図８に基づいて詳細に説明す
る。

【００２４】図１は、本発明に係る研削装置１の縦断面
を示す概略図である。図１に示すように、下部フレーム
１１の上に中間フレーム１２が固定され、その中間フレ
ーム１２の上には上部フレーム１３が固定されている。
下部フレーム１１には下部砥石回転機構１４及びワーク
支持機構１５が装設され、上部フレーム１３には上部砥
石回転機構１６が装設されている。

【００２５】下部砥石回転機構１４は、下部砥石１７の
回転中心軸となる下部砥石回転軸１４ａを備え、下部砥
石回転軸１４ａの下方延長線は下部砥石１７を回転させ
るための下部砥石駆動モータ３０のロータ３１に連結し
ている。下部砥石回転軸１４ａの上端には砥石ホルダと
なるフランジ部１４ｂが設けられており、前記ロータ３
１の回転によりフランジ部１４ｂが高速で回転する。ま
た、フランジ部１４ｂには下部砥石１７が取り付け固定
されており、その下部砥石１７の上面はワーク２４を研
削する研削作用面１７ａをなしている。そして、下部砥
石駆動モータ３０の回転により、下部砥石１７の研削作
用面１７ａが回転する。

【００２６】同様に、上部砥石回転機構１６は、上部砥
石１８の回転中心軸となる上部砥石回転軸１６ａを備
え、上部砥石回転軸１６ａの上方延長線は上部砥石１８
を回転させるための上部砥石駆動モータ３２のロータ３
３に連結している。上部砥石回転軸１６ａの下端には砥
石ホルダとなるフランジ部１６ｂが設けられており、前
記ロータ３３の回転によりフランジ部１６ｂが高速で回
転する。また、フランジ部１６ｂには上部砥石１８が取
り付け固定されており、その上部砥石１８の下面は研削
作用面１８ａをなしている。従って、上部砥石駆動モー
タ３２の回転により、上部砥石１８の研削作用面１８ａ
が回転する構造になっている。

【００２７】また、下部砥石駆動モータ３０及び上部砥
石駆動モータ３２はそれぞれ、下部砥石回転昇降制御部
１０２、上部砥石回転昇降制御部１０３に接続されてお
り、それら制御部からの制御信号によりその回転速度が
制御される。そして、前記下部砥石回転軸１４ａの中心
線が上部砥石回転軸１６ａ線の延長線上に配置されると
ともに、下部砥石１７の研削作用面１７ａが上部砥石１
８の研削作用面１８ａとほぼ平行になるように対向配置
されている。

【００２８】上部フレーム１３には昇降用サーボモータ
１９を設けており、その昇降用サーボモータ１９は上部
砥石回転昇降制御部１０３に接続されている。また、下
部フレーム１１には昇降用サーボモータ２０を設けてお
り、その昇降用サーボモータ２０は下部砥石回転昇降制
御部１０２に接続されている。

【００２９】上部砥石回転機構１６は、上部フレーム１
３に上部砥石回転軸１６ａ線方向へ昇降可能に支持され
ており、図示しないボールねじ送り機構により昇降用サ
ーボモータ１９の回転に従って上下動を行う。また、下
部砥石回転機構１４は、下部フレーム１１に下部砥石回
転軸１４ａ線方向へ昇降可能に支持されており、図示し
ないボールねじ送り機構により昇降用サーボモータ２０
の回転に従って上下動を行う。

【００３０】そして、上部砥石回転昇降制御部１０３及
び下部砥石回転昇降制御部１０２はそれぞれ、昇降用サ
ーボモータ１９，２０の回転を制御する部位であり、上
下部砥石１８，１７の上下方向の送り移動量を制御す
る。また、上部砥石回転昇降制御部１０３及び下部砥石
回転昇降制御部１０２はそれぞれ、上部砥石駆動モータ
３２，下部砥石駆動モータ３０の回転速度を制御して、
上下部砥石１８，１７の回転速度を所望の回転速度に調
整する。上部砥石回転昇降制御部１０３及び下部砥石回
転昇降制御部１０２は、制御装置１０１に連結してお
り、制御装置１０１によって統括的に管理されている。

