WO2005070620A1

WO2005070620A1 - 両頭平面研削装置

Info

Publication number: WO2005070620A1
Application number: PCT/JP2004/013526
Authority: WO
Inventors: Kenji Ohkura
Original assignee: Koyo Machine Industries Co.,Ltd.
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-08-04
Also published as: KR20060126897A; EP1707313A1; CN100537136C; KR101117431B1; EP1707313B1; DE602004020385D1; EP1707313A4; ATE427185T1; US20070161334A1; US7347770B2; JP2005205528A; JP3993856B2; CN1905990A

Abstract

　【課題】　研削によってワーク表面に生じる同心円状の波形状を解消して研削後のワーク表面の平坦度を更に向上させることが可能な両頭平面研削装置を提供する。　【解決手段】　ワークを研削砥石よりも外側で挟み込んで流体の圧力により非接触支持する一対のサポートパッド４３ａに、その外縁側から中心に向かって研削砥石に対応する切り欠き部４４が形成されると共に、その非接触支持面４５には、流体供給孔６２を備えた複数のポケット部５１と、それらポケット部５１の土手を形成するメッシュ部５２とが設けられ、メッシュ部５２は、非接触支持面４５の外周に沿う周縁部５３と、周縁部５３の内側を分割すると共に内外接続部５２ａで周縁部５３と接続される内脈部５４とで構成され、周縁部５３のうち、切り欠き部４４に沿う部分には、少なくともワークＷの中心位置Ａ′の近傍を除く部分に内外接続部５２ａを設けないようにしたものである。

Description

明細書

両頭平面研削装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ゥーハ等の薄板状ワークの両面を研削する両頭平面研削装置に関するものである。

背景技術

[0002] 半導体ゥーハ等の薄板状ワークの両面を研削する両頭平面研削装置としては、例えば特許文献 1に記載のものが知られて、る。この特許文献 1に記載の両頭平面研削装置は、研削面が互いに対向するように回転可能に支持される一対の研削砥石と、薄板状のワークを、その両面の被研削面の少なくとも一部が研削砲石の研削面間の研削位置に配置された状態で、研削砲石の回転軸に平行な回転軸廻りに回転可能に支持するワーク回転支持手段と、ワークの被研削面における研削位置よりも外側の領域の略全面を両側力挟み込むように配置され且つ流体の圧力によりヮークを非接触支持する一対の非接触支持手段とを備え、非接触支持手段によりヮークを支持した状態でワークと研削砲石とを回転させることにより、ワーク両面の被研削面を研削するように構成されて、る。

[0003] また、この両頭平面研削装置では、研削砲石の研削面の直径がワークの半径と略同じか若干大きい程度に形成されている。即ち、研削砲石の研削面が常にワークの被研削面の中心と外周の一部との両方に掛カるように、研削砲石とワークとの相対位置関係が設定されており、これによつて研削砲石によりワークの全面を均等に研削可能となっている。

[0004] この種の両頭平面研削装置における非接触支持手段の非接触支持面は、例えば図 15に示すような形状が一般的であった。即ち、その略円形の外縁側力も少なくともワークの中心位置 Bを越えて円弧状の切り欠き部 111が形成され、この切り欠き部 11 1内に研削砲石 112が配置されるようになっている。また、その非接触支持面には、略一様な深さの凹入状に形成されたポケット部 113が複数配置され、これらポケット部 113の内壁に設けられた流体供給孔（図示省略)から水等の流体が吐出されるようになっている。

[0005] また、ポケット部 113は、ワーク中心 Bに対して略同心円状となるように半径方向に複数列（ここでは 2列）で配列されている。即ち、ポケット部 113の周囲の土手を形成する網目状のメッシュ部 114は、非接触支持面の外周に沿って配置される周縁部 11 4aと、その周縁部 114aの内側の領域を複数に分割するように配置され且つ複数の内外接続部 115にお、て周縁部 114aと接続される内脈部 114bとで構成されて、る特許文献 1：特開 2000-280155号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 上記のような従来の両頭平面研削装置を用いてゥーハ（例えば直径 300mm程度）の両面を研削した場合、研削後のゥーハ表面には、面外方向に/ z mオーダー以下の波形状 (以下、単に波形状と、う）が同心円状に生じることが知られて、たが、この程度の僅かな波形状については従来は特に問題にはならなかった。

[0007] し力しながら、近年、ゥエーハ表面に形成するパターンの微細化が進み、露光装置の焦点深度が非常に浅くなつてきたことに伴い、ゥヱーハ表面の平坦度についてもより高いレベルが要求されるようになり、上記のような/ z mオーダー以下の波形状と言えども無視できな、状況になってきて、る。

[0008] 本発明は、このような従来の問題点に鑑み、研削によってワーク表面に生じる同心円状の波形状を解消して研削後のワーク表面の平坦度を更に向上させることが可能な両頭平面研削装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 図 15に示した非接触支持面を有する従来の両頭平面研削装置を対象として、その非接触支持面の温度解析を行ったところ、図 16に示すように、最も高温となる研削砥石 112の外周（切り欠き部 111の周囲）に沿って、温度分布の乱れている部分が複数箇所 (5箇所)存在することがわ力つた。この温度分布の乱れた箇所は、切り欠き部 1 11の周囲に沿って存在する内外接続部（内脈部 114bと周縁部 114aとの接続部分） 115等と夫々一致し、更に研削後のゥエーハ Wの表面に生じた波形状の箇所とも略一致している。

[0010] このことから、切り欠き部 111の周囲における温度分布の乱れ力研削後のゥーハ表面に波形状を生じさせる原因の 1つであることが推測され、切り欠き部 111の周囲に存在する内外接続部 115の数が最小限となるようにポケット部 113及びメッシュ部 114を配置することにより、切り欠き部 111の周囲における温度分布の乱れを最小限に抑え、ひいては研削によってワーク表面に生じる同心円状の波形状を抑制できるものと考えられる。

