JP6909598B2 - 平面研削方法及び平面研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを研削する平面研削方法及び平面研削盤に関するものである。

半導体基板等の薄板状のワークを平面研削する平面研削加工において、研削砥石の自生作用を期待できない材質のワークを加工する際には、加工の進行に伴い研削砥石が目つぶれや目詰まりを起こすため、研削精度を維持するには頻繁に研削砥石のドレッシングを行い、研削砥石の切れ味を維持しなくてはならない。

そこで、従来からチャックテーブル上にドレスボードを装着して、このドレスボードにより研削砥石の刃先をドレスする方法が採用されている（特許文献１）。

即ち、ドレスに際しては、ドレスボードをチャックテーブル上に装着し、所定のドレス条件を選択し設定した後、ドレスボードをチャックテーブルにより、研削砥石を砥石軸により夫々回転させながら砥石軸を下降させて、砥石軸とチャックテーブルとの相対回転により、ドレスボードで研削砥石の刃先のドレッシングを行う。

このとき厚さ測定ゲージの基準側ハイトゲージのプローブをチャックテーブルの上面に、可動側ハイトゲージのプローブを目立て砥石部の上面に夫々接触させて、ドレスボードの厚さを測定する。そして、研削砥石のドレスが終了すれば、その時点のドレスボードの厚さから研削砥石の刃先位置を把握して、その位置を原点位置として設定する。

特開２００９−２３０５７号公報

従来は、ドレスボードの厚みを測定せずに所定のドレス条件を選択し設定した後、直ちにドレスサイクルを開始するため、ドレスボード、研削砥石が過度に損耗するという問題がある。

また回転状態にあるチャックテーブル、目立て砥石部に厚さ測定ゲージの各プローブを接触させてドレス工程中に測定を行い、その測定値から研削砥石の刃先位置を確定しているため、ドレスボードの厚みを正確に測定し難い上にクーラント等の影響を受け易く、原点位置を正確且つ確実に確定し難いという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ドレスボードにより研削砥石を効率的にドレスできると共に、ドレス開始位置、研削開始位置を自動的に算出することができる平面研削方法及び平面研削盤を提供することを目的とする。

本発明に係る平面研削方法は、研削砥石をドレス開始位置からドレス送り量だけ前進させてチャックテーブル上のドレスボードによりドレッシングした後、前記研削砥石を研削開始位置から研削送り量だけ前進させて前記チャックテーブル上のワークを研削するに際して、前記ドレスボードの厚みと前記研削砥石の厚みとを測定して前記ドレス開始位置を算出し更新するステップと、前記ドレスボードによる前記研削砥石のドレス後に前記研削砥石の厚みを測定して前記研削開始位置を算出し更新するステップとを含み、前記研削砥石の厚みは前記研削砥石の刃先位置と、砥石軸の砥石装着面位置とに基づいて算出するものである。

前記前者ステップは前記研削砥石の厚み、前記ドレスボードの厚み及びドレス送り量に基づいて前記ドレス開始位置を算出し、前記後者ステップは前記研削砥石の厚み、前記ワークの仕上げ厚み及び研削送り量に基づいて前記研削開始位置を算出してもよい。

前記研削砥石のドレスサイクルが終了し前記研削砥石の刃先位置を測定した後に、前記ドレス開始位置及び前記研削開始位置を自動更新することが望ましい。前記チャックテーブルのチャック面をセルフ研削した後に、前記チャック面と原点位置の前記砥石軸の砥石装着面との間の基準距離を求め、前記基準距離に基づいて前記ドレス開始位置及び前記研削開始位置を算出してもよい。

前記砥石軸を下降させて位置検出手段が前記研削砥石の刃先又は砥石装着面を検出したときの前記砥石軸の送り量から前記研削砥石の刃先位置又は砥石装着面位置を求めてもよい。ドレスボード置き台の上面の高さと、該ドレスボード置き台上の前記ドレスボードの上面の高さとから前記ドレスボードの厚みを測定してもよい。前記研削砥石のドレス時に前記研削砥石の回転負荷が上昇した時点から設定量だけ前記研削砥石を送ってもよい。

本発明に係る平面研削盤は、砥石軸の砥石装着面に装着された研削砥石をドレス開始位置からドレス送り量だけ前進させてチャックテーブル上のドレスボードによりドレスし、前記研削砥石を研削開始位置から研削送り量だけ前進させて前記チャックテーブル上のワークを研削するようにした平面研削盤において、前記ドレスボードを置くドレスボード置き台と、前記ドレスボード置き台の上面の高さ、前記ドレスボード置き台上のドレスボードの上面の高さを夫々測定する高さ測定手段と、前記砥石装着面の位置、前記研削砥石の刃先の位置を夫々検出する位置検出手段と、前記ドレスボード置き台の上面の高さ、前記ドレスボードの上面の高さに基づいて前記ドレス開始位置を算出するドレス開始位置算出部と、前記砥石装着面の位置、前記研削砥石の刃先の位置に基づいて前記研削開始位置を算出する研削開始位置算出部とを備えたものである。

本発明に係る平面研削方法によれば、研削砥石をドレス開始位置からドレス送り量だけ前進させてチャックテーブル上のドレスボードによりドレッシングした後、前記研削砥石を研削開始位置から研削送り量だけ前進させて前記チャックテーブル上のワークを研削するに際して、前記ドレスボードの厚みと前記研削砥石の厚みとを測定して前記ドレス開始位置を算出し更新するステップと、前記ドレスボードによる前記研削砥石のドレス後に前記研削砥石の厚みを測定して前記研削開始位置を算出し更新するステップとを含み、前記研削砥石の厚みは前記研削砥石の刃先位置と、砥石軸の砥石装着面位置とに基づいて算出するので、ドレスボードにより研削砥石を効率的にドレスできると共に、ドレス開始位置、研削開始位置を自動的に算出することができる利点がある。