【００３１】次に前記ワーク支持機構１５について説明
すると、図１に示すようにワーク支持機構１５は上下部
砥石回転機構１６，１４間において、下部フレーム１１
に配設されている。図２はワーク支持機構１５を上方か
ら見た状態を簡略化して示した平面図であり、ワーク支
持機構１５は主に、支持台５２、保持枠５３、ガイドレ
ール５４及び移動用モータ５５よりなる。

【００３２】図２に示すように支持台５２上には、保持
枠５３が一対のガイドレール５４を介して左右に移動可
能に支持されている。

【００３３】移動用モータ５５は支持台５２上に固定配
設されており、このモータ軸に連結されたボールねじ５
６が保持枠５３に固定されたボールナット５６ａにねじ
込まれて保持枠５３が移動する構造になっている。移動
用モータ５５は図１に示す移動用モータ制御部１０４に
接続されており、移動用モータ制御部１０４を介して制
御装置１０１により回転が制御される。

【００３４】図２に示すように、ワークを保持するため
の円環状のワークホルダ５７は、保持枠５３内に配置さ
れ、保持枠５３に形成された穴部に回転可能に支持され
ている。ワークホルダ５７は、円環状の肉厚の外周枠５
７ａにワーク支持板となるシュー６０を備えており、図
３に示すように外周枠５７ａの下部外周にはギヤ５９が
形成されている。

【００３５】図３は、保持枠５３の縦断面を模式的に表
した図である。図３に示すように、シュー６０はワーク
２４より薄く形成され、本実施の形態では４枚のシュー
６０によって被加工物であるワーク２４を着脱可能に支
持するためのセット部６０ａが形成される。このセット
部６０ａはワーク２４が上下動可能に緩く嵌合する直径
を有する。

【００３６】ワークホルダ駆動モータ６１は保持枠５３
上に配設され、そのモータ軸にはワークホルダ５７のギ
ヤ５９に噛合するギヤ６２が固定されている。そして、
このワークホルダ駆動モータ６１の回転により、ギヤ６
２及びギヤ５９を介してワークホルダ５７が回転する。

【００３７】ワークホルダ駆動モータ６１は図１に示す
回転モータ制御部１０５に接続されており、回転モータ
制御部１０５を介して制御装置１０１により回転が制御
される。ワークホルダ駆動モータ６１は、順方向及び逆
方向に回転することができ、制御装置１０１の制御信号
により順方向または逆方向に回転する。従って、制御装
置１０１に予めプログラムしておくことにより、一定時
間経過後にワークホルダ駆動モータ６１の回転を逆転さ
せることも可能である。

【００３８】図２に示すように、支持台５２上には複数
のエアパッド６３ａ，６３ｂが保持枠５３の移動方向に
ほぼ沿って並設されている。各エアパッド６３ａ，６３
ｂは円板状部材よりなり、その円板状部材の中心にエア
噴出孔６４が形成されている。

【００３９】各エアパッド６３ａ，６３ｂのエア噴出孔
６４には、下方からノズル（不図示）が接続され、これ
らのノズルには図示しないエアコンプレッサ等のエア供
給源が接続されている。そして、このエア供給源より供
給されるエアが、各エアパッド６３ａ，６３ｂのエア噴
出孔６４から上方に噴出することにより、ワーク２４の
下面がエアの噴出圧力によって押し上げられる。そし
て、ワーク２４がセット部６０ａ内において浮上した状
態で保持され、保持枠５３の移動に伴ってワーク搬入搬
出位置Ｐ１とワーク加工位置Ｐ２の間を浮上した状態で
搬送させられる。図５に示すように保持枠５３がワーク
加工位置Ｐ２に移動した場合には、ワーク２４は下部砥
石１７の研削作用面１７ａ上に載置され、下部砥石１７
よりはみ出した部分は複数のエアパッド６３ｂ（図５で
は４個）に対向している。そして、ワーク２４が下部砥
石１７の研削作用面１７ａに傾斜して載置されることの
ないように、エアパッド６３ｂからエアをワーク２４の
下面に噴出し、ワーク２４を下部砥石１７の研削作用面
１７ａと平行状態に維持する。