[0011] そこで、本発明は、研削面が互いに対向するように回転可能に支持される一対の研削砲石と、薄板状のワークを、その両面の被研削面の少なくとも一部が前記研削面間の研削位置に配置された状態で、前記研削砲石の回転軸に平行な回転軸廻りに回転可能に支持するワーク回転支持手段と、前記ワークの被研削面における前記研削位置よりも外側の領域の略全面を両側から挟み込むように配置され且つ流体の圧力により前記ワークを非接触支持する一対の非接触支持手段とを備え、前記非接触支持手段により前記ワークを支持した状態で前記ワークと前記研削砥石とを回転させることにより前記ワーク両面の被研削面を研削するように構成された両頭平面研削装置において、前記非接触支持手段には、その略円形の外縁側から少なくとも前記ワークの中心位置を越えて前記研削砥石に対応する略円弧状の切り欠き部が形成されると共に、前記ワークに対向する非接触支持面には、凹入状に形成され且つその内壁に前記流体を吐出する 1又は複数の流体供給孔を備えた複数のポケット部と

、それらポケット部の周囲の土手を形成する網目状のメッシュ部とが設けられ、前記メッシュ部は、前記非接触支持面の外周に沿って配置される周縁部と、その周縁部の内側の領域を複数に分割するように配置され且つ複数の内外接続部にお、て前記周縁部と接続される内脈部とで構成され、前記周縁部のうち、前記切り欠き部に沿う部分には、少なくとも前記ワークの中心位置の近傍を除く部分に前記内外接続部が設けられて、な、ことを特徴としたものである。

発明の効果

[0012] 本発明によれば、非接触支持手段の切り欠き部の周囲に沿って存在する内外接続部の位置を、少なくともワークの中心位置の近傍のみとすることができ、これによつて切り欠き部の周囲における温度分布の乱れ箇所を、ワーク wの外周部近傍に対応する位置のみ、又はワーク Wの外周部近傍と中心部近傍とに対応する位置のみとすることができる。これにより、従来の両頭平面研削装置で問題となっていたワークに生じる同心円状の波形状を効果的に防止することができ、研削後のワーク表面の平坦度を更に向上させることが可能となる。

[0013] また、切り欠き部に沿って設けられるポケット部内の流体供給孔を、内外接続部の近傍、及び切り欠き部に沿って設けられる内側周縁部とそれ以外の外側周縁部との接続部の近傍に配置することにより、流体供給孔から供給される流体がまず内外接続部等の近傍を通過するため、内外接続部等の近傍を効果的に冷却することができ、研削後のワークに生じる同心円状の波形状を更に抑制することができる。

[0014] 更に、切り欠き部に沿って設けられるポケット部を、研削砲石の周方向に沿って半径方向略等幅に形成することにより、切り欠き部の周囲の熱伝導特性をその切り欠き部に沿って略一定とすることができ、これによつて研削後のワークに生じる同心円状の波形状を更に抑制することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。図 1一図 13は本発明の第 1 の実施形態を例示している。なお、以下の説明においては、前後左右の語を用いる際には、図 1における下側を前、上側を後、左右を左右というものとする。

[0016] 図 1一図 7において、 1は両頭平面研削装置で、半導体ゥエーハ等の薄板円板状ヮーク Wを保持し且つ回転駆動するワークドライブ装置 2と、このワークドライブ装置 2により保持、回転されるワーク Wの両面を研削砥石 3により研削する砥石装置 4とを備えている。これらワークドライブ装置 2及び砲石装置 4は、水平なベッド 5上に着脱自在に固定されている。

[0017] ワークドライブ装置 2は、ワーク Wの両面を研削処理する際にそのワーク Wを保持し且つ回転駆動するもので、ワーク Wをその周縁部及び両面側から保持するワーク保持手段 6と、このワーク保持手段 6で保持されたワーク Wを回転駆動するワーク駆動機構 7と、ワーク保持手段 6を移動可能に支持すると共にその周囲を覆う内部ケース 8と、ワーク保持手段 6を内部ケース 8に対してスライド移動させるスライド駆動機構 9 と、内部ケース 8を支持すると共にその外側を覆う外部ケース 10とを備えている。

[0018] 外部ケース 10は、ベッド 5の上面に略水平に固定されるベース部 11と、前後左右の側壁板 12a— 12dとで上側が開口した略矩形箱形に形成されている。外部ケース 10には、その前側に内部ケース 8の前側を支持する前部支持手段 13が、後側に内部ケース 8の後側を支持する後部支持手段 14が、それぞれ設けられている。

[0019] 前部支持手段 13は、内部ケース 8をその前側で揺動自在に支持するもので、左右の側壁板 12c, 12dの前側上部に夫々設けられた一対の軸受け部 15a, 15bと、左右の側壁板 12c, 12d間に水平に架設され且つその両端側において軸受け部 15a, 15bにより回転自在に支持された支持ロッド 16とを備えている。この支持ロッド 16は、内部ケース 8の前側左右に設けられている支持ブラケット 17の貫通孔 18に挿通され、固定ボルト 19によりその支持ブラケット 17に固定されている。即ち、内部ケース 8は、その前側の支持ブラケット 17を介して支持ロッド 16により揺動可能に支持されている。