また本発明に係る平面研削盤によれば、砥石軸の砥石装着面に装着された研削砥石をドレス開始位置からドレス送り量だけ前進させてチャックテーブル上のドレスボードによりドレスし、前記研削砥石を研削開始位置から研削送り量だけ前進させて前記チャックテーブル上のワークを研削するようにした平面研削盤において、前記ドレスボードを置くドレスボード置き台と、前記ドレスボード置き台の上面の高さ、前記ドレスボード置き台上のドレスボードの上面の高さを夫々測定する高さ測定手段と、前記砥石装着面の位置、前記研削砥石の刃先の位置を夫々検出する位置検出手段と、前記ドレスボード置き台の上面の高さ、前記ドレスボードの上面の高さに基づいて前記ドレス開始位置を算出するドレス開始位置算出部と、前記砥石装着面の位置、前記研削砥石の刃先の位置に基づいて前記研削開始位置を算出する研削開始位置算出部とを備えているので、ドレスボードにより研削砥石を効率的にドレスできると共に、ドレス開始位置、研削開始位置を自動的に算出することができる利点がある。

本発明の第１の実施形態を示す平面研削盤の斜視図である。 同平面研削盤の要部の正面図である。 同平面研削盤の要部の平面図である。 同制御装置のブロック図である。 同セルフ研削、ドレス及び研削の説明図である。 同動作概要を示すフローチャートである。 同ドレスボード厚みの測定順序を示す説明図である。 同ドレスボード厚み測定のフローチャートである。 同研削砥石の刃先位置の検出順序を示す説明図である。 同研削砥石の刃先位置検出のフローチャートである。 通常ドレスサイクルのフローチャートである。 通常ドレスサイクルの説明図である。 負荷検知ドレスサイクルのフローチャートである。 負荷検知ドレスサイクルの説明図である。 本発明の第２の実施形態を示す刃先位置検出のフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて詳述する。

図１〜図１４は本発明の第１の実施形態を例示する。図１は本発明に係る超精密縦軸形平面研削盤の斜視図、図２はその要部の正面図、図３はその要部の平面図である。

この平面研削盤は、図１〜図３に示すように、基台１と、この基台１上に旋回可能に配置されたターンテーブル２と、ターンテーブル２上に等配位置に配置された２組のチャックテーブル３と、基台１上に配置された支持枠５と、支持枠５のターンテーブル２側に上下動自在に装着された砥石軸６と、砥石軸６の下端の砥石装着面７に着脱自在に装着された研削砥石８と、ドレスボード９を載置するドレスボード置き台１０と、ドレスボード置き台１０及びドレスボード９の上面高さを測定する高さ測定手段１１と、砥石軸６の下端の砥石装着面７の位置及び研削砥石８の下端の刃先位置を検出する位置検出手段１２と、ドレスボード９及びワークを搬入出するローダ１３（図７参照）とを備えている。

ドレスボード９は、図１、図７に示すように、リング状のダイシングフレーム２６と、このダイシングフレーム２６の下側に貼着されたシート材１４と、ダイシングフレーム２６との間に所定の間隔をおいてシート材１４上に同心状に貼着された目立て砥石部１５とを有する。ワークは半導体ウェーハ等の薄板材であるが、薄板材以外のものでもよい。

基台１は支持枠５の下側に段部１６を有し、この段部１６上に支持枠５が配置されている。段部１６にはターンテーブル２側に凹部１７が設けられ、その凹部１７の略中央近傍が研削位置Ａとなっている。チャックテーブル３は上面側にドレスボード９、ワークを真空吸着可能なチャック面１８を有し、図外の駆動モータ等の駆動源によりターンテーブル２上で縦軸廻りに回転可能である。ターンテーブル２は各チャックテーブル３が図３に示す研削位置Ａと搬入出位置Ｂとに択一的に位置するように、図外の駆動モータ等の駆動源の駆動により基台１上で旋回軸廻りに旋回可能である。

砥石軸６は可動軸受箱１９により縦軸心廻りに回転自在に支持され、図外のサーボモータ、パルスモータ等の駆動源により縦軸心廻りに回転駆動される。可動軸受箱１９は研削位置Ａの上側で支持枠５に上下動可能に支持され、支持枠５内に組み込まれたボールねじ等の送り機構を介して駆動モータ等の駆動源により上下動可能である。可動軸受箱１９の上昇は上限の原点位置Ｏ（図５参照）に規制されている。可動軸受箱１９を支持枠５に対して昇降可能に駆動する昇降駆動手段等には、砥石軸６の原点位置Ｏから下方への送り量を測定する送り量測定手段２０が設けられている。

研削砥石８は多数のセグメント８ａ（図９参照）を周方向に環状に配列して構成された砥石ホイールが使用されている。そして、研削砥石８は、環状に配列されたセグメント８ａが研削位置Ａのチャックテーブル３上のドレスボード９、ワークの略中心を通るように、研削位置Ａのチャックテーブル３に対して偏心して配置されている。

ドレスボード置き台１０は上面にドレスボード９を載置可能であり、ターンテーブル２に対して砥石軸６と反対側に配置され、基台１の取り付け枠２１を介して設けられている。なお、ドレスボード置き台１０にはドレスボード９を所定の載置位置に位置決めする位置決めピン、その他の位置決め手段２２がドレスボード９の外周側に周方向に複数設けられている。

高さ測定手段１１は、図７に示すように、砥石軸６と平行な縦軸心廻りに旋回する旋回アーム２３と、この旋回アーム２３の先端側に下向きに突出して上下動自在に設けられたシリンダ内蔵型の接触式リニアゲージ２４とを備え、そのリニアゲージ２４の下端をドレスボード置き台１０、ドレスボード９の上面に接触させて夫々の高さを測定するようになっている。

旋回アーム２３はドレスボード置き台１０上に固定された旋回シリンダ等の旋回駆動手段２５の駆動により、図３、図７に示す測定位置Ｃと退避位置Ｄとの間で縦軸心廻りに旋回可能である。

位置検出手段１２は、図９に示すように、砥石軸６と平行な縦軸心廻りに旋回する旋回アーム２７と、この旋回アーム２７の先端側に上向きに突出するタッチセンサ２８とを備え、そのタッチセンサ２８を砥石軸６の下端の砥石装着面７、研削砥石８の下端の刃先に接触させて夫々の位置を検出するようになっている。