【００４０】図５に示すように、インゴットから切り出
された未研削のウェーハであるワーク２４の結晶方位の
基準となるノッチやオリフラ（オリエンテーションフラ
ット）等の切欠部２４ａに係合するように、セット部６
０ａには内周側へ向かって突出する係合突起６５ａを有
するノッチドライブ６５が設けてある。このワーク２４
の切欠部２４ａの形状は本実施の形態のようなＶ溝状の
ノッチ、またはワーク２４の外周の円弧を切るオリフラ
を縁とした形状であり、前記係合突起６５ａはワーク２
４の切欠部２４ａをほぼ補完する形状としてある。

【００４１】切欠部２４ａを有するワーク２４を研削加
工するときには、ワーク２４をセット部６０ａに嵌め込
むとともに、この切欠部２４ａをセット部６０ａに設け
てあるノッチドライブ６５の係合突起６５ａに嵌め込
み、移動用モータ５５の回転により保持枠５３を砥石１
７，１８間のワーク加工位置Ｐ２に搬送して下部砥石１
７の研削作用面１７ａ上に配置する。このときワーク２
４はセット部６０ａ内に浮上した状態で保持され、ワー
クホルダ５７が回転することによりノッチドライブ６５
も回転し、係合突起６５ａを介してワーク２４も浮上状
態で一緒に回転する。

【００４２】そして、上下両砥石１７，１８を回転さ
せ、上部砥石１８をワーク２４に向かって送り移動する
ことにより、ワーク２４が回転した状態でその上下両面
に砥石の研削作用面１７ａ，１８ａが回転しながら接触
し、ワーク２４の上下両面を同時に研削する。ワークホ
ルダ駆動モータ６１は、制御装置１０１からの制御信号
により回転モータ制御部１０５を介してワーク２４の回
転方向及び回転速度を制御する。

【００４３】（測定装置の説明）本発明においては、前
述した差動トランス式の測定装置７０を保持枠５３に取
り付けている。図４は、測定装置７０を保持枠５３に取
り付けた状態を示す斜視図である。測定装置７０は保持
枠５３に取り付けられているため、保持枠５３と共に移
動する。そして、測定装置７０のコンタクト８１が保持
枠５３上においてワーク２４に向かって前進又は後退す
ることにより、ワーク厚を測定する。以下、図６及び図
７を用いて、測定装置７０の保持枠５３への取り付け構
造について具体的に説明する。

【００４４】図６、図７は、保持枠５３に測定装置７０
を取り付けた状態の縦断面を拡大して示した部分拡大図
である。測定装置７０自体の構造については［従来の技
術］で説明したため、ここでは詳しい説明を省略する。

【００４５】図６に示すように測定装置７０は、フィン
ガー８２が装設された上下の本体８３が支持部材７１に
固定され、一体化されている。本体８３のフィンガー８
２が設けられた側と反対側が支持部材７１に固定され、
上方のフィンガー８２と下方のフィンガー８２が支持部
材７１を介して略コの字形状になるように配置される。

【００４６】支持部材７１には円筒状の穴が形成されて
おり、測定装置７０を移動させるためのシリンダ７２の
シリンダ室７２ｃとなっている。前記円筒状の穴にはピ
ストン７２ａが嵌合しており、ピストン７２ａにはロッ
ド７２ｂが連結されている。支持部材７１には、前記円
筒穴に連通する給排管（不図示）が接続されており、給
排管を伝って油等の液体又は空気等の気体が給排され
る。なお、本シリンダ７２は、油圧シリンダでも空圧シ
リンダでもどちらでもよい。

【００４７】ロッド７２ｂの先端部は保持枠５３の側面
部に固定されており、測定装置７０はシリンダ７２を介
して保持枠５３に移動可能に取り付けられる。本実施の
形態においては、測定装置７０のフィンガー８２は、保
持枠５３の移動方向と直交する方向に配置している。但
し、測定装置７０は、必ずしもフィンガー８２が保持枠
５３の移動方向と直交する方向に配置させる必要はな
い。

【００４８】また、図２に示すように測定装置７０は、
そのフィンガー８２の長手延長線がワークホルダ５７の
回転中心を通らず、回転中心に対して砥石１７，１８か
ら離れた側に位置するように配置されている。測定装置
７０をこのように配置することにより、ワーク２４の研
削の際にコンタクト８１が砥石１７，１８に接触するの
を避けることができる。