[0020] 後部支持手段 14は、内部ケース 8をその後側で高さ位置調整可能に支持するためのもので、後側壁板 12bの前側上部に設けられたブラケット 20により左右方向の軸廻りに回転自在に支持されたカム 21と、例えば左側壁板 12cの外側に着脱可能に固定され且つカム 21を駆動軸 22を介して回転駆動する駆動モータ 23とを備え、力ム 21上に、内部ケース 8の後側に設けられた支持ローラ 24が載せられている。駆動モータ 23を作動させると、駆動軸 22を介してカム 21が回転し、そのカム 21上に載つている支持ローラ 24の位置が上下する。即ち、内部ケース 8は、その後側の支持ローラ 24を介して外部ケース 10側のカム 21により高さ位置調整可能に支持されている。

[0021] また、外部ケース 10内の下部には、研削砥石 3のドレッシングを行うドレッシング装置 25が配置されている。このドレッシング装置 25は、例えばベッド 5に着脱自在に固定されている。

[0022] 内部ケース 8は、前後左右の側壁板 31a— 31dにより上下が開口した略矩形箱形に形成されており、例えば外部ケース 10内の上部側に配置されている。支持ブラケット 17は、前側壁板 31aの前側左右に夫々固定され、支持ローラ 24は、後側壁板 31 bの後側上部に左右方向の軸廻りに回転可能に支持されて、る。 [0023] また、前側壁板 31aには、開口 30が左右方向に形成されており、この開口 30内に板厚測定手段 32が左右方向移動可能に配置されている。この板厚測定手段 32は、ワーク Wの研削後の板厚を測定するためのもので、例えば後述する支持プレート 42 aに装着されており、前後方向に長いロッド状に形成され且つその先端側 (後側端部 )に測定端 33aが設けられた一対の測定アーム 33と、これら測定アーム 33の上下に平行に配置された前後方向の案内レール 34と、測定アーム 33をその前側端部において支持すると共に案内レール 34により前後方向摺動自在に支持される本体部 35 と、この本体部 35に固定された前後方向のラック 36と、本体部 35の近傍、例えば下側に配置され且つラック 36に嚙み合うピ-オン 37aを回転駆動することにより本体部 35を案内レール 34に沿って前後方向に移動させる駆動モータ 37とを備えている。

[0024] ワーク保持手段 6は、互いに対向するように配置され且つ内部ケース 8により左右方向移動可能に支持される左右のワーク保持体 41a, 41bにより構成されている。これらワーク保持体 41a, 41bは、夫々、前後方向の鉛直面に平行に配置された一対の支持プレート 42a, 42bと、それら支持プレート 42a, 42bの対向面側に設けられた一対のサポートパッド (非接触支持手段) 43a, 43bとを備えて、る。

[0025] サポートパッド 43a, 43bは、水等の流体の圧力によりワーク Wを両面側力非接触支持するためのもので、略円板状に形成されており、例えばその下部側には、その外縁側から当該サポートパッド 43a, 43bの中心位置 Aを若干越えた位置まで研削砥石 3に対応する円弧状の砥石用切り欠き部 44が上向きに形成されている。

[0026] 図 8—図 10は、左ワーク支持体 41a側のサポートパッド 43aを示している。なお、右ワーク支持体 41b側のサポートパッド 43bの形状もこのサポートパッド 43aと略同様であるため、サポートパッド 43b側の拡大図面は省略し、相違する点についてはその都度説明する。

[0027] サポートパッド 43a, 43bの対向面側には、砲石用切り欠き部 44を除く外縁側に沿つて、内側の非接触支持面 45よりも一段下がった段差部 46が所定幅で形成されている。また、段差部 46の所定位置、例えば最上部位置には、中心位置 A側に向けて円弧状に凹入する凹入部 47が形成されている。また、左ワーク支持体 41a側のサボートパッド 43aでは、凹入部 47の中央にその凹入部 47と同心円状の貫通孔 47aが板厚方向（左右方向）に形成されている。サポートパッド 43b側には凹入部 47のみが形成され、貫通孔 47aは形成されていない。

[0028] サポートパッド 43a, 43bの非接触支持面 45、即ち対向面側の段差部 46よりも内側の部分には、板厚方向に凹入する複数のポケット部 51が形成されており、それらボケット部 51以外の部分はポケット部 51の土手を形成する網目状のメッシュ部 52となつている。

[0029] メッシュ部 52は、非接触支持面 45の外周に沿って設けられる周縁部 53と、その周縁部 53の内側の領域を複数に分割するように設けられ且つ複数の内外接続部 52a において周縁部 53と接続される内脈部 54とで構成されている。更に、周縁部 53は、砲石用切り欠き部 44に沿って設けられる内側周縁部 53aと、それ以外の外側周縁部 53bとで構成されており、それら内側周縁部 53aと外側周縁部 53bとは砥石用切り欠き部 44の両端部で互いに接続されて、る。

[0030] 内脈部 54には、その幅方向の略中央を通るように所定幅の溝部 55が形成されている。溝部 55は、後述する流体供給孔 62からポケット部 51内に吐出された流体の排出通路として機能するものであって、内脈部 54の各交差部又は分岐部において互いに交差又は分岐し、またその端部は夫々周縁部 53を横切って段差部 46又は砲石用切り欠き部 44側に連通している。なお、溝部 55の深さは、段差部 46の深さよりも小さく形成されている。

[0031] 内側周縁部 53a上の所定位置、例えば砥石用切り欠き部 44の両端部近傍と中心位置 Aの近傍との 3箇所には、エアー圧によりワーク Wとの距離を検出するための距離検出用センサ孔 56が形成されている。この距離検出用センサ孔 56は、サポートパッド 43a, 43b内の連通通路（図示省略)を介して例えば流体供給源に接続されており、所定の距離検出手段（図示省略)が、その流体供給源のエア圧に基づいてサボートパッド 43a, 43bとワーク Wとの間の距離を夫々検出するようになって!/、る。

