JP4549471B2 - 板状物研削装置及び板状物研削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面精度が要求される板状物を研削する板状物研削装置及び板状物研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超硬合金基板、ガラス、半導体ウェーハ等の板状物を研削して所定の厚さとする際には、例えば、図５に示すような板状物研削装置７０が用いられる。この板状物研削装置７０は、垂直方向に配設された一対のガイドレール５３を支持板５４が摺動し、それに伴い支持板５４に連結された研削手段５５が上下動する構成となっており、研削手段５５においては、上下方向に配設されたスピンドル５７の下端に設けたマウンタ５８に研削ホイール５９が装着され、スピンドル５７の回転にともなって研削ホイール５９が回転する構成となっている。
【０００３】
一方、被研削物７１は、支持手段７２に固定される。図示の例においては、支持手段７２にはバキュームテーブル７３を備えており、被研削物７１は、バキュームテーブル７３に吸着されることによって支持される。また、バキュームテーブル７３による吸着に代えて、マグネットやワックスダウンによる固定によって支持することもできる。
【０００４】
このようにして被研削物７１が支持手段７２に支持されると、研削手段５５が下降し、研削ホイール５９の下部に固定された研削砥石５９ａが回転しながら被研削物７１の研削面７１ａに接触することによって、研削面７１ａが研削されて所定の厚さとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バキューム等で被研削物７１を支持すると、被研削物７１が支持手段７２に密着して固定されるため、被研削物７１に元来あった歪みが一時的に矯正されて保持され、保持された状態では歪みが研削面７１ａに現れない。従って、そのような状態で表面を研削しても、元来生じていた歪みを除去することができず、研削終了後に保持状態を解除すると、リバウンドによって再び歪みが現れてしまうという問題がある。
【０００６】
また、研削によって歪みが生じた場合も、支持手段７２に支持された状態ではその歪みが自身の内部に蓄えられてしまうため、研削面７１ａには現れない。従って、そのような状態で表面を研削しても、研削終了後に保持状態を解除すると、リバウンドによって歪みが現れてしまうという問題もある。
【０００７】
このように、平面精度が要求される板状物の研削においては、歪みを確実に除去できるようにすることに課題を有している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、中心部に開口部を有する板状物を支持する支持手段と、支持手段に支持された板状物の研削面を研削する研削ホイールを備えた研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、支持手段は、板状物の支持面を支持する回転可能な支持テーブルと、板状物の側部を支持する側部支持部材とを含み、側部支持部材は、ワックスダウン、ネジ止めのいずれかによって支持テーブルに固定され、板状物の開口部に係合して板状物を内周側から支持するとともに板状物を密着固定せずに支持し、該研削手段による該板状物の研削時に該板状物を垂直方向に拘束しない板状物研削装置を提供する。
【０００９】
そしてこの板状物研削装置は、板状物の側部と側部支持部材との間に形成されるクリアランスは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍであること、側部支持部材の厚みは板状物の仕上がり厚さより薄いことを付加的な要件とする。
【００１０】
また本発明は、上記の板状物研削装置を用いた板状物の研削方法であって、支持テーブルにおいて側部支持部材によって板状物を密着固定せずに支持し、研削ホイールを構成する研削砥石を板状物に接触させ、支持テーブルと研削ホイールとを回転させて板状物を所定の厚さに研削する板状物研削方法を提供する。
【００１１】
そしてこの板状物研削方法は、板状物が超硬合金であることを付加的な要件とする。
【００１２】
このように構成される板状物研削装置及び板状物研削方法によれば、支持手段において板状物を密着固定せずに支持した状態で研削が行われ、板状物に予め歪みがある場合でもその歪みが研削面に現れた状態で研削することができるため、歪みが確実に除去されて平らな面に仕上げることができる。また、研削により板状物に一時的に歪みが生じたとしても、その歪みも研削面に現れるため、その後の研削により除去することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、図１に示す超硬合金基板１０の研削面１１を研削する場合について説明する。この超硬合金基板１０は、外周に刃が刻まれて各種の硬質部材の切削に使用される丸鋸を製造するにあたってベースとなる外周の加工前の基板であり、円形に形成されている。この超硬合金基板１０は、最終的には平滑に形成しなければならないが、研削前には歪みが生じている場合がある。
【００１４】
超硬合金基板１０は、例えば図１に示すような支持手段２０に支持された状態で研削される。この支持手段２０は、超硬合金基板１０の裏面である支持面を支持して回転可能な支持テーブル２１と、支持テーブル２１に固定されたリング状の側部支持部材２２とから構成される。側部支持部材２２はリング状に形成されており、ワックスダウンやネジ止めによって支持テーブル２１に固定される。なお、支持テーブル２１と側部支持部材２２とは一体に形成されていてもよい。