【００４９】図６に示すシリンダ７２を作動させること
により、測定装置７０は保持枠５３の移動方向に直交す
る方向に移動する。図６は、測定装置７０が前進してワ
ーク２４にコンタクト８１が接触している状態を示して
いる。この状態において、測定装置７０によりワーク２
４の厚さを測定することができる。

【００５０】図７は、フィンガー８２を開きシリンダ７
２を作動させて、測定装置７０をワーク２４から退避さ
せた状態を示している。この状態においては、コンタク
ト８１はワーク２４から退避しており、コンタクト８１
がワーク２４の上下に被さることはない。従って、この
状態において、ワーク２４のセット部６０ａへの装着又
は取り外しをすることができる。

【００５１】コンタクト８１は、ワーク２４の外周から
１０ｍｍ程度の位置のワーク厚を測定するため、シリン
ダ７２による測定装置７０の移動距離も２０ｍｍ程度で
良く、速やかにワーク２４から退避することができる。

【００５２】（研削装置全体の動作の説明）次に、前記
のように構成された研削装置１の動作を説明する。

【００５３】研削装置１にワーク２４を搬入搬出する場
合には、移動用モータ５５の回転により、保持枠５３が
図２に示すワーク搬入搬出位置Ｐ１に移動させられた状
態となる。未研削のワーク２４が複数枚収められた未研
削ワークカセット（図示しない）から、図示しないロボ
ットアーム等により、ワークホルダ５７のセット部６０
ａ内にワーク２４が挿入セットされ、そのワーク２４の
切欠部２４ａが係合突起６５ａに係合する。

【００５４】そして、このワーク２４のセット状態にお
いて、エア供給源より供給させるエアが、各エアパッド
６３ａ，６３ｂのノズルからエア噴出孔６４を介してワ
ーク２４の下面に噴出される。これにより、ワーク２４
がセット部６０ａ内において、浮上した状態に保持され
る。

【００５５】その後、移動用モータ５５の回転によりボ
ールねじ５６に嵌合したボールナット５６ａが移動し
て、保持枠５３がワーク２４を浮上させた状態のまま、
ワーク搬入搬出位置Ｐ１から図５に示すワーク加工位置
Ｐ２に搬送される。同時に、ワークホルダ５７はワーク
ホルダ駆動モータ６１からギヤ６２及びギヤ５９を介し
て回転させられ、ノッチドライブ６５によりワーク２４
も回転する。

【００５６】そして、このワーク加工位置Ｐ２では、下
部砥石１７がワーク２４の下部被削面まで送り移動され
て上昇することにより、ワーク２４が下部砥石１７に載
置される。次に、上部砥石１８が、ワーク２４の上部被
削面近くまで送り移動されて下降する。その後、上下部
砥石１７，１８とワーク２４を回転させる。そして、上
部砥石１８を切込み量だけ切込むことにより、上下両砥
石１７，１８の回転とワーク２４の回転送りに基づい
て、それらの研削作用面１７ａ，１８ａによりワーク２
４の上下両面に研削加工が施される。

【００５７】更に、ワーク２４の上下面を均等に研削す
るために、ワークホルダ５７が回転をする。このとき、
ワーク２４はワークホルダ５７に形成されたセット部６
０ａ内に浮上した状態で保持されているが、ワーク２４
の切欠部２４ａが係合突起６５ａに係合しているため、
ワーク２４がワークホルダ５７の回転に追従できずに空
回りをするということはない。すなわち、自転をしてい
る上下部砥石１７，１８が、ワーク２４の表裏面上に相
対的に円を描くように回ることによって、ワーク２４は
平坦に研削される。

【００５８】所定の切込み位置まで上下部砥石１７，１
８の一方又は双方が切込み移動され、ワーク２４が所望
の厚みになるまで研削されたら、上下部砥石１７，１８
を退避位置まで戻し、図２に示すように保持枠５３をワ
ーク搬入搬出位置Ｐ１まで搬送する。ワーク搬入搬出位
置Ｐ１では、図示しないロボットアーム等が研削加工後
のワーク２４を取り出し、研削済みワークカセットに収
容する。