[0032] また、左ワーク支持体 41a側のサポートパッド 43aでは、周縁部 53上の所定位置、例えば外側周縁部 53b上における最上部位置の近傍（凹入部 47の両側近傍)及び上下方向中央位置の計 6箇所に、着座検出用センサ孔 58が形成されている。この着座検出用センサ孔 58は、サポートパッド 43a内の連通通路 59を介して例えば負圧源に接続されており、所定の着座検出手段（図示省略)が、その負圧源の負荷の変動に基づ、てワーク Wの着座の有無を検出するようになって!/、る。

[0033] なお、周縁部 53は、センサ孔 56, 58の周囲に一定の幅を確保すベぐそれらセンサ孔 56, 58の近傍では内側のポケット部 51側に広く形成されている。なお、右ヮーク支持体 41b側のサポートパッド 43bには着座検出用センサ孔 58は形成されていないが、メッシュ部 52についてはサポートパッド 43a側と略同じ形状に形成されている。

[0034] また、非接触支持面 45が上記のようなメッシュ部 52により網目状に区切られることにより、本実施形態では各サポートパッド 43a, 43bに夫々 6個のポケット部 51が、中心位置 Aを通る鉛直軸に対して略対称となるように配置されて、る。これら 6個のボケット部 51のうち、 2個のポケット部 51a, 51b力砲石用切り欠き部 44に沿って隣接して配置されており、それら 2個のポケット部 51a, 51bの間に内外接続部 52aが設けられている。即ち、本実施形態のサポートパッド 43a, 43bでは、周縁部 53のうち、砥石用切り欠き部 44に沿う内側周縁部 53a上には、内外接続部 52aは中心位置 Aの近傍の 1箇所にのみ設けられており、内側周縁部 53a上におけるそれ以外の位置には内外接続部 52aは設けられて、な、。

[0035] また、砲石用切り欠き部 44に沿って配置される 2個のポケット部 51a, 51bは、砲石用切り欠き部 44の周方向、即ち研削砲石 3の周方向に沿って半径方向略等幅に形成されている。また、残りの 4個のポケット部 51c— 51fは、その残りの領域を、内脈部 54のうち、ワーク Wの半径方向に配置された部分により、略同じ面積となるように区切られて形成されている。

[0036] サポートパッド 43a, 43b内には、その面内に縦横夫々 1又は複数本の流体通路 6 0が配設されている。これら流体通路 60は、互いに交差することによりそれら全てが連通している。また、サポートパッド 43a, 43bの裏側（対向面の反対側）には、メッシュ部 52に対応する所定位置、例えば中心位置 Aの上方に、流体通路 60に連通する流体供給口 61が、対向面側への凹入状に形成されている。なお、流体通路 60の外周面側端部 60aは全て閉栓されて、る。

[0037] また、各ポケット部 51には、その内壁に、流体を吐出する流体供給孔 62が夫々 1又は複数形成されている。この流体供給孔 62は、全て流体通路 60に沿った位置に形成されており、サポートパッド 43a, 43bの板厚方向に形成された接続通路 63を介して流体通路 60に夫々連通して、る。

[0038] 砲石用切り欠き部 44に沿って設けられる 2個のポケット部 51a, 51bには、流体供給孔 62が夫々複数、例えば 5個ずつ設けられており、それら複数の流体供給孔 62 は、内外接続部 52aの近傍及び内側周縁部 53aと外側周縁部 53bとの接続部 64の近傍とに集中的に配置されてヽる。

[0039] また、サポートパッド 43a, 43bには、砲石用切り欠き部 44を除く外周側の所定位置、例えば後側の上下方向略中央位置から内側（中心側）に向けて所定深さの板厚センサ用切り欠き部 65が例えば水平方向に形成されて、る。

[0040] 支持プレート 42a, 42bは、上下方向寸法がサポートパッド 43a, 43bと略等しく、前後方向寸法がサポートパッド 43a, 43bよりも大きい略矩形状に形成されており、その対向面側の略中央位置に、サポートパッド 43a, 43bが例えば着脱可能に固定されている。また、支持プレート 42a, 42bには、サポートパッド 43a, 43b側の砥石用切り欠き部 44に対応する切り欠き部 70が形成され、またサポートパッド 43a, 43b側の流体供給口 61に連通すると共に流体供給手段（図示省略）に接続された流体通路 71 が形成されている。更に、左ワーク支持体 41a側の支持プレート 42aには、サポートノッド 43a側の貫通孔 47aに対応する貫通孔 72が形成されている。

[0041] 左ワーク支持体 41a側の支持プレート 42aには、右ワーク支持体 41bとの対向面側であってサポートパッド 43aの周辺部に、 4個の支持ローラ 73が、例えばサポートパッド 43aの外周に沿って略等ピッチで配置されており、これら 4個の支持ローラ 73により、ワーク Wを保持するワーク保持キャリア（ワーク回転支持手段） 74が回転自在に支持されている。

[0042] ワーク保持キャリア 74は、図 11及び図 12に示すように、肉厚のリング部 75と、このリング部 75から半径方向内側に所定寸法だけ突出する薄板状の保持プレート 76とで構成されている。保持プレート 76の内周側はワーク Wを遊嵌可能なワーク嵌め入れ部 77となっており、その内周側の一部に半径方向内側に向けて形成された突起部 7 8力ワーク W側のノッチ部 Wnと嚙み合うようになっている。なお、保持プレート 76の板厚はワーク Wの板厚よりも小さく形成されて、る。 [0043] また、ワーク保持キャリア 74は、そのリング部 75がサポートパッド 43a, 43b側の段差部 46に対応する大きさに形成され、また保持プレート 76の内径は、サポートパッド 43a, 43b側の非接触支持面 45の外径よりも若干小さく形成されており、支持ローラ 73により、その中心がサポートパッド 43a, 43b側の中心位置 Aとそのサポートパッド 43a, 43bの面内方向に略一致するように支持されている。これにより、ワーク保持キャリア 74に保持されたワーク Wは、その外縁部がサポートパッド 43a, 43bの外側周縁部 53b上に位置することとなる。以下、ワーク Wの中心位置を、サポートパッド 43a , 43b側の中心位置 Aと区別しての符号で表すものとする。

