(57)【特許請求の範囲】
【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が前記被研削物を挟むコンタクトを先端に設けたフインガーと、夫々の前記フインガーが装設される夫々の本体と、を有し、前記コンタクトが前記被研削物の厚さを測定する前記被研削物と接触する位置と、前記コンタクトが前記被研削物から退避して前記被研削物に重ならない位置とを、とる移動手段を介して前記保持枠に備えられたことを特徴とする研削装置。
【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。
【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。
【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から３の何れか１つに記載の研削装置。
【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１７，１８の対向する端面である二つの研削作用面１７ａ，１８ａを有し、それぞれの研削作用面１７ａ，１８ａ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２４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１７，１８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１７ａ，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１７，１８の摩耗，ツルーイング，熱変位等による研削作用面１７ａ，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８４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８６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１００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１０に示すように、測定装置７０が固定している支持台５２に設置されていた。そして、保持枠５３を測定装置７０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が前記被研削物を挟むコンタクトを先端に設けたフインガーと、夫々の前記フインガーが装設される夫々の本体と、を有し、前記コンタクトが前記被研削物の厚さを測定する前記被研削物と接触する位置と、前記コンタクトが前記被研削物から退避して前記被研削物に重ならない位置とを、とる移動手段を介して前記保持枠に備えられ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から第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３１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３３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１８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１３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５６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５７ａ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６２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，６３ｂ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６０ａ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２４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１７，１８間のワーク加工位置Ｐ２に搬送して下部砥石１７の研削作用面１７ａ上に配置する。このときワーク２４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８２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２４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７２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６０ａ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２４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６０ａ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１７，１８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１７，１８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１０１（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７０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２４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▲１▼▲２▼による。
▲１▼  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。
▲２▼  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５３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、▲１▼又は▲２▼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１７，１８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Ｐ２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５３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１７，１８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Ｐ２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  １４ｂ…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  １６ｂ…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。
【図１】
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【図２】
0004215942.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004215942.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004215942.tif 000008
【図８】
0004215942.tif 000009
【図９】
0004215942.tif 000010
【図１０】
0004215942.tif 000011
【図１１】
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