【００５９】研削済みワーク２４を研削済みワークカセ
ットに収容したら、今度は、未研削ワークカセットから
未研削ワーク２４を取り出し、ワークホルダ５７のセッ
ト部６０ａにセットする。このときワーク２４は、ワー
ク２４に形成された切欠部２４ａと係合突起６５ａが係
合する向きに載置する。そして、エアパッド６３ａのエ
ア噴出孔６４からエアを噴出させて、未研削ワーク２４
がセット部６０ａ内において浮遊した状態に保持し、保
持枠５３をワーク加工位置Ｐ２に移動させる。ワーク加
工位置Ｐ２においては、上述のように上下部砥石１７，
１８によりワーク２４の研削が行われる。

【００６０】（定寸装置の説明）上記研削装置の全体の
動作の中で、所定のタイミングでワーク厚の測定を行
い、砥石１７，１８の送り移動量にフィードバックさせ
る。なお以下の説明においては、定寸装置２は砥石１
７，１８の送り移動量を補正するものとして説明する
が、砥石の移動送り量と切込み量とは共に砥石の移動量
として同様であり、切込み量を補正しても同様の効果が
得られることはいうまでもない。

【００６１】図８に示すように、測定装置７０において
は、二本のフィンガー８２の先端に設けられたコンタク
ト８１で研削加工後のワーク２４の厚さを測定する。測
定装置本体８３内に設置された差動トランス８４からの
出力が、アンプ３上に表示され、その情報が制御装置１
０１（図１参照）に送られる。

【００６２】そして、制御装置１０１は、測定装置７０
からの情報に基づいて砥石送り移動量の補正値を算出し
て、下部砥石回転昇降制御部１０２及び上部砥石回転昇
降制御部１０３に制御信号を出す。上下部砥石回転昇降
制御部回転機構１０３，１０２は、前記制御信号に基づ
いて昇降用サーボモータ２０，１９の回転を制御し、砥
石１７，１８の送り移動量を調節して、ワーク２４が所
望の厚さになるように研削を行う。

【００６３】本実施の形態においては、研削作業の初期
段階において基準合わせとして、ユーザが提示した見本
のウェーハをマスターウェーハとして測定装置７０のコ
ンタクト８１で挟み、そのときのアンプ３への出力が基
準位置になるように設定をしておく。測定装置７０は差
動トランス式であるため、実際の被加工物が希望する厚
さからどれだけずれているかを検出することが出来る。
すなわち、測定装置７０は、その基準位置からコンタク
ト８１がどれだけ開いているか（又は、閉じたか）を検
出してアンプ３に出力するものであり、そのアンプ３へ
の出力に基づいて砥石１７，１８の送り移動量にフィー
ドバックさせている。

【００６４】具体的には、基準となるマスターウェーハ
をコンタクト８１で挟んだときの差動トランス８４の出
力を基準とし、加工中或いは加工後の実際のワーク２４
を測定したときには、マスターウェーハと実際のワーク
厚の差分に応じて差動トランス８４からは差分の電圧が
出力されるようにしておけば良い。アンプ３への出力は
制御装置１０１に送られ、制御装置１０１によって砥石
の送り移動量を調節する。

【００６５】まず、最初に測定装置７０の基準合わせを
行う。保持枠５３がワーク搬入搬出位置Ｐ１に配置され
たら、ロボットアームによりユーザが提示したマスター
ウェーハをマスター置場から取り出し、保持枠５３のセ
ット部６０ａにセットする。このとき、測定装置７０
は、マスターウェーハのセットの邪魔にならないよう
に、退避した状態（図７参照）にある。

【００６６】マスターウェーハのセットが終わったら、
保持枠５３をワーク加工位置Ｐ２に移動させ、そこでシ
リンダ７２を作動させて測定装置７０を前進させる。こ
のとき、測定装置７０は保持枠５３に取り付けられてい
るため、前進する距離は従来の両頭研削盤１００に比べ
て少なくてすむ。本実施の形態においては測定装置７０
は、マスターウェーハの外周からほぼ１０ｍｍ程度のと
ころで停止する。コンタクト８１によりマスターウェー
ハを上下から挟み（図６参照）、その状態を測定装置７
０の基準位置として検出し、アンプ３の出力の基準とし
て設定する。

