(57)【要約】【課題】砥石として特殊構成のものを使用する必要がなく、その砥石の構造及び管理を簡素化することができるとともに、加工精度を向上させることができる研削方法を提供する。【解決手段】砥石台金上に複数のセグメントチップを同一円周上に配列してなる一対の砥石１６，２１を回転させながら、ワークＷの表面及び裏面に接触させて、そのワークＷの表裏両面を同時に研削する。このワークＷの研削中に、両砥石１６，２１の回転速度を周期的に変動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石台金上に複数のセグメントチップを同一円周上に配列してなる一対の砥石を回転させながら、ワークの表面及び裏面に接触させて、そのワークの表裏両面を同時に研削する研削方法において、
前記ワークの研削中に、両砥石の回転速度を基準の回転速度に対して変動させることを特徴とする研削方法。
【請求項２】
ワークがウェーハであることを特徴とした請求項１に記載の研削方法。
【請求項３】
前記両砥石の回転速度を同時に変動させるとともに、その両砥石の回転速度の変動量をほぼ等しくしたことを特徴とした請求項１または２に記載の研削方法。
【請求項４】
両砥石の回転速度の変動を一工程の研削中に少なくとも１回行うことを特徴とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の研削方法。
【請求項５】
両砥石の回転速度の変動を連続させることを特徴とした請求項１〜４のいずれか一項に記載の研削方法。
【請求項６】
両砥石の回転速度の変動を所定周期で行わせることを特徴とした請求項１〜３，請求項５のいずれか一項に記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脆性材料よりなるウェーハ等のワークの表裏両面を研削するための研削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばワイヤソーにより切断されたウェーハよりなるワークは、例えば、研削軸が鉛直線上に位置する縦型の両頭平面研削盤または研削軸を横にした横型の両頭研削盤を使用して、上下または左右一対の砥石により表裏両面が同時に研削されている。この場合、一対の砥石としては、砥石台金上に複数のセグメントチップを同一円周上に配列してなる、いわゆるセグメントチップタイプの砥石が使用されている。
【０００３】
しかしながら、この従来の研削方法では、同一形状のセグメントチップが等ピッチで配列された砥石を一定速度で回転させているため、ワークの研削加工中に、両砥石において固有振動と回転振動とが同期して共振を生じやすかった。そして、この共振により、ワークに異常振動が発生して、例えば、図５に示すように、ワークＷの表裏両面に、研削量の不均一が発生し、その不均一に起因するうねり等の異常研磨状態が生じて、十分な加工精度を得ることができないという問題があった。
【０００４】
なお、図５は、ワークＷの異常研磨（うねり）を強調して描いた図であって、実際には、肉眼では認識できない程度の微少なものであるが、微少であっても、このような異常研磨が生じたワークＷは商品価値が大きく低下するものである。また、図５の放射線及び同心円は、うねりを理解させるためのもので、実際には存在しない。また、図５に示した異常研磨は、単なる一例であって、実際には、砥石の回転速度、装置の固有振動数等の各種の要因に応じて、中心部が隆起したり窪んだり、あるいは小突起が環状に並んだり、さらには、ワークＷの全体にそりや、厚みむら生じたり、さまざまな態様で現出する。
【０００５】
このような問題に対処するため、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成の研削用砥石が従来から提案されている。すなわち、特許文献１に記載の砥石では、砥石台金上に同一長さ（周方向寸法）の複数のセグメントチップが異なった配列ピッチで配列され、あるいは異なった長さの複数のセグメントチップが同一間隔をおいて配列されている。