そして、砥石軸６の砥石装着面位置Ｊ（図５参照）、研削砥石８の刃先位置を測定する場合には、位置検出手段１２のタッチセンサ２８が砥石軸６の砥石装着面７、研削砥石８の下端の刃先を検出したときに、送り量測定手段２０の送り量を砥石軸６の砥石装着面位置Ｊ、研削砥石８の刃先位置として取得するようになっている。

旋回アーム２７は基台１の段部１６の凹部１７側に設けられた収容室２９内に配置され、支持板３０に固定された旋回シリンダ等の旋回駆動手段３１の駆動により、収容室２９内の収容位置Ｅと研削位置Ａ側の検出位置Ｆとの間で縦軸心廻りに旋回可能である。

収容室２９は凹部１７側で基台１の段部１６上に固定された支持板３０を含む収容カバー３２内に設けられている。収容カバー３２は位置検出手段１２を覆うように構成されており、位置検出手段１２は収容カバー３２の開口部３３を経て出退可能である。なお、旋回アーム２７には位置検出手段１２を収容位置Ｅに収納したときに開口部３３を塞ぐ蓋板を設けてもよい。

ローダ１３はドレスボード９、ワークを真空吸着等により吸着して、そのドレスボード９、ワークを搬入出位置Ｂのチャックテーブル３に対して搬入・搬出するためのものである。

この平面研削盤は、図４に示すような構成の制御装置４０を備えている。この制御装置４０は、通常の手動運転・自動運転を制御する運転制御部４１と、基準距離Ｇ（図５参照）を算出する基準距離算出部４２と、ドレス開始位置Ｈ（図５参照）を算出するドレス開始位置算出部４３と、研削開始位置Ｉ（図５参照）を算出する研削開始位置算出部４４とを備えている。

運転制御部４１は、ローダ１３によるドレスボード９、ワークの搬入出動作と、ターンテーブル２の回転停止動作と、ドレスボード９による研削砥石８のドレス動作と、研削砥石８によるワークの研削動作と、高さ測定手段１１によるドレスボード９、ドレスボード置き台１０の高さ検出動作と、位置検出手段１２による砥石軸６の砥石装着面７、研削砥石８の刃先の位置検出動作とを自動的に制御すると共に、研削砥石８のドレス時に負荷検知手段４５がドレス負荷を検知したときに負荷検知ドレスサイクルでドレス動作を制御するように構成されている。

負荷検知手段４５はドレスボード９が研削砥石８に接触したときのドレス負荷を検知するものであり、砥石軸６の下降中にドレスボード９が研削砥石８に接触したときの駆動モータのトルク変動によりドレス負荷を検知するようになっている。

基準距離算出部４２は、ドレス開始位置Ｈ、研削開始位置Ｉの算出基準となる基準距離Ｇを算出するためのもので、原点位置Ｏでの砥石軸６の砥石装着面位置Ｊと、セルフ研削開始位置Ｋからセルフ研削終了位置Ｌまでのセルフ研削送り量と、セルフ研削後のセルフ研削砥石８Ａの刃先位置とから、砥石軸６が原点位置Ｏまで上昇したときの砥石装着面７からチャックテーブル３のチャック面１８までの基準距離Ｇを算出するようになっている。なお、基準距離Ｇの算出は、チャック面１８のセルフ研削時に実施する。

ドレス開始位置算出部４３は基準距離算出部４２で算出された基準距離Ｇを用いて、ドレスボード９によるドレス時のドレス開始位置Ｈを算出するためのもので、基準距離Ｇから研削砥石厚み、ドレスボード厚み、設定されたドレス送り量（ドレス量を含む）を引くことにより、ドレス開始時に砥石軸６の砥石装着面７が位置するドレス開始位置Ｈを算出することができる。なお、ドレス量はドレス前後の研削砥石厚み、ドレスボード厚みの差に相当する。

研削開始位置算出部４４は、基準距離算出部４２で算出された基準距離Ｇを用いて、研削砥石８による研削時の研削開始位置Ｉを算出するためのもので、基準距離Ｇから砥石軸６に装着された研削砥石８の研削砥石厚み、設定されたマスタワーク３５の厚み又は仕上げ厚み、研削送り量を引いて、研削開始時に砥石軸６の砥石装着面７が位置する研削開始位置Ｉを算出する。

この平面研削盤では、ドレスボード９をチャックテーブル３のチャック面１８に吸着させた後、そのチャックテーブル３を研削位置Ａに移動させて、その研削位置Ａにてチャックテーブル３上のドレスボード９により砥石軸６に装着された研削砥石８を自動的にドレスする。

このドレスボード９による研削砥石８のドレスから、その後の研削砥石８によるワークの研削までの一連の自動運転を開始するに際して、研削砥石８の刃先位置の検出、ドレスボード置き台１０上のドレスボード９の厚みの測定等の各作業を自動的に行って、ドレス開始位置Ｈ及び研削開始位置Ｉを自動的に確定し、そのドレス開始位置Ｈ及び研削開始位置Ｉを自動更新する。これによって、これまで作業者が行っていたドレス位置合わせ作業、研削位置合わせ作業の完全自動化が可能となり、無人での連続稼動を図ることができる。

図６は平面研削盤の動作概要を示すフローチャートである。この平面研削盤はドレス開始位置Ｈ、研削開始位置Ｉの設定に際して、図６のフローチャートの各ステップを経て自動的に動作をする。

先ず高さ測定手段１１によりドレスボード置き台１０上のドレスボード９の厚みを測定し（ドレスボード厚み測定ステップ）（Ｓ１）、一方これと並行して位置検出手段１２により砥石軸６の下端の研削砥石８の刃先位置の検出を行う（研削砥石刃先位置検出ステップ）（Ｓ２）。次いで厚み測定後のドレスボード９をローダ１３のチャックにより吸着して（Ｓ３）、ターンテーブル２上の搬入出位置Ｂ側にあるチャックテーブル３上に搬入し、ターンテーブル２の旋回により研削位置Ａへと移動させる（Ｓ４）。そして、ドレスボード９の厚み測定と研削砥石８の刃先検出とを経て（Ｓ１，Ｓ２）、ドレス開始位置算出部４３がドレス開始位置Ｈを算出し（Ｓ２−２）、ドレス開始位置Ｈを確定する（ドレス開始位置確定ステップ）。