【００６７】基準合わせが終了したらコンタクト８１を
開き、シリンダ７２を作動させて測定装置７０を退避さ
せる（図７参照）。この測定装置７０の退避によりコン
タクト８１による妨げがなくなり、保持枠５３のセット
部６０ａの上方が開放されて、ワーク２４の交換が可能
になる。そして、保持枠５３をワーク搬入搬出位置Ｐ！
へ移動させて、ロボットアームによりマスターウェーハ
をセット部６０ａから取り出し、元の位置にマスターウ
ェーハを戻して収容する。

【００６８】なお、本実施の形態では、ワーク加工位置
Ｐ２において基準合わせを行っているが、当然、ワーク
搬入搬出位置Ｐ１において基準合わせを行うこともでき
る。次に、ロボットアームにより、未研削ワークカセッ
トから未研削ワークを取り出し、保持枠５３のセット部
６０ａに未研削ワークをセットする。未研削ワークをセ
ット部６０ａにセットし終えたらロボットアームを退避
させ、移動用モータ５５により保持枠５３をワーク搬入
搬出位置Ｐ１（図２参照）からワーク加工位置Ｐ２（図
５参照）へ移動させる。このとき、測定装置７０は保持
枠５３に取り付けられているため、保持枠５３と共に測
定装置７０も移動する。

【００６９】そして、上下部砥石１７，１８を切り込ん
でワーク２４の研削を開始し、ワーク２４の加工面がほ
ぼ一様に研削された時点で、シリンダ７２を作動させて
測定装置７０をワーク２４の方へ前進させる。なお、測
定装置７０は、ワーク２４の加工面が一様に研削された
時点ではなく、保持枠５３がワーク加工位置Ｐ２に移動
した時点でシリンダ７２を作動させて前進させておいて
も良い。

【００７０】そして、ある程度研削されてワーク２４の
凹凸がなくなったら、コンタクト８１を閉じてワーク２
４の表裏面を挟み、ワーク２４を研削している状態でワ
ーク厚の測定を開始する。ワーク２４を研削している状
態で測定を続け、加工中のワーク２４がマスターウェー
ハと同じ厚みになった時点で、制御装置１０１からの制
御信号により砥石１７，１８の切り込みを停止し、しば
らくスパークアウトを行う。スパークアウト後、上下砥
石１７，１８を後退させる。

【００７１】研削が終了し、ワーク２４の回転を停止さ
せたら、再度、測定装置７０によりワーク厚を測定する
事もできる。ワーク２４の測定は、非回転時の方が更に
正確に測定することができる。非回転時に測定する場合
は下記による。 測定装置７０により研削後のワーク厚を測定し、ア
ンプ３の出力が所望の範囲内である場合には、測定装置
７０を退避させて、保持枠５３をワーク搬入搬出位置Ｐ
１に移動させ、ロボットアームにより研削済みワーク２
４を研削済みワークカセットに収容する。 測定装置７０により研削後のワーク厚を測定し、ア
ンプ３の出力が所望の厚さ範囲内におさまっておらず
（−）を示す場合には、ワーク２４が薄く研削されてし
まっているため、そのワーク２４はＮＧ品として扱われ
る。また、アンプ３の出力が所望の厚さ範囲におさまっ
ておらず（＋）を示す場合には、ワーク２４が厚く研削
されてしまっているため、アンプ３の出力に基づいて砥
石１７，１８の送り移動量を補正し、再度、砥石１７，
１８による研削を行う。すなわち、アンプ３の出力が所
望の値よりαμｍだけ大きい場合には、砥石１７，１８
の送り移動量をαμｍだけ多くして切り込みを行うこと
により、ワーク２４がαμｍだけ薄くなるように研削す
ることができる。そして、測定装置７０により研削後の
ワーク厚を再度測定し、アンプ３の出力が所望の範囲内
である場合には、測定装置７０を退避させて、保持枠５
３をワーク搬入搬出位置Ｐ１に移動させ、ロボットアー
ムにより研削済みワーク２４を研削済みワークカセット
に収容する。

