研削方法及び研削装置
【課題】装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得る。
【解決手段】研削砥石２７（研削手段）を回転させる砥石軸２１（第１回転軸）の回転数をウェーハ９（被研削物）を回転させるチャック回転軸１５（第２回転軸）の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、チャック回転軸１５の回転数を変化させる。
【解決手段】研削砥石２７（研削手段）を回転させる砥石軸２１（第１回転軸）の回転数をウェーハ９（被研削物）を回転させるチャック回転軸１５（第２回転軸）の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、チャック回転軸１５の回転数を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する研削方法及び研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する研削装置は知られている。
【０００３】
このような研削装置では、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍となると、研削手段と被研削物とが共振して被研削物表面の同じ位置に深い研削痕が形成される。
【０００４】
例えば、特許文献１の研削装置は、板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第１回転軸に回転可能に支持された研削ホイールと、回転中心を頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面を有し、第２回転軸に回転可能に支持され、上記板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルとを備えている。
【０００５】
この研削装置では、２つの研削ホイールを有し、研削砥石がチャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットするようにチャックテーブルを公転可能に配置すると共に、各研削ホイール下面の研削砥石を半導体ウェーハに対してそれぞれ異なる方向に傾斜させて、当たり面を調整している。この状態で各研削ホイールで研削することで、一定方向に研削痕が発生しないようにしている。
【０００６】
また、ワークを回転する工作主軸と、砥石又はワークを研削する切り込み送り手段と、工作主軸及び切り込みに対して研削回転する砥石スピンドルを備えるものが一般に用いられている。この従来の研削盤の研削作業中で砥石スピンドルとワーク主軸との間に主軸回転速度を一定にした方法で砥石研削を行った場合は、機械の剛性や、特に砥石の共振によるいわゆる、びびりによって図７に示すような花びら状の仕上げ面となり、真円形状が得にくいという問題があった。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献２の研削装置のように、砥石スピンドルに一定の回転速度を与え、早送り、研削及び戻し工程を含む１サイクルの研削工程中に、少なくとも仕上げ研削工程を含む間に、プログラムにより指令された工作主軸回転速度の変化時間と開始回転速度の変化率の値にしたがってって工作主軸回転速度を内部サンプリングタイム毎に連続的に単調増加又は単調減少させることにより、花びら状の仕上げ面となるのを防いで真円形状を得ようとするものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−２８８８８１号公報
【特許文献１】特開平６−１９８５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の研削装置では、２つの研削ホイールを必要とするので、装置が大がかりとなる。また、各研削ホイール間を移動する工程が必要となり、工数が増えるという問題がある。また、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍となり、研削手段と被研削物とが共振する場合には、板状被研削物の表面の同じ位置で研削砥石が強く当たると、花びら状の研削痕が表面に形成されるという問題がある。
【０００９】
一方、特許文献２の研削装置では、真円度の向上が見られるものの、連続的に回転数を変化させているため、回転数比が整数倍となる近傍では、