[0044] また、リング部 75の内周側には、サポートパッド 43a側の凹入部 47内に配置されたワーク駆動ギア 79に嚙み合う内歯 80が形成されており、このワーク駆動ギア 79を含むワーク駆動機構 7の駆動によりワーク保持キャリア 74を介してワーク Wが回転するようになっている。

[0045] ワーク保持体 41a, 41bは、内部ケース 8側に左右方向に設けられた複数本、例えば 4本の案内ロッド 81により左右方向摺動自在に支持されている。即ち、内部ケース 8側には、左右の側壁板 31c, 31d間に、前後上下各 1本、計 4本の案内ロッド 81が架設されており、また、ワーク保持体 41a, 41bには、ワーク支持体 41a, 41b上で且つサポートパッド 43a, 43bの左右両側の位置に、案内ロッド 81に対応する 4個の貫通孔 82が設けられており、ワーク保持体 41a, 41bは、内部ケース 8側の案内ロッド 8 1に対して貫通孔 82を摺動スリーブ 83を介して摺動自在に嵌合されることにより、左右方向摺動自在に支持されて、る。

[0046] なお、案内ロッド 81は、ワーク保持体 41a, 41bと内部ケース 8との間でフレキシブルカバー 81aにより被覆されている。

[0047] また、ワーク保持体 41a, 41bは、スライド駆動機構 9により、案内ロッド 81に沿って夫々スライド駆動されるようになっている。スライド駆動機構 9は、図 4等に示すように、上下の案内ロッド 81, 81間に対応して、ワーク保持体 41a, 41bの左右両側に配置されており、駆動軸 84aを左ワーク保持体 41a側に向けた状態でシリンダ本体が右ヮーク保持体 41bの支持プレート 42bに固定され且つ駆動軸 84aが左ワーク保持体 41 a側に固定された空気圧式等の第 1シリンダ 84と、シリンダ本体が内部ケース 8の左側壁板 31 cに固定され且つ右ワーク保持体 4 lb側に向けて配置された駆動軸 85aが左ワーク保持体 41aに固定された空気圧式等の第 2シリンダ 85とで構成されている。

[0048] 第 1シリンダ 84は、そのシリンダ本体が右ワーク保持体 41bの支持プレート 42bの右面側に固定され、駆動軸 84aは支持プレート 42bに形成された案内孔 86を摺動自在に貫通して左ワーク保持体 41aに固定されている。第 2シリンダ 85は、そのシリンダ本体が内部ケース 8の左側壁板 31cの左面側に固定され、駆動軸 85aは左側壁板 31cに形成された案内孔 87を摺動自在に貫通し、左ワーク保持体 41a側の支持プレート 42aに固定されている。

[0049] このスライド駆動機構 9により、ワーク Wの研削時には、ワーク保持体 41a, 41bが、内部ケース 8内の左右方向略中央位置においてサポートパッド 43a, 43b力 S互いに近接する「研削時位置」（図 1一図 3参照）に保持される。この「研削時位置」において、ワーク保持体 41a, 41b上の少なくとも 1箇所、例えば 4つの角部に設けられた位置決め手段 89の当接部 89aが、内部ケース 8側のストッパー 90に当接して正確に位置決めされる。なお、当接部 89aはその突出量を調整可能なボルト等により構成されている。

[0050] ワーク Wの着脱時には、ワーク保持体 41a, 41bが「研削時位置」にある状態から、第 1シリンダ 84側のみが駆動軸 84aを突出させる方向に作動され、右ワーク保持体 4 lb側が左ワーク保持体 41aから所定距離だけ離間した「ワーク着脱時位置」（図 5参照）に保持される。また、ドレッシング装置 25により研削砲石 3のドレッシングを行う際には、例えばワーク保持体 41a, 41bが「研削時位置」にある状態から、第 1シリンダ 8 4側が駆動軸 84aを突出させる方向（左方向）に作動され、更に第 2シリンダ 85側が駆動軸 85aを引き込む方向（左方向）に作動され、これによつて左右のワーク保持体 41a, 41bが共に離間方向に移動し、「ドレッシング作業時位置」（図 4参照）に保持される。

[0051] なお、駆動軸 85aは、内部ケース 8の左側壁板 31cと左ワーク保持体 41aとの間でフレキシブルカバー 91により被覆されている。また、第 1シリンダ 84のシリンダ本体右端部は、外部ケース 10の右側壁板 12dに形成された開口部 92を介して外部ケース 10の外側に突出し、その突出部の側面の少なくとも一部がフレキシブルカバー 93により被覆されている。更に、第 2シリンダ 85のシリンダ本体左端部は、外部ケース 10 の左側壁板 12cに形成された開口部 94を介して外部ケース 10の外側に突出し、その突出部の側面の少なくとも一部がフレキシブルカバー 95により被覆されている。

[0052] ワーク駆動機構 7は、図 3等に示すように、左ワーク支持体 41a側に配置されたヮーク駆動ギア 79と、内部ケース 8側に固定され且つワーク駆動ギア 79を回転駆動するワーク駆動モータ 97とを備えて!/、る。