【００７２】上記、又はの作業を終えたら、ロボッ
トアームは未研削ワークカセットから次の未研削ワーク
２４を取り出し、保持枠５３のセット部６０ａにセット
する。そして、保持枠５３をワーク加工位置Ｐ２へ移動
させて、砥石１７，１８により研削を行う。

【００７３】測定装置７０は、ワーク厚を繰り返し測定
すると測定装置７０自体の機械的誤差や熱変形等により
測定誤差を生じる。そのため、所定枚数のワーク２４を
研削し終えたら、測定装置７０の基準合わせを再び行う
ようにする。

【００７４】本発明は、測定装置７０を保持枠５３に取
り付けたことにより、測定装置７０の前進又は退避のス
トローク量が少なくて済み、作業時間の短縮を図ること
ができる。また、実際の研削後のワーク厚の測定とマス
ターウェーハによる基準合わせとを、同じ位置（ワーク
加工位置Ｐ２）及び同じ条件で行うため、ワーク寸法を
正確に測定することができ、高精度に加工することがで
きる。

【００７５】上述の通り本発明によれば、測定装置７０
はワーク加工位置Ｐ２においてワーク厚を測定すること
ができる。すなわち、ワーク２４は上下砥石１７，１８
により研削されている状態にあるが、図４に示すよう
に、測定装置７０は砥石１７，１８から離れたところに
位置しているため、研削作業中においても砥石１７，１
８に接触することなくワーク厚を測定することができ
る。そして、その測定値を砥石１７，１８の送り移動量
にフィードバックさせて、ワーク厚を管理しながら研削
を行う。このように研削作業中に測定する場合には、リ
アルタイムでワーク厚を測定することができ、その測定
値を直接砥石の送り移動量にフィードバックさせること
ができる。従って、再度のワーク厚測定を不要とするこ
ともできるため、作業時間を大幅に短縮することができ
る。

【００７６】上記実施の形態においては、ワーク加工位
置Ｐ２においてマスターウェーハ及び研削済ワークの測
定を行っているが、測定装置７０は、ワーク加工位置Ｐ
２以外に位置している場合においてもワーク厚を測定す
ることができるのは言うまでもない。例えば、保持枠５
３がワーク搬入搬出位置Ｐ１へ移動してワーク搬入搬出
位置Ｐ１に配置されているときに、シリンダ７２を作動
させて測定装置７０を前進させ、コンタクト８１によっ
てワーク２４を挟んで測定を行えば良い。

【００７７】また、本発明によれば、ワーク厚の測定は
研削中及び研削終了後に行っているが、本発明によれば
ワーク厚の測定は研削中及び研削終了後に限られるもの
ではない。例えば、未研削ワーク２４をワーク搬入搬出
位置Ｐ１にセットした際に、ワーク厚の測定をすること
もできる。このように、研削前にワーク厚を測定する場
合には、その測定値に基づいてその都度砥石１７，１８
の送り移動量を決定することができ、未研削ワークの厚
さのばらつきに左右されることなく好適にワークを研削
することができる。

【００７８】なお、上記実施の形態においては、上下両
側に一対の砥石１７，１８を有する両頭研削装置を用い
て説明したが、本願発明はこれに限らず、片側だけに砥
石を備えた片面研削装置にも適用することができるのは
言うまでもない。

【００７９】以上の通り本発明は、板状のワーク２４を
回転する研削作用面１７ａ，１８ａによって研削する砥
石１７，１８と、ワーク２４を回転自在に支持し、砥石
１７，１８に接近又は離脱する方向に移動可能な保持枠
５３と、を有する研削装置において、ワーク２４の厚さ
を測定する測定装置７０を保持枠５３に備えた研削装置
１である。

【００８０】また、測定装置７０によってワーク２４の
厚さを測定し、その測定結果に基づいて、砥石１７，１
８の移動量を調節する制御装置１０１を備えたことを特
徴とする研削装置１である。