また、特許文献２に記載の砥石では、砥石台金上に異なった長さの複数のセグメントチップが周方向に隙間なく配列され、隣接するセグメントチップ間の目地の間隔が不均一となるように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３００６２６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５４３２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、これらの従来構成では、研削用砥石においてセグメントチップの配列ピッチや周方向の長さに変化を持たせることにより、周期的な振動の発生を抑えて、研削加工時におけるワークの共振を抑制し、加工精度を向上させるようにしている。このため、研削用砥石の製造において長さの異なる多種類のセグメントチップを用意したり、砥石台金状にセグメントチップを不等ピッチでセットしたりするというきわめて煩雑な作業を余儀なくされるものであった。さらには、ワークの外径寸法や厚さの変更に伴って、上下両砥石の回転速度等の研削運転仕様を変更した場合等において、両砥石をその研削運転仕様に適したセグメントチップの配列構成のものと交換する必要が生じることもあった。よって、このような場合には、セグメントチップの配列構成が異なった複数種の研削用砥石を予め用意して、任意に選択使用する必要があって、その管理が繁雑になるという問題があった。
【０００８】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、特殊な砥石を使用することなく、研削加工時におけるワークの共振を抑制して、加工精度を向上させることができ、さらに研削効率の向上を達成できる研削方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、砥石台金上に複数のセグメントチップを同一円周上に配列してなる一対の砥石を回転させながら、ワークの表面及び裏面に接触させて、そのワークの表裏両面を同時に研削する研削方法において、前記ワークの研削中に、両砥石の回転速度を基準の回転速度に対して変動させることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、ワークの研削加工中における両砥石の回転速度の変動により、両砥石の回転振動とワーク等の固有振動等の同期に基づく共振の発生が抑制される。よって、この共振に基づくうねりなどの異常研削状態を防止でき、加工精度を向上させることができる。このため、砥石としてセグメントチップの特殊配列構成のものや、特殊形状のセグメントチップを使用する必要がなく、通常の配列構成のものを使用して研削を行うことができる。よって、砥石の構造が簡単であるとともに、その管理を容易に行うことができる。さらに、両砥石の回転速度が変動することにより、両砥石とワークとの間の研削条件も変化し、両砥石とワークとの間の切り粉が円滑に排出されて、良好な切れ味を維持できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、ワークがウェーハであることを特徴としたものである。
従って、高精度を要求されるウェーハの研削加工において、前述した加工精度の向上は特に有用である。
【００１２】
請求項３に記載の発明においては、請求項１または２に記載の発明において、前記両砥石の回転速度を同時に変動させるとともに、その両砥石の回転速度の変動量をほぼ等しくしたことを特徴としたものである。
【００１３】
従って、請求項３に記載の発明においては、ワークの表裏両面に対して均等な研削加工を施すことができ、高精度加工に寄与できる。
請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、両砥石の回転速度の変動を一工程の研削中に少なくとも１回行うことを特徴としたものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、両砥石の回転速度の変動を連続させることを特徴としたものである。
従って、請求項５に記載の発明においては、回転速度が急激に変動することはなく、高精度加工を支障なく達成できるとともに、装置の各部やワークにダメージを与えるのを未然に防止できる。
【００１５】
請求項６に記載の発明においては、請求項１〜３，請求項５のいずれか一項に記載の発明において、両砥石の回転速度の変動を所定周期で行わせることを特徴としたものである。
【００１６】