【００１５】
側部支持部材２２の内径は、超硬合金基板１１の外径に対応しており、超硬合金基板１１を開口部２３に収容した際には、側部支持部材２２によって超硬合金基板１０が外周側から支持される。即ち、この場合は超硬合金基板１０の外周が側部である。こうして支持することで、吸着、マグネット、ワックスダウンのような従来の支持手段は不要となる。
【００１６】
ここで、超硬合金基板１１を側部支持部材２２の開口部２３に収容した際は、超硬合金基板１１の外周部と側部支持部材２２の内周部との間にはクリアランスが形成されるようにする。このクリアランスは、０．１〜１．０ｍｍ程度とすることが望ましい。このようにして、支持手段２０によって密着固定されずに超硬合金基板１０が支持される。また、超硬合金基板１０に生じている歪みを完全に除去するために、側部支持部材２２の厚みは、研削後の超硬合金基板１０の仕上がり厚さより僅かに薄い程度が望ましい。
【００１７】
なお、図２に示す如きリング状に形成された超硬合金基板３０の研削面３１を研削する場合は、支持テーブル２１及び支持テーブル２１に固定された側部支持部材４１とからなる支持手段４０を用いる。この場合は、超硬合金基板３０の中心部に形成された開口部３２に側部支持部材４１を係合させ、超硬合金基板３０を内周側から支持する。即ち、この場合は超硬合金基板３０の内周が側部となる。
【００１８】
この場合も、超硬合金基板３０の内周部と側部支持部材４１の外周部との間にはクリアランスが形成される。このクリアランスは、０．１〜１．０ｍｍ程度とすることが望ましい。このようにして、支持手段４０によって密着固定されずに超硬合金基板３０が支持される。またこの場合も、超硬合金基板３０に生じている歪みを完全に除去するために、側部支持部材４１の厚みは、研削後の超硬合金基板３０の仕上がり厚さより僅かに薄い程度が望ましい。なお、リング状の超硬合金基板３０は、図１の場合と同様に外周側から支持することも可能である。
【００１９】
図１に示した支持手段２０、図２に示した支持手段４０は、例えば図３に示すような板状物研削装置５０に搭載される。ここでは、板状物研削装置５０に図１に示した支持手段２０が搭載され、超硬合金基板１０を研削する場合を例に挙げて説明する。また、図５に示した従来の板状物研削装置７０と同様に構成される部位については同一の符号を付して説明する。
【００２０】
図３に示す板状物研削装置５０においては、基台５１の端部から起立して設けられた壁部５２の内側の面に一対のレール５３が垂直方向に配設され、レール５３に沿って支持板５４が上下動するのにともなって支持板５４に取り付けられた研削手段５５が上下動するよう構成されている。また、基台５１上には、ターンテーブル５６が回転可能に配設され、ターンテーブル５６上には、板状物を支持する支持テーブル２１が回転可能に配設されている。
【００２１】
研削手段５５においては、垂直方向の軸心を有するスピンドル５７の先端に形成されたマウンタ５８に研削ホイール５９が装着されており、研削ホイール５９は、スピンドル５７の回転に伴って回転する構成となっている。また、研削ホイール５９の下部には、ダイヤモンド等の砥粒からなる研削砥石５９ａが固着されている。
【００２２】
図４に示すように、研削手段５５は支持板５４に支持され、支持板５４から壁部５２を貫通したナット５４ａが壁部５２の後部側において垂直方向に配設したボールスクリュー６０に螺合している。このボールスクリュー６０はパルスモータ６１に連結され、パルスモータ６１はパルスモータドライバ６２を介して制御部６３に接続されている。そして、制御部６３による制御の下でパルスモータ６１が駆動され、それに伴いボールスクリュー６０が回動することによりナット５４ａｇ上下動して研削手段５５が上下動する構成となっている。また、研削手段５５の上下方向の位置情報がリニアスケール６４によって計測され、その情報が制御部６３に伝達され、研削手段５５の上下動の精密制御に供される。
【００２３】
また、制御部６３は、サーボドライバ６５を介して支持テーブル２１に連結されたサーボモータ６６及びエンコーダ６７に接続され、制御部６３による制御の下で支持テーブル２１の回転が制御される構成となっている。
【００２４】
板状物研削装置５０を用いて超硬合金基板１０の研削を行う際は、図３に示したように、超硬合金基板１０の形状、サイズに対応した側部支持部材２２を支持テーブル２１に固定して支持手段２０を構成する。そして、開口部２３に研削しようとする図１に示した超硬合金基板１０を収容し、支持手段２０によって超硬合金基板１０を密着固定せずに支持する。なお、図２に示したリング状の超硬合金基板３０を研削する場合は、その形状、サイズに対応した側部支持部材４１を支持テーブル２１に固定する。
【００２５】
こうして超硬合金基板１０が支持手段２０によって密着固定されずに自由支持された状態で、研削ホイール５９を超硬合金基板１０の直上に位置付け、スピンドル５７を回転させると共に、研削手段５５を下降させていく。そして、スピンドル５７の回転に伴って研削ホイール５９が回転すると共に支持テーブル２１が逆方向に回転し、研削水供給ノズル６８から研削水が供給され、回転する研削砥石５９ａが超硬合金基板１０の研削面１１に接触して押圧力が加えられることにより、その研削面１１が研削砥石５９ａによって研削される。
【００２６】