【００８１】更に、測定装置７０は、ワーク２４に砥石
１７，１８が作用して研削加工を行っている間にもワー
ク２４の厚さを測定できる位置に配置されている。

【００８２】また、測定装置７０は、ワーク２４に砥石
１７，１８が作用して研削加工を行うワーク加工位置Ｐ
２以外の位置に保持枠５３がある場合にも、ワーク２４
の厚さを測定できる。

【００８３】

【発明の効果】本願発明は、保持枠に測定装置を取付け
たことにより、測定装置のストローク量が少なくて済
み、作業時間の短縮及び効率化を図ることができる。

【００８４】また、本発明によれは、保持枠がどの位置
にあっても被研削物の測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の研削装置の実施の形態を示す正面図
である。

【図２】ワーク支持機構を拡大して示した平面図であ
る。

【図３】保持枠の断面を模式的に表した縦断面図である

【図４】測定装置と保持枠の位置関係を示した斜視図で
ある。

【図５】保持枠がワーク加工位置Ｐ２にある状態を示す
平面図である。

【図６】ワーク厚を測定している状態における保持枠と
測定装置の位置関係を示す縦断面図である。

【図７】ワークから退避している状態における保持枠と
測定装置の位置関係を示す縦断面図である。

【図８】定寸装置の構成を示す概念図である。

【図９】従来の両頭研削盤を示す正面図である。

【図１０】従来の両頭研削盤のワーク支持機構を拡大し
て示した平面図である。

【図１１】砥石の送り移動量と切込み量を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１…研削装置 ２…定寸装置 ３…アンプ １１…下部フレーム １２…中間フレーム １３…上部フレーム １４…下部砥石回転機構 １４ａ…下部砥石回転軸 １
４ｂ…フランジ部 １５…ワーク支持機構 １６…上部砥石回転機構 １６ａ…上部砥石回転軸 １
６ｂ…フランジ部 １７…砥石 １７ａ…研削作用面 １８…砥石 １８ａ…研削作用面 １９，２０…昇降用サーボモータ ２４…ワーク ２４ａ…切欠部 ３０…下部砥石駆動モータ ３１…ロータ ３２…上部砥石駆動モータ ３３…ロータ ５２…支持台 ５３…保持枠 ５４…ガイドレール ５５…移動用モータ ５６…ボールねじ ５６ａ…ボールナット ５７…ワークホルダ ５７ａ…外周枠 ５９…ギヤ ６０…シュー ６０ａ…セット部 ６１…ワークホルダ駆動モータ ６２…ギヤ ６３ａ，６３ｂ…エアパッド ６４…エア噴出孔 ６５…ノッチドライブ ６５ａ…係合突起 ７０…測定装置 ７１…支持部材 ７２…シリンダ ７２ａ…ピストン ７２ｂ…ロッド
７２ｃ…シリンダ室 ８１…コンタクト ８２…フィンガー ８３…測定装置本体 ８４…差動トランス ８５…コア ８６…二次コイル ８７，８８…支軸 ８９…一次コイル １００…両頭研削盤 １０１…制御装置 １０２…下部砥石回転昇降制御部 １０３…上部砥石回転昇降制御部 １０４…移動用モータ制御部 １０５…回転モータ制御部 Ｐ１…ワーク搬入搬出位置 Ｐ２…ワーク加工位置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の被研削物を回転する研削作用面に
   よって研削する砥石と、 前記被研削物を回転自在に支持し、前記砥石に接近又は
   離脱する方向に移動可能な保持枠と、を有する研削装置
   において、 前記被研削物の厚さを測定する測定装置を前記保持枠に
   備えたことを特徴とする研削装置。
2. 【請求項２】 前記測定装置によって前記被研削物の厚
   さを測定し、その測定結果に基づいて、前記砥石の移動
   量を調節する制御部を備えたことを特徴とする請求項１
   に記載の研削装置。
3. 【請求項３】 前記測定装置は、前記被研削物に前記砥
   石が作用して研削加工を行っている間にも前記被研削物
   の厚さを測定できる位置に配置されていることを特徴と
   する請求項１又は２に記載の研削装置。
4. 【請求項４】 前記測定装置は、前記被研削物に前記砥
   石が作用して研削加工を行う位置以外の位置に前記保持
   枠がある場合に、前記被研削物の厚さを測定できること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の研削装
   置。