そこで、砥石軸６の砥石装着面７がドレス開始位置Ｈに位置するように砥石軸６を移動させた後（Ｓ５）、砥石軸６、研削砥石８を一方向に、チャックテーブル３を逆方向に夫々回転させながら、砥石軸６をドレス開始位置Ｈから下降させて、ドレスボード９により研削砥石８の下面のドレスを行うドレスサイクルに移行する（Ｓ６）。

このときのドレスボード９による研削砥石８のドレッシングは、後述のように負荷変化を検知しながらドレスを行う負荷検知ドレスサイクルにより行う。なお、研削砥石８とチャックテーブル３は逆方向に回転させる他、同じ方向に回転させてもよい。

ドレスサイクルが終了すると、ターンテーブル２を旋回させてチャックテーブル３を搬入出位置Ｂへと移動させ、そのチャックテーブル３上のドレスボード９をローダ１３により搬出し（Ｓ７）、洗浄し乾燥させた後（Ｓ８）、所定の収容室２９に収納する（Ｓ９）。

一方、砥石軸６を上側へと退避させた後（Ｓ１０）、位置検出手段１２により研削砥石８の刃先位置の検出を行う（Ｓ１１）。そして、位置検出手段１２が研削砥石８の刃先位置を検出すると、研削開始位置算出部４４が研削開始位置Ｉを算出し（Ｓ１１−２）、研削開始位置Ｉを確定する（研削開始位置確定ステップ）。

そして、次にワークの研削に備えて砥石軸６の砥石装着面７が研削開始位置Ｉに位置するように、砥石軸６を研削開始位置Ｉへと移動させて（Ｓ１２）、その後にワークの自動研削に移行する。そして、ドレスサイクルが終了し、研削砥石８の刃先位置の検出が終了すれば、その後に運転制御部４１のメモリーのドレス開始位置Ｈ、研削開始位置Ｉを自動更新する。

このような方法を採用することにより、従来は作業者の人為的作業で行っていたドレス開始位置Ｈの位置合わせ作業、研削開始位置Ｉの位置合わせ作業が不要であるため、作業者は研削砥石８の交換のみを行えばよくなり、作業者の作業ミスによる研削砥石８や設備の破損、その他のヒューマンエラーを防止することができ、作業能率が著しく向上する利点がある。

また作業者のスキルに影響される部分が自動化できるため、作業の均質化を図ることができる。更に研削砥石８、ドレスボード９の摩耗量を定期的に監視することが可能であり、それらの交換時期を正確に把握し管理することができる。

ドレスボード９の厚みを測定する際には、高さ測定手段１１を図７（ａ）〜（ｃ）に示すように操作しながら、図８のフローチャートの各ステップを経て測定する。先ず図７（ａ）に示すように、ドレスボード置き台１０上にドレスボード９をセットし、高さ測定手段１１を退避位置Ｄから測定位置Ｃへと前進旋回させた後（Ｓ１３）、高さ測定手段１１のリニアゲージ２４によりドレスボード９の目立て砥石部１５の中央部分の高さを測定する（Ｓ１４）。このドレスボード９の上面高さの測定は、リニアゲージ２４を上下動させながら設定回数になるまで複数回繰り返す（Ｓ１５）。そして、設定回数に達すると、その平均値を算出してドレスボード９の上面高さとする（Ｓ１６）。

次に図７（ｂ）に示すように、高さ測定手段１１を退避位置Ｄへと後退させて（Ｓ１７）、ドレスボード置き台１０上のドレスボード９をローダ１３により吸着して搬出する（Ｓ１８）。ドレスボード置き台１０上のドレスボード９がなくなれば、図７（ｃ）に示すように、高さ測定手段１１を測定位置Ｃへと前進させて（Ｓ１９）、リニアゲージ２４を上下動させながらドレスボード置き台１０の高さを測定する（Ｓ２０）。このドレスボード置き台１０の高さ測定も設定回数行い（Ｓ２１）、その平均値を算出してドレスボード置き台１０の上面高さとする（Ｓ２２）。

ドレスボード９、ドレスボード置き台１０の上面高さが判れば、ドレスボード９の上面高さからドレスボード置き台１０の上面高さを減算して、ドレスボード９の厚みを算出する（Ｓ２３）。その後、高さ測定手段１１を退避位置Ｄへと後退させる一方（Ｓ２４）、ドレスボード９の厚みが設定範囲内か否かを判定して（Ｓ２５）、設定範囲内であれば終了し、設定範囲外であれば異常を報知して（Ｓ２６）終了する。なお、異常が発生すれば、設定値を変更して再度行う。

研削砥石８の刃先位置を測定する際には、位置検出手段１２を図９（ａ）〜（ｆ）に示すように操作しながら、図１０に示すフローチャートの各ステップを経て測定する。先ず図９（ａ）に示すように、位置検出手段１２と研削砥石８とが干渉しない位置まで砥石軸６を上昇（例えば砥石軸原点）させた後、位置検出手段１２を収容位置Ｅから検出位置Ｆへと前進させる（Ｓ３０）。これによって位置検出手段１２のタッチセンサ２８が研削砥石８のセグメント８ａ列の下方に対応する。

次に砥石軸６を刃先検出開始位置へと移動させ（Ｓ３１）、その刃先検出開始位置から砥石軸６を早送り前進で下降させて（Ｓ３２）、図９（ｂ）に示すように位置検出手段１２のタッチセンサ２８を研削砥石８の刃先に接触させて粗検出を行う（Ｓ３３）。

このときの刃先検出開始位置は、最大厚みの新しい研削砥石８を装着した場合にも、その刃先検出が可能な位置に設定されている。また刃先検出開始位置から下降端までの砥石軸６の下降量は、研削砥石８が砥石軸６下降端まで下降しても、その研削砥石８により設備を損傷しない範囲内に設定されている。

次に粗検出（Ｓ３３）で研削砥石８の刃先を検出できたか否かを判定し（Ｓ３４）、検出できれば図９（ｃ）に示すように砥石軸６を設定量だけ上昇させた後（Ｓ３５）、図９（ｄ）に示すように砥石軸６を遅送り前進で下降させながら（Ｓ３６）、位置検出手段１２のタッチセンサ２８を研削砥石８の刃先に接触させて正確な刃先位置検出を行い（Ｓ３７）、次いで正確な刃先位置を検出できたか否かを判断する（Ｓ３８）。