このとき、超硬合金基板１０は支持手段２０によって密着固定されず、超硬合金基板１０の外周部と側部支持部材２２の内周部との間にはクリアランスが形成されており、超硬合金基板１０は開口部２３において自由な状態となる。また、側部支持部材２２の厚みは、研削後の超硬合金基板１０の仕上がり厚さより薄いため、超硬合金基板１０の研削面１１は側部支持部材２２の上面より上方に突出している。
【００２７】
従って、側部支持部材２２から上方に突出した位置において、超硬合金基板１０は垂直方向に拘束されず、開口部２３において自由な状態となっているため、超硬合金基板１０の歪みがそのまま研削面１１に現れ、それが研削砥石５９ａによって研削されるため、歪みが確実に除去されて平滑な面となる。そして、研削終了後に開口部２３から超硬合金基板１０を取り出して支持状態を解除しても、リバウンドにより歪みが再び現れるということがなく、平面精度を維持することができる。
【００２８】
また、研削することによって超硬合金基板１０に一時的に歪みが生じたとしても、その歪みが研削面１１に自由に現れ、その後の研削により除去することができるため、この場合も超硬合金基板１０を支持手段２０から取り外しても再び歪みが現れることがなく、平面精度を維持することができる。
【００２９】
このように、超硬合金基板１０に元来生じていた歪みや研削により生じた歪みを除去することができるため、その後に歪みのない超硬合金基板１０の外周に刃を形成することにより、高精度な丸鋸を形成することができる。そして、高精度な丸鋸を用いて切削加工を行うことにより、被切削物の品質を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、超硬合金基板を研削する場合を例に挙げて説明したが、被研削物は、超硬合金基板には限定されず、金属、ガラス、セラミックス、半導体ウェーハ等の平面精度が要求される種々の板状物の研削に広く利用することができる。また、被研削物の形状は、円形には限定されない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る板状物研削装置及び板状物研削方法によれば、支持手段において板状物を密着固定せずに支持した状態で研削するため、板状物に予め歪みがある場合でもその歪みが研削面に現れた状態で研削され、歪みが確実に除去されて平らな面に仕上げることができる。そして、板状物を支持手段から取り外しても再び歪みが現れることがないため、平面精度を維持することができる。
【００３２】
また、研削することにより板状物に一時的に歪みが生じたとしても、その歪みが研削面に現れ、その後の研削により除去することができるため、この場合も板状物を支持手段から取り外しても再び歪みが現れることがなく、平面精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る板状物研削装置を構成する支持手段の第一の例を示す斜視図である。
【図２】同板状物研削装置を構成する支持手段の第二の例を示す斜視図である。
【図３】同板状物研削装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】同板状物研削装置の構成を示す説明図である。
【図５】従来の板状物研削装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…超硬合金基板 １１…研削面 ２０…支持手段
２１…支持テーブル ２２…側部支持部材
２３…開口部
３０…超硬合金基板 ３１…研削面
３２…開口部 ４０…支持手段 ４１…側部支持部材
５０…板状物研削装置 ５１…基台 ５２…壁部
５３…レール ５４…支持板 ５４ａ…ナット
５５…研削手段 ５６…ターンテーブル
５７…スピンドル ５８…マウンタ
５９…研削ホイール ５９ａ…研削砥石
６０…ボールスクリュー ６１…パルスモータ
６２…パルスモータドライバ ６３…制御部
６４…リニアスケール ６５…サーボドライバ
６６…サーボモータ ６７…エンコーダ
６８…研削水供給ノズル ７０…板状物研削装置
７１…被研削物 ７１ａ…研削面 ７２…支持手段
７３…バキュームテーブル

Claims (5)

1. 中心部に開口部を有する板状物を支持する支持手段と、該支持手段に支持された板状物の研削面を研削する研削ホイールを備えた研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、
   該支持手段は、板状物の支持面を支持する回転可能な支持テーブルと、該板状物の側部を支持する側部支持部材とを含み、
   該側部支持部材は、該支持テーブルにワックスダウン、ネジ止めのいずれかによって固定され、該板状物の開口部に係合して該板状物を内周側から支持するとともに該板状物を密着固定せずに支持し、該研削手段による該板状物の研削時に該板状物を垂直方向に拘束しない板状物研削装置。
2. 板状物の側部と側部支持部材との間に形成されるクリアランスは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである請求項１に記載の板状物研削装置。
3. 側部支持部材の厚みは、板状物の仕上がり厚さより薄い請求項１または２に記載の板状物研削装置。
4. 請求項１乃至３に記載の板状物研削装置を用いた板状物の研削方法であって、支持テーブルにおいて側部支持部材によって板状物を密着固定せずに支持し、研削ホイールを構成する研削砥石を該板状物に接触させ、該支持テーブルと該研削ホイールとを回転させて該板状物を所定の厚さに研削する板状物研削方法。
5. 板状物は超硬合金である請求項４に記載の板状物研削方法。

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