[0053] ワーク駆動ギア 79は、その回転軸 79aをサポートパッド 43aの貫通孔 47a側から支持プレート 42aの貫通孔 72にかけて挿入した状態で凹入部 47内に回転自在に配置されている。このワーク駆動ギア 79の回転軸 79aの左端側には、例えば軸方向の溝 98aが形成された連結軸 98が連結されて、る。

[0054] ワーク駆動モータ 97は、外部ケース 10側の開口孔 99を介して内部ケース 8の右側壁板 31cの外側に着脱可能に固定されている。ワーク駆動モータ 97は、その駆動軸 97aの回転が伝達される駆動連結部 100が、駆動軸 97aから偏心して設けられている。この駆動連結部 100には、その中央に連結軸 98側の溝 98aに対応する突起部（図示省略)が形成された左右方向の貫通孔が形成されており、この貫通孔に、左ヮーク支持体 41a側の連結軸 98が、内部ケース 8の左側壁板 31cの貫通孔 101を介して左右方向摺動自在に貫通して、る。

[0055] これにより、内部ケース 8に対して左ワーク支持体 41aが左右方向移動可能でありながら、内部ケース 8側のワーク駆動モータ 97の駆動力が駆動軸 97a、駆動連結部 100、連結軸 98を介してワーク駆動ギア 79に伝達される。

[0056] なお、内部ケース 8の左側壁板 31cと左ワーク保持体 41aとの間には、連結軸 98を覆うフレキシブルカバー 96が装着されて!、る。

[0057] 砥石装置 4は、例えばカップ型の研削砥石 3と、この研削砥石 3を回転駆動する駆動モータ（図示省略）とを備え、ワークドライブ装置 2の左右両側に夫々 1台ずつ配置されている。各砲石装置 4は、夫々の研削砲石 3が、ワークドライブ装置 2側の外部ケース 10に設けられた開口孔 102、内部ケース 8に設けられた切り欠き部 103、ワーク保持体 41a, 41b側の切り欠き部 70及び砥石用切り欠き部 44を介して、ワーク保持キャリア 74で保持されたワーク Wの両面側に対向するように配置されている。 [0058] なお、砥石装置 4は、研削砥石 3を軸方向（左右方向）に移動可能に構成されており、ワーク Wの着脱時には、研削砲石 3を、「研削位置」から所定の「待機位置」まで移動させるようになつている。

[0059] 以上のような構成を有する両頭平面研削装置 1において、ワーク Wの研削を行う際には、研削砥石 3を「待機位置」に、ワーク保持体 41a, 4 lbを「ワーク着脱時位置」に夫々保持した状態で、ワーク Wが、図示しないローダにより、ワーク保持体 41a, 41b 間を経てワーク保持キャリア 74のワーク嵌め入れ部 77内に装着される（図 5参照)。このとき、ワーク W側のノッチ部 Wnにワーク嵌め入れ部 77側の突起部 78が係合し、ヮーク Wはサポートパッド 43aの非接触支持面 45に略当接した状態となる（図 11,図 1 2参照)。

[0060] ワーク Wがワーク保持キャリア 74のワーク嵌め入れ部 77内に装着されると、ワーク Wによりサポートパッド 43a側の着座検出用センサ孔 58が略閉鎖された状態となるため、着材検出用センサ孔 58に接続されている負圧源側の負荷の変動に基づいて着座検出手段によりワーク Wの着座が検出される。

[0061] ワーク Wの着座が検出されると、第 1シリンダ 84が駆動軸 84aを引き込む方向に作動されて右ワーク保持体 41bが左ワーク保持体 41a側に移動し、サポートパッド 43a , 43bがワーク Wの両面側に近接する「ワーク着脱時位置」に保持される。そして、流体供給手段（図示省略)から支持プレート 42a, 42b側の流体通路 71、サポートパッド 43a, 43b側の流体供給口 61、流体通路 59、接続通路 63を介して各ポケット部 51 の流体供給孔 62から空気、水等の流体が吐出され、ワーク Wは、研削砲石 3による研削位置よりも外側の領域において、その両面側力この流体の圧力を受けることにより非接触状態で保持される。

[0062] この状態で、ワーク駆動モータ 97の駆動によりワーク駆動ギア 79を介してワーク保持キャリア 74が回転を開始し、それによつてワーク Wも回転を開始し、また左右の研削砲石 3も回転を開始する。ワーク Wが回転を開始すると、左右の研削砲石 3が回転を開始すると共に、「待機位置」から徐々にワーク Wの被研削面に接近し、やがて左右の研削砲石 3によりワーク Wが研削位置において両側から挟まれた状態となり、ヮーク Wの研削が始まる。 [0063] 研削砲石 3による研削中に、例えば左右の研削砲石 3の摩耗量に差が生じ、研削砥石 3によるワーク Wの研削位置と、サポートパッド 43a, 43bによるワーク Wの保持位置との間に左右方向のズレが生じると、ワーク Wが保持位置と研削位置との間で曲力た状態となり、平坦度が低下してしまう等の問題がある。そこで、ワーク Wの研削中は、サポートパッド 43a, 43bの各距離検出用センサ孔 56から空気等の流体を供給して、そのエア圧に基づいて距離検出手段によりワーク Wと各サポートパッド 43a, 43bとの距離を夫々検出し、その検出結果に基づいて、ワーク Wと各サポートパッド 4 3a, 43b間の距離が均等となるように、例えば左右の研削砲石 3の左右方向位置を調整するように制御されるように構成されている。なお、研削砲石 3側ではなぐワーク保持体 4 la, 4 lb側の左右方向位置を調整するように構成してもよい。