粗検出（Ｓ３３）でタッチセンサ２８が研削砥石８の刃先に接触せず検出できないときには（Ｓ３４）、その検出できなかった回数が設定回数内か否かの判定を行う（Ｓ３９）。そして、その回数が設定回数以内であれば、図９（ｅ）に示すように、砥石軸６を刃先検出開始位置へと移動（上昇）させた後（Ｓ４０）、砥石軸６を設定位相量だけ軸心廻りに回転させて研削砥石８の測定箇所を変更し（Ｓ４１）、再度砥石軸６を早送り前進で下降させて（Ｓ３２）、研削砥石８の刃先位置の粗検出（Ｓ３３）を行い、次いで検出できたか否かを判断する（Ｓ３４）。

粗検出（Ｓ３３）で研削砥石８の刃先位置を検出できなければ（Ｓ３４）、設定位相量だけ砥石軸６を順次回転させながら（Ｓ４１）、検出できなかった回数が設定回数になるまで（Ｓ３９）、この粗検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ３４、Ｓ３９〜Ｓ４１）。

この粗検出動作で研削砥石８の刃先位置を検出できなかった回数が設定回数を越えれば（Ｓ３９）、砥石軸６の刃先検出開始位置が高すぎるため、その刃先検出開始位置を設定量下降した位置に変更（更新）する（Ｓ４２）。そして、刃先検出開始位置の変更回数が設定回数内か否かを判定し（Ｓ４３）、その変更回数が設定回数内であれば、砥石軸６を変更後の刃先検出開始位置へと移動させた後（Ｓ４０）、検出できなかった回数が設定回数になるまで（Ｓ３９）、前述と同様に粗検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ３４、Ｓ３９〜Ｓ４１）。

刃先検出開始位置を変更した後の粗検出動作において、研削砥石８の刃先位置を検出できなかった回数が設定回数を越えた場合には（Ｓ３９）、依然として砥石軸６の刃先検出開始位置が高すぎるため、再度、刃先検出開始位置を設定量下降させる変更を行い（Ｓ４２）、その変更回数（下降回数）が設定回数内か否かを判定する（Ｓ４３）。そして、その変更回数が設定回数内であれば、砥石軸６を変更後の刃先検出開始位置へと移動させた後（Ｓ４０）、粗検出（Ｓ３３）で検出できなかった回数が設定回数になるまで（Ｓ３９）、同様の粗検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ３４、Ｓ３９〜Ｓ４１）。

刃先検出開始位置を変更した後の粗検出動作でも研削砥石８の刃先位置を検出できない場合には、刃先検出開始位置の変更回数が設定回数になるまで（Ｓ４３）、刃先検出開始位置を変更する都度、一連の粗検出動作を繰り返し行う（Ｓ３２〜Ｓ３４、Ｓ３９〜Ｓ４１）。そして、変更回数が設定回数を越えれば（Ｓ４３）、異常を報知して粗検出動作を終了する（Ｓ４４）。なお、異常が発生した場合には、各設定値を変更する等の適宜処置を講じた後に再度行う。

正確な刃先位置検出（Ｓ３７）で研削砥石８の刃先位置を検出ができない場合には（Ｓ３８）、その検出できなかった回数が設定回数内か否かを判断し（Ｓ３９）、設定回数内であれば、粗検出動作時と同様に砥石軸６を刃先検出開始位置へと移動させた後（Ｓ４０）、砥石軸６を設定位相量だけ回転させて研削砥石８の測定箇所を変更して（Ｓ４１）、粗検出（Ｓ３３）から正確な刃先位置検出（Ｓ３７）までの検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ４１）。

なお、正確な刃先位置検出（Ｓ３７）で検出できなかった回数が設定回数を越えた場合には（Ｓ３９）、変更回数が設定回数になるまで砥石軸６の刃先検出開始位置を変更して（Ｓ４２、Ｓ４３）、その検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ４１）。

また正確な刃先位置検出（Ｓ３７）で検出できた場合には（Ｓ３８）、その検出回数が設定回数に達したか否かを判断して（Ｓ４５）、設定回数内であれば砥石軸６の刃先検出開始位置への移動（Ｓ４０）、砥石軸６の設定位相量の回転（Ｓ４１）等を経て、粗検出（Ｓ３３）から正確な刃先位置検出（Ｓ３７）までの検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ３８、Ｓ４０、Ｓ４１、Ｓ４５）。

正確な刃先位置検出（Ｓ３７）での研削砥石８の刃先位置の検出回数が設定回数に達した場合には（Ｓ４５）、その検出回数毎の刃先位置の内で最も下方の刃先位置を用いて研削砥石８の砥石厚みを算出する（Ｓ４６）。そして、刃先検出開始位置をＳ３１で設定された初期値（最初に設定した位置）に設定し直し（Ｓ４７）、その後、図９（ｆ）に示すように、砥石軸６を上昇させて砥石軸原点へと後退させ（Ｓ４８）、位置検出手段１２の収容位置Ｅへと後退させて（Ｓ４９）、研削砥石８の刃先位置の測定を終了する。

このような粗検出（Ｓ３３）から正確な刃先位置検出（Ｓ３７）までの検出動作において、砥石軸６が上下動する度に送り量測定手段２０が砥石軸６の送り量を測定しており、タッチセンサ２８が研削砥石８の刃先位置を検出したときに、その時点の送り量測定手段２０の測定値を読み込んで研削砥石８の刃先位置として処理をする。

砥石軸６の砥石装着面７を測定する場合にも、研削砥石８の刃先位置の測定と同様に行う。

なお、この実施形態では、粗検出（Ｓ３３）と正確な刃先位置検出（Ｓ３７）とを一組として、この粗検出（Ｓ３３）と正確な刃先位置検出（Ｓ３７）とを設定回数繰り返すようにしている。しかし、一度、粗検出（Ｓ３３）すれば、その後は粗検出（Ｓ３３）と正確な刃先位置検出（Ｓ３７）とを切り離して、正確な刃先位置検出（Ｓ３７）を設定回数（複数回）繰り返すようにしてもよい。