従って、このように構成すれば、両砥石の回転を変動させるためのプログラム等の構成が簡単になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の縦型研削盤である両頭平面研削盤においては、下部フレーム１１上に中間フレーム１２を介して上部フレーム１３が配設されている。下部フレーム１１上にはワーク支持機構１４が装設され、このワーク支持機構１４によって、ワークＷが水平面内で回転可能に支持されるようになっている。そして、この実施形態においては、ワークＷは脆性材料よりなるウェーハである。
【００１８】
前記ワーク支持機構１４の上方において上部フレーム１３には上部砥石回転昇降機構１５が装設され、その下端には鉛直軸線を中心に水平面内を回転するように上部砥石１６がワークＷの表面（上面）と対向して取り付けられている。図３に示すように、上部砥石回転昇降機構１５には、上部砥石１６を昇降及び回転させるための昇降用モータ１７及び回転用モータ１８が装備されている。また、上部砥石回転昇降機構１５には、上部砥石１６の回転速度を検出するための回転検出センサ１９が装備されている。
【００１９】
前記ワーク支持機構１４の下方において下部フレーム１１には下部砥石回転昇降機構２０が装設され、その上端には下部砥石２１が鉛直軸線を中心に水平面内を回転するようにワークＷの裏面（下面）と対向して取り付けられている。図３に示すように、下部砥石回転昇降機構２０には、下部砥石２１を昇降及び回転させるための昇降用モータ２２及び回転用モータ２３が装備されている。また、下部砥石回転昇降機構２０には、下部砥石２１の回転速度を検出するための回転検出センサ２４が装備されている。
【００２０】
図２に示すように、前記上部砥石１６及び下部砥石２１は、同一の構成及び大きさであって、円盤状の砥石台金２５と、その砥石台金２５上に同一円周上で配列された複数のセグメントチップ２６とから構成されている。また、各セグメントチップ２６は同一形状で、円周方向に同一長さを有するように形成されるとともに、一定のピッチで対向端部間に所定の等間隔をおいて配列されている。
【００２１】
そして、前記ワーク支持機構１４にワークＷが支持された状態で、ワークＷを回転させつつ、回転用モータ１８，２３により両砥石１６，２１が水平面内で回転されながら、昇降用モータ１７，２２によりワークＷ側に接近移動される。この接近移動により、両砥石１６，２１のセグメントチップ２６が回転するワークＷの中心を通るように表面及び裏面に接触されて、そのワークＷの表裏両面が同時に研削加工されるようになっている。また、このワークＷの研削加工は、ワークＷの両面に対するセグメントチップ２６による研削量（送り量）を変更しながら、粗研削、中研削、仕上げ研削等の複数段階で行われるようになっている。すなわち、同一の砥石１６，２１を使用して、単位時間当たりの研削量を変えることにより、粗研削、中研削、仕上げ研削等が行われ、単位時間当たりの研削量は粗研削が最も多く、仕上げ研削が最も少ない。
【００２２】
次に、前記のように構成した両頭平面研削盤の電気回路について説明する。
図３に示すように、制御装置３０はメモリ３１に記憶されたプログラムに基づいて研削盤の全体の動作を制御する。メモリ３１には前記プログラムのほかに、例えば上部砥石回転用モータ１８及び下部砥石回転用モータ２３やワーク回転用モータ（図示しない）の回転速度等に関する諸データが記憶されている。また、制御装置３０には前記各回転検出センサ１９，２４からの検出信号及びキーボード等の入力装置３２からの指令信号が入力されるとともに、制御装置３０からは前記各昇降用モータ１７，２２及び回転用モータ１８，２３等に駆動信号が出力される。
【００２３】
そして、前記制御装置３０はワークＷの研削加工時に、メモリ３１に記憶されたデータに基づいて、両回転用モータ１８，２３を回転制御する。これにより、図４に示すように、上部砥石１６及び下部砥石２１を、基準の回転速度（周速度）Ｔ１，Ｔ２に対して同時に所定の変動幅Ｖ１，Ｖ２で連続してサインカーブ状に周期的に変動させながら回転させるようになっている。また、この砥石１６，２１の回転速度の変動制御は、ワークＷの粗研削時、中研削時及び仕上げ研削時に実行するようになっている。
【００２４】
すなわち、上下の砥石１６，２１が高速回転しながら回転するワークＷの上下両面にそれぞれ接触して、ワークＷの粗研削等の研削が実行される。