[0064] ワーク Wが研削される際、各ポケット部 51の流体供給孔 62から供給される流体の圧力は一定に保たれる。ワーク Wの研削中は、研削砲石 3とワーク Wとの摩擦によつてその研削砲石 3の近傍が高温となり、その熱は砲石用切り欠き部 44の周縁部からサポートパッド 43a, 43b側に伝導する。サポートパッド 43a, 43b側に伝導された熱は、流体が充填されているポケット部 51を避けてメッシュ部 52に沿って伝導しようとするため、砲石用切り欠き部 44に沿った内側周縁部 53a上では、砲石用切り欠き部 44 の両端部側における外側周縁部 53b側への接続部分、及び内脈部 54に繋がる内外接続部 52aにおいて温度変化の勾配がその他の部分に比べて小さくなり、温度分布に乱れが生じ、その温度分布の乱れた位置に対応してワーク W側に波形状が生じる。

[0065] ここで、本実施形態の両頭平面研削装置 1では、内側周縁部 53a上には、内外接続部 52aは中心位置 Aの近傍の 1箇所にのみ設けられているため、温度分布に乱れを生じる箇所は、砲石用切り欠き部 44の両端部側における内側周縁部 53aから外側周縁部 53b側への接続部分と、中心位置 Aの近傍における 1個の内外接続部 52aのみ、即ちワーク Wの半径方向で見れば中心位置 A' 近傍と外周部近傍に対応する位置のみとなる（図 13参照)。これにより、従来の両頭平面研削装置で問題となっていたワーク Wに生じる同心円状の波形状を効果的に防止することができ、研削後のワーク W表面の平坦度を更に向上させることが可能となった。 [0066] なお、ワーク Wに波形状が生じるのは、ワーク Wを面外方向に曲げるように作用する何らかの物理的な力が生じているからであり、その物理的な力が、内側周縁部 53a 上における温度分布の乱れた位置に対応して生じているものと考えられる。本実施形態の両頭平面研削装置 1でも、内側周縁部 53a上にぉヽて温度分布の乱れを生じる箇所は依然として残されており、その位置に対応してワーク Wに何らかの物理的な力が作用しているものと考えられる力その箇所がワーク Wの中心部近傍と外周部近傍に対応する位置のみであって、その中間部分には存在しないため、物理的な力の作用点の間隔が従来よりも広ぐそれによつてワーク Wに作用する曲げ力が緩和されて波形状が抑制できたものと推測できる。

[0067] また、砲石用切り欠き部 44に沿って設けられているポケット部 51a, 51b内の流体供給孔 62は、内外接続部 52aの近傍、及び内側周縁部 53aと外側周縁部 53bとの接続部の近傍に集中的に配置されているため、それらの流体供給孔 62から供給される流体はまず内外接続部 52a等の近傍を通過することとなり、内外接続部 52a等の近傍を効果的に冷却することができ、研削後のワーク Wに生じる同心円状の波形状を更に抑制することができる。

[0068] 更に、砲石用切り欠き部 44に沿って設けられるポケット部 51a, 51bは、砲石用切り欠き部 44の周方向、即ち研削砲石 3の周方向に沿って半径方向略等幅に形成されているため、砲石用切り欠き部 44の周囲の熱伝導特性をその砲石用切り欠き部 44 に沿って略一定とすることができ、これによつて研削後のワーク Wに生じる同心円状の波形状を更に抑制することができる。

[0069] ワーク Wの研削が終了すると、板厚測定手段 32の駆動モータ 37が作動し、ラック 3 6を介して本体部 35が案内レール 34に沿って後ろ向きに移動し、本体部 35の後側の左右一対の測定アーム 33, 33がサポートパッド 43a, 43bの板厚センサ用切り欠き部 65内に進入して、その測定アーム 33, 33の先端側の一対の測定端 33a, 33a によりワーク Wがその両面側から挟み込まれ、これによつてワーク Wの研削後の板厚が測定される。

[0070] 板厚測定手段 32によるワーク Wの板厚測定が終了すると、板厚測定手段 32の測定アーム 33がサポートパッド 43a, 43b側の板厚センサ用切り欠き部 65から退去する。そして、また研削砲石 3が「研削位置」から「待機位置」まで移動され、またワーク保持体 41bが「研削時位置」から「ワーク着脱時位置」まで移動され、図示しな!、ローダにより研削後のワーク Wがワーク保持キャリア 74のワーク嵌め入れ部 77から取り出され、搬出される。

[0071] 図 14は本発明の第 2の実施形態を例示し、周縁部 53のうち、砥石用切り欠き部 44 に沿う内側周縁部 53aの部分に、内脈部 54との接続部分である内外接続部 52aを一切設けな、ように構成したサポートパッド 43a, 43bの例を示して!/、る。

[0072] 本実施形態のサポートパッド 43a, 43bは、図 14に示すように、砲石用切り欠き部 4 4に沿って配置されるポケット部 51を 1個とした点で第 1の実施形態と相違している。このような構成を採用すると、ポケット部 51の領域が広くなる分だけその領域内での圧力分布が不均一になりやすい等の欠点がある半面、内側周縁部 53aの部分に内外接続部 52aを一切設けなヽ構成とすることができ、研削後のワーク Wに生じる波形状をより小さくすることができる利点がある。

[0073] 即ち、このように内側周縁部 53aの部分に内外接続部 52aを一切設けない構成とすれば、内側周縁部 53aの部分において温度分布に乱れを生じる箇所は、砲石用切り欠き部 44の両端部側における内側周縁部 53aから外側周縁部 53b側への接続部分のみ、即ちワーク Wの外周部近傍に対応する位置のみとなるため、ワーク Wに生じる同心円状の波形状を第 1の実施形態の場合よりも更に効果的に防止することができ、研削後のワーク W表面の平坦度を更に向上させることが可能となる。