また一般的には刃先検出開始位置を設定量ずつ下降させながら、粗検出（Ｓ３３）及び／又は正確な刃先位置検出（Ｓ３７）等を行うが、刃先検出開始位置を変更せずに、早送りの送り量を大にして粗検出（Ｓ３３）及び／又は正確な刃先位置検出（Ｓ３７）を行うようにしてもよい。

研削砥石８の回転方向の位置を変えながら複数回検出動作を繰り返すのは、研削砥石８の刃先側端面の振れの影響を考慮したものである。また多数のセグメント８ａを環状に備えた研削砥石８の使用に際しては、セグメント８ａが欠損している場合やセグメント８ａ同士の間隔が大きい場合に、１箇所の測定ではタッチセンサ２８が研削砥石８と接触しないことがある。従って、周方向に位置を変えながら複数回検出動作を繰り返すことにより、セグメントの欠損等による問題を解消することができる。

平面研削盤において、砥石軸６にセルフ研削砥石８Ａを装着して、チャックテーブル３のチャック面１８のセルフ研削を行う場合に、基準距離算出部４２により基準距離Ｇを算出する。

この基準距離Ｇの算出に際しては、先ず砥石軸６の砥石装着面位置Ｊを取得する。即ち、位置検出手段１２を検出位置Ｆへと旋回させた後、手動操作又は自動運転にて砥石軸６を原点位置Ｏから下降させる。また砥石軸６が下降を開始すると、送り量測定手段２０が砥石軸６の原点位置Ｏからの送り量を測定しており、位置検出手段１２のタッチセンサ２８が砥石軸６の砥石装着面７に接触したときに、その時点の送り量測定手段２０の測定値を砥石装着面位置Ｊとして基準距離算出部４２が取得する。

次に砥石軸６の砥石装着面７にセルフ研削砥石８Ａを装着した後、砥石軸６、チャックテーブル３を所定方向に回転させながら、原点位置Ｏの下側のセルフ研削開始位置Ｋから手動操作又は自動運転にて砥石軸６を下降させて、セルフ研削砥石８Ａによりチャックテーブル３のチャック面１８のセルフ研削を行う。

そして、チャック面１８のセルフ研削が終了すると、基準距離算出部４２がそのセルフ研削終了時点までの送り量測定手段２０の測定値をセルフ研削終了位置Ｌとして取得する。なお、セルフ研削の終了は、手動操作又は自動運転にて判断する。

このようにしてセルフ研削終了位置Ｌが判れば、基準距離算出部４２は既知のセルフ研削開始位置Ｋからセルフ研削終了位置Ｌの測定値を減算することにより、砥石軸６のセルフ研削送り量を算出することができる。

セルフ研削が終了すると、位置検出手段１２を検出位置Ｆへと旋回させて、セルフ研削終了後のセルフ研削砥石８Ａの刃先位置を測定する。この刃先位置の測定は、砥石軸６の砥石装着面位置Ｊの測定時と同様に、位置検出手段１２のタッチセンサ２８がセルフ研削砥石８Ａの刃先を検出した時点の送り量測定手段２０の測定値をセルフ研削砥石８Ａの刃先位置として取得することにより行う。

セルフ研削砥石８Ａの刃先位置が判れば、基準距離算出部４２はそのセルフ研削砥石８Ａの刃先位置と砥石軸６の砥石装着面位置Ｊとの差からセルフ研削砥石８Ａの厚みを算出することができる（図５の［セルフ研削］参照）。

従って、基準距離算出部４２は、原点位置Ｏでの砥石軸６の砥石装着面７からセルフ研削開始位置Ｋまでの既知の送り量、セルフ研削開始位置Ｋからセルフ研削終了位置Ｌまでのセルフ研削送り量、セルフ研削砥石８Ａの厚みを加算することにより、砥石軸６の砥石装着面７の原点位置Ｏからチャックテーブル３のチャック面１８までの基準距離Ｇを算出することができる（図５の［砥石軸原点］参照）。

ドレス開始位置算出部４３によりドレス開始位置Ｈを算出する際には、先ず位置検出手段１２を検出位置Ｆへと旋回させて原点位置Ｏにある研削砥石８の刃先位置を取得する。この研削砥石８の刃先位置は、位置検出手段１２のタッチセンサ２８が研削砥石８の刃先に接触した時点の送り量測定手段２０の測定値をドレス開始位置算出部４３が研削砥石８の刃先位置として取得する。そして、研削砥石８の刃先位置が判れば、ドレス開始位置算出部４３は、この研削砥石８の刃先位置と既に取得済みの砥石装着面位置Ｊとにより研削砥石８の厚みを算出することができる。

一方、高さ測定手段１１によりドレスボード９のドレスボード厚みを測定する。そして、このドレスボード厚みが判れば、ドレス開始位置算出部４３は、基準距離Ｇとドレスボード厚みとドレス送り量（予め設定）と研削砥石８の厚みとに基づいてドレス開始位置Ｈを算出することができる。このドレス開始位置Ｈは、基準距離Ｇからドレス前のドレスボード厚み、予め設定されたドレス送り量、ドレス前の研削砥石厚みを引くことにより算出することができる（図５の［ドレス］参照）。

このように基準距離Ｇからドレス前のドレスボード厚み、研削砥石厚み、ドレス送り量（設定量）を引いてドレス開始位置Ｈを算出する。これはドレス時に研削砥石８の刃先で設備機器を損傷しないようにするためである。なお、ドレス送り量は、ドレスボード９及び研削砥石８の摩耗によるドレス量が含まれている。

研削開始位置算出部４４により研削開始位置Ｉを算出する際には、先ず砥石軸６の砥石装着面７に装着された研削砥石８の刃先位置を位置検出手段１２、送り量測定手段２０等により取得する。次にマスタワーク３５の厚み又はワークの仕上がり厚み、研削送り量を夫々設定すると、研削開始位置算出部４４が基準距離Ｇからマスタワーク３５の厚み又はワークの仕上がり厚み、研削送り量及び研削砥石８の厚みを引いて、研削開始時に砥石軸６の砥石装着面７が位置する研削開始位置Ｉを算出することができる（図５の［研削］参照）。