そして、このとき、上部砥石１６の回転速度の変動周期と下部砥石２１の回転速度の変動周期とが一致するとともに、両砥石１６，２１の回転速度の変動周期が３〜４周期／分となるように、両砥石１６，２１の回転速度がサインカーブ状に所定周期で同時に変動する。この変動幅Ｖ１，Ｖ２は、両砥石１６，２１の基準の回転速度に対して２．５％〜９０％低下した範囲内の好適な値が選択される。このとき、砥石１６，２１の回転速度の変動量はほぼ等しい。
【００２５】
このように、ワークＷの研削加工中に、両砥石１６，２１の回転速度の周期的変動により、両砥石１６，２１の回転振動と同砥石１６，２１やワークＷの固有振動との同期に基づく共振の発生が抑制される。このため、ワークＷの表裏両面の研削量にうねり等の不均一が生じることがなく、高精度の研削加工を行うことができる。
【００２６】
しかも、両砥石１６，２１の回転速度が変動することにより、両砥石１６，２１とワークＷとの間の研削条件も変化する。このため、両砥石１６，２１とワークＷとの間の切り粉が円滑に排出されて、良好な切れ味を維持できる。
【００２７】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  この研削方法においては、ワークＷの研削中に、両砥石１６，２１の回転速度を変動させることにより、両砥石１６，２１の回転振動と同砥石１６，２１、ワークＷ等の固有振動の同期に基づく共振の発生が抑制される。よって、ワークＷに対する加工精度を向上させることができ、特に高精度が要求されるワークＷの研削加工に好適である。このため、砥石として前述した特殊構造の砥石を使用する必要がない。よって、砥石の構造が簡単であるとともに、その調達コストを低減できる。
【００２８】
（２）  さらに、両砥石１６，２１の回転速度が連続的に変動することにより、両砥石１６，２１とワークＷとの間の研削条件も連続的に変化する。従って、両砥石１６，２１とワークＷとの間に同一の研削条件が継続して切り粉が滞留したりすることがなく、切り粉が円滑に排出されて、良好な切れ味を維持できる。加えて、両砥石１６，２１の回転速度が急激に変動することはなく、装置の各部やワークＷにダメージを与えるのを未然に防止でき、装置の耐久性を向上できるとともに、高精度加工に有効である。
【００２９】
（３）  両砥石１６，２１の回転速度が同時に変動され、しかも両砥石１６，２１の回転速度の変動量をほぼ等しくしたため、ワークＷの表裏両面に対して均等な研削加工を施すことができ、高精度加工に寄与できる。
【００３０】
（４）  特にワークＷの粗研削時には共振が生じやすいが、その粗研削時に両砥石１６，２１の回転速度に変動を与えることにより、ワークＷの加工精度を効果的に向上させることができる。
【００３１】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  両砥石１６，２１の回転速度の変動を一工程の研削中に、すなわち、粗研削、中研削、仕上げ研削等の各工程中で１回のみ行うこと。
【００３２】
・  両砥石１６，２１の回転速度の変動を断続的に複数回行うようにすること。
・  前記実施形態では、両砥石１６，２１を基準の回転速度に対して、その回転速度を下方へ変動させたが、逆に上方に変動させること。
【００３３】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、加工精度を向上できるとともに、加工効率も向上でき、しかも砥石として特殊構成のものを使用する必要がなく、通常の砥石を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の両頭平面研削盤を示す正面図。
【図２】図１の研削盤の上部砥石及び下部砥石の拡大平面図。
【図３】図１の研削盤の回路構成を示すブロック図。
【図４】上部砥石及び下部砥石の回転速度の制御状態を説明する図。
【図５】異常研削状態のワークを示す斜視図。
【符号の説明】
１４…ワーク支持機構、１５…上部砥石昇降回転機構、１６…上部砥石、１８…回転用モータ、２０…下部砥石昇降回転機構、２１…下部砥石、２３…回転用モータ、２５…砥石台金、２６…セグメントチップ、３０…制御装置、Ｗ…ワーク、Ｔ１，Ｔ２…基準の回転速度、Ｖ１，Ｖ２…変動幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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