[0074] 以上、本発明の各実施形態について例示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、サポートパッド 43a, 43bにおける非接触支持面 45の形状は、周縁部 53のうち、砥石用切り欠き部 44に沿う部分に少なくともワーク Wの中心位置の近傍、即ち中心位置 Aの近傍を除く部分に内外接続部 52aが設けられていなければよぐそれ以外の条件は任意に設定可能である。例えば、ポケット部 51を、砲石用切り欠き部 44の半径方向に 3列（3層）以上設けてもよいし、砲石用切り欠き部 44側から 2列目（2層目）以降のポケット部 51の形状、配置等は任意である。

[0075] ワーク Wを回転可能に支持するワーク回転支持手段は、実施形態に示したワーク保持キャリア 74を用いたものに限られるものではなぐ例えばワーク Wの外縁部を 3 個以上の支持ローラによって直接保持すると共に、それら支持ローラの内の 1個又はそれ以外の駆動ローラによってワーク Wを直接回転駆動するように構成してもよい。

[0076] また、ワーク保持キャリアを用いてワーク Wを回転可能に支持する場合、そのワーク保持キャリアの形状等やその駆動機構は任意である。例えば、ワーク保持キャリアの外周側に駆動ギア 79が嚙み合う外歯を形成してもよい。

[0077] サポートパッド 43a, 43b以外のワークドライブ装置 2側の構成、砲石装置 4側の構成についても、実施形態のものを任意に変更できる。

[0078] 実施形態では、研削砥石 3を左右方向に対向させて配置した両頭平面研削装置の例を示したが、本発明はその他の両頭平面研削装置、例えば研削砥石 3を上下方向に対向させるように構成したもの等にも同様に適用可能である。

図面の簡単な説明

[0079] [図 1]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の平面図である。

[図 2]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の正面図である。

[図 3]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の正面断面図である。

[図 4]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の正面断面図である。

[図 5]本発明の第 1の実施形態を示すワーク装着処理の説明図である。

[図 6]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の右方向の側面断面図である。

[図 7]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の左方向の側面断面図である。

[図 8]本発明の第 1の実施形態を示すサポートパッドの側面図である。

[図 9]本発明の第 1の実施形態を示すサポートパッドの平面図である。

[図 10]本発明の第 1の実施形態を示すサポートパッドの横断面図である。

[図 11]本発明の第 1の実施形態を示す両頭平面研削装置の要部拡大断面図である

[図 12]本発明の第 1の実施形態を示すワーク保持キャリアの側面図である。

[図 13]本発明の第 1の実施形態を示すサポートパッドによる温度解析結果を示す図である。

[図 14]本発明の第 2の実施形態を示すサポートパッドの側面図である。

[図 15]従来技術に係る非接触支持手段の非接触支持面の側面図である。

[図 16]従来技術に係る非接触支持手段による温度解析結果を示す図である。符号の説明

1 両頭平面研削装置

3 研削砥石

43a, 43b サポートパッド (非接触支持手段）

44 砥石用切り欠き部 (切り欠き部）

45 非接触支持面

51, 51a— 51f ポケット部

52 メッシュ咅

52a 内外接続部

53 周縁部

53a 内側周縁部

53b 外側周縁部

54 内脈部

62 流体供給部

74 ワーク保持キャリア (ワーク回転支持手段）

W ワーク

Claims

請求の範囲

[1] 研削面が互いに対向するように回転可能に支持される一対の研削砲石と、薄板状のワークを、その両面の被研削面の少なくとも一部が前記研削面間の研削位置に配置された状態で、前記研削砲石の回転軸に平行な回転軸廻りに回転可能に支持するワーク回転支持手段と、前記ワークの被研削面における前記研削位置よりも外側の領域の略全面を両側力挟み込むように配置され且つ流体の圧力により前記ヮークを非接触支持する一対の非接触支持手段とを備え、前記非接触支持手段により前記ワークを支持した状態で前記ワークと前記研削砲石とを回転させることにより前記ワーク両面の被研削面を研削するように構成された両頭平面研削装置において、前記非接触支持手段には、その略円形の外縁側力も少なくとも前記ワークの中心位置を超えて前記研削砥石に対応する略円弧状の切り欠き部が形成されると共に、前記ワークに対向する非接触支持面には、凹入状に形成され且つその内壁に前記流体を吐出する 1又は複数の流体供給孔を備えた複数のポケット部と、それらポケット部の周囲の土手を形成する網目状のメッシュ部とが設けられ、前記メッシュ部は、前記非接触支持面の外周に沿って配置される周縁部と、その周縁部の内側の領域を複数に分割するように配置され且つ複数の内外接続部において前記周縁部と接続される内脈部とで構成され、前記周縁部のうち、前記切り欠き部に沿う部分には、少なくとも前記ワークの中心位置の近傍を除く部分に前記内外接続部が設けられていないことを特徴とする両頭平面研削装置。

[2] 前記周縁部は、前記切り欠き部に沿って設けられる内側周縁部と、それ以外の外側周縁部とが、前記切り欠き部の両端部において接続されており、前記切り欠き部に沿って設けられる前記ポケット部内の前記流体供給孔は、前記内外接続部の近傍及び前記内側周縁部と外側周縁部との接続部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項 1に記載の両頭平面研削装置。

[3] 前記切り欠き部に沿って設けられる前記ポケット部は、前記研削砲石の周方向に沿つて半径方向略等幅に形成されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の両頭平面研削装置。

[4] 前記切り欠き部に沿って設けられるポケット部以外のポケット部は、前記内脈部のうち、前記ワークの半径方向に配置された部分により区切られて、ることを特徴とする請求項 1一 3の何れかに記載の両頭平面研削装置。