ドレスボード９により研削砥石８をドレッシングする際には、負荷検知ドレスサイクルにより行う。通常ドレスサイクルは、図１１に示すように、ドレス開始位置Ｈから予め設定された送り量、送り速度にて、早送り（Ｓ５０）、準急送り（Ｓ５１）、粗送り（Ｓ５２）、仕上げ送り（Ｓ５３）の順に送り速度を下げながら砥石軸６を下降させて行く。

研削砥石８の送り量は、図１２（ａ）に示すように、粗送りのときに研削砥石８とドレスボード９とが接触するように設定する。しかし、ドレスボード９はダイシングフレーム２６に貼られたシート材１４に目立て砥石部１５を貼り付けているため、シート材１４又は目立て砥石部１５の貼り付けに不備があると、ドレスボード置き台１０からドレスボード９が浮いてしまい、ドレスボード９の厚み検出において実際のドレスボード９の厚みよりも厚いドレス開始位置Ｈが算出されてしまう惧れがある。

この場合、図１２（ｂ）に示すように、実際のドレス開始位置Ｈａは本来のドレス開始位置Ｈよりも浮き上がり量Ｘだけ上方に設定されてしまう。そのためドレスサイクルにおいて、研削砥石８とドレスボード９とが過度に接触して研削砥石８や設備を破損するようなことはないものの、粗送りで研削砥石８とドレスボード９とが接触するはずが、仕上げ送りで接触するか仕上げ送りが完了しても接触しない等、ドレス開始位置Ｈａから設定量の切り込みを行う通常ドレスサイクルでは、切り込み不足により不十分なドレッシングとなる場合が予想される。

負荷検知ドレスサイクルを採用することにより、従来の通常ドレスサイクルの問題点を解消することができる。この負荷検知ドレスサイクルにおいても、図１３、図１４（ａ）に示すように、ドレス開始位置Ｈから設定された送り量及び送り速度にて砥石軸６を早送りで下降させる（Ｓ５４）。砥石軸６が早送りで設定量下降すると、次に準急送りに切り替えて砥石軸６を下降させる（Ｓ５５）。

この砥石軸６の準急送りには送り量を設定しておらず、準急送り中は負荷検知手段４５の検出する駆動トルクが閾値を超えるか否かを常時監視している（Ｓ５６）。そして、研削砥石８とドレスボード９とが接触して研削砥石８の駆動トルクが閾値を越えると、その時点から砥石軸６の送り速度を下げて、設定された送り量及び送り速度で砥石軸６の粗送りを行い（Ｓ５７）、次いで設定された送り量及び送り速度で砥石軸６の仕上げ送りを行って（Ｓ５８）、各設定量分だけドレスボード９により研削砥石８をドレッシングして終了する。

なお、駆動トルクが閾値を越えない場合には、砥石軸６がドレス前進端位置まで達したか否かを判断し（Ｓ５９）、ドレス前進端位置まで達していない場合には、砥石軸６の準急送りを継続する（Ｓ５５）。一方、駆動トルクが閾値を越えずに砥石軸６がドレス前進端位置まで達した場合には、異常を報知して終了する（Ｓ６０）。

この負荷検知ドレスサイクルを用いれば、図１４（ａ）に示すドレスボード９の浮き上がりのない正常時に比較して、図１４（ｂ）に示すようにドレスボード９の浮き上がりによって、実際のドレス開始位置Ｈａが本来のドレス開始位置Ｈよりも高くなった場合でも、通常のドレスサイクルのように研削砥石８のドレッシング不足となることはなく、研削砥石８を確実にドレッシングすることができる。

従って、この負荷検知ドレスサイクルの場合には、位置検出手段１２や高さ測定手段１１を使用しなくても、研削砥石８とドレスボード９が接触する可能性のない離れた位置からドレスサイクルを起動することにより、ドレスボード９による研削砥石８の正確なドレッシングが可能である。

しかし、それだけエアカットが増えて、研削砥石８のドレッシング完了までに多大な時間を要する問題がある。また従来通り作業者がドレス位置合わせを行うことでエアカット量を減らし、正確なドレッシングが可能となるが、この場合には作業者の作業量が増えることとなる。

従って、ドレスボード９により研削砥石８をドレッシングする際には、負荷検知ドレスサイクルを採用することにより、研削砥石８のドレッシングを確実に行うことができると共に、ロスなく短時間でドレッシングすることができる。

図１５は本発明の第２の実施形態を例示する。この実施形態では、正確な刃先位置検出（Ｓ３７）で研削砥石８の刃先位置を検出できなかった場合に、刃先検出開始位置を変更しないで検出動作を繰り返すようになっている。

即ち、正確な刃先位置検出（Ｓ３７）で研削砥石８の刃先位置を検出できなかった場合には（Ｓ３８）、検出できなかった回数が設定回数内か否かを判定する（Ｓ３９−２）。そして、その回数が設定回数内であれば、砥石軸６を変更後の刃先検出開始位置へと移動させた後（Ｓ４０）、砥石軸６を設定位相量だけ回転させて研削砥石８の測定箇所を変更し（Ｓ４１）、粗検出（Ｓ３３）から正確な刃先位置検出（Ｓ３７）までの検出動作を繰り返す（Ｓ３２〜Ｓ３８、Ｓ３９−２、Ｓ４０、Ｓ４１）。

この実施形態では、図１０の場合の刃先検出開始位置を下降位置に変更するＳ４２を経由しないでＳ４０に進むので、刃先検出開始位置を変更せずに粗検出（Ｓ３３）から正確な刃先位置検出（Ｓ３７）までの検出動作を繰り返すことになる。

粗検出（Ｓ３３）ができて正確な刃先位置検出（Ｓ３７）ができない場合としては、例えば、砥石軸６の遅送り量の設定値が小さすぎた場合が考えられる。従って、粗検出（Ｓ３３）ができて正確な刃先位置検出（Ｓ３７）ができない場合が発生すれば、その後に砥石軸６の遅送り量の設定値を大に調整するか、又は砥石軸６の遅送り量の設定値を予め大に設定しておけば、刃先検出開始位置を変更しなくても正確な刃先位置検出（Ｓ３７）が可能である。

なお、検出できない回数の設定回数は、検出できない場合の合計回数でもよいし、検出できない場合の連続回数でもよい。例えば、砥石軸６を所定角度回転させて位相を変えながら検出する場合には、その位相によって検出できたりできなかったりするので、合計回数で設定すればよい。連続回数で設定する場合は、途中で検出できたときにそれまでの計数値をクリアすればよい。

設定回数内の正確な刃先位置検出（Ｓ３７）において、研削砥石８の刃先位置を検出できずにその回数が設定回数を越えた場合には（Ｓ３９−２）、異常の発生を報知して終了する（Ｓ４４）。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、実施形態では超精密縦軸形平面研削盤を例示しているが、超精密縦軸形以外の他の平面研削盤であっても同様に実施可能である。

実施形態では、位置検出手段１２、高さ測定手段１１に接触式変位センサを用いているが、非接触式変位センサ、その他のセンサ類を採用することも可能である。位置検出手段１２、高さ測定手段１１は、センサを移動可能に支持する移動機構として旋回式を採用しているが、測定位置Ｃと退避位置Ｄとの間、収容位置Ｅと検出位置Ｆとの間で直線的に移動する直動式、その他の移動機構を採用することも可能である。

更に実施形態では、位置検出手段１２により研削砥石８の刃先位置を検出する際の検出動作において、その未検出時処理として、刃先検出開始位置を設定量下降させて、その下降回数により異常判定を行っているが、下降総量にて異常判定を行ってもよい。

実施形態のドレスボード９は、リング状のダイシングフレーム２６と、このダイシングフレーム２６の下側に貼着されたシート材１４と、シート材１４上のダイシングフレーム２６との間に所定の間隔をおいて同心状に貼着された目立て砥石部１５とを備えたものを例示しているが、チャックテーブル３に吸着でき、且つローダ１３にて搬入出可能なものであれば、樹脂製、金属製等のシート材１４に目立て砥石部１５を貼り付けたものでも良い。またシート材１４は必要に応じて円形状、矩形状等の適宜形状のものを採用してもよい。

負荷検知ドレスサイクルでの負荷検知としては、砥石軸６をサーボ式等の駆動モータで駆動する場合には、その駆動モータのトルク値の変化を検知するのが一般的であるが、駆動モータの電力値や電流値の変化を用いてもよいし、ＡＥセンサ、歪みゲージ、圧電素子等の他の負荷検知手段を用いてもよい。要するに研削砥石８がドレスボード９に接触したことを検知できるものであれば何であってもよい。またドレスボード９による研削砥石８のドレスサイクルは、負荷検知ドレスサイクルを採用することが望ましいが、通常ドレスサイクルを採用してもよい。

セルフ研削からワークの研削までの処理は、他の治具を使用する場合には、その治具毎に行う必要がある。

３ チャックテーブル
６ 砥石軸
７ 砥石装着面
８ 研削砥石
９ ドレスボード
１０ ドレスボード置き台
１１ 高さ測定手段
１２ 位置検出手段
１８ チャック面
４３ ドレス開始位置算出部
４４ 研削開始位置算出部
４５ 負荷検知手段
Ｇ 基準距離
Ｈ ドレス開始位置
Ｉ 研削開始位置
Ｏ 原点位置

Claims (8)

1. 研削砥石をドレス開始位置からドレス送り量だけ前進させてチャックテーブル上のドレスボードによりドレッシングした後、前記研削砥石を研削開始位置から研削送り量だけ前進させて前記チャックテーブル上のワークを研削するに際して、
   前記ドレスボードの厚みと前記研削砥石の厚みとを測定して前記ドレス開始位置を算出し更新するステップと、
   前記ドレスボードによる前記研削砥石のドレス後に前記研削砥石の厚みを測定して前記研削開始位置を算出し更新するステップとを含み、
   前記研削砥石の厚みは前記研削砥石の刃先位置と、砥石軸の砥石装着面位置とに基づいて算出する
   ことを特徴とする平面研削方法。
2. 前記前者ステップは前記研削砥石の厚み、前記ドレスボードの厚み及びドレス送り量に基づいて前記ドレス開始位置を算出し、
   前記後者ステップは前記研削砥石の厚み、前記ワークの仕上げ厚み及び研削送り量に基づいて前記研削開始位置を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の平面研削方法。
3. 前記研削砥石のドレスサイクルが終了し前記研削砥石の刃先位置を測定した後に、前記ドレス開始位置及び前記研削開始位置を自動更新する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の平面研削方法。
4. 前記チャックテーブルのチャック面をセルフ研削した後に、前記チャック面と原点位置の砥石軸の砥石装着面との間の基準距離を求め、
   前記基準距離に基づいて前記ドレス開始位置及び前記研削開始位置を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の平面研削方法。
5. 前記砥石軸を下降させて位置検出手段が前記研削砥石の刃先又は砥石装着面を検出したときの前記砥石軸の送り量から前記研削砥石の刃先位置又は砥石装着面位置を求める
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の平面研削方法。
6. ドレスボード置き台の上面の高さと、該ドレスボード置き台上の前記ドレスボードの上面の高さとから前記ドレスボードの厚みを測定する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の平面研削方法。
7. 前記研削砥石のドレス時に前記研削砥石の回転負荷が上昇した時点から設定量だけ前記研削砥石を送る
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の平面研削方法。
8. 砥石軸の砥石装着面に装着された研削砥石をドレス開始位置からドレス送り量だけ前進させてチャックテーブル上のドレスボードによりドレスし、前記研削砥石を研削開始位置から研削送り量だけ前進させて前記チャックテーブル上のワークを研削するようにした平面研削盤において、
   前記ドレスボードを置くドレスボード置き台と、
   前記ドレスボード置き台の上面の高さ、前記ドレスボード置き台上のドレスボードの上面の高さを夫々測定する高さ測定手段と、
   前記砥石装着面の位置、前記研削砥石の刃先の位置を夫々検出する位置検出手段と、
   前記ドレスボード置き台の上面の高さ、前記ドレスボードの上面の高さに基づいて前記ドレス開始位置を算出するドレス開始位置算出部と、
   前記砥石装着面の位置、前記研削砥石の刃先の位置に基づいて前記研削開始位置を算出する研削開始位置算出部とを備えた
   ことを特徴とする平面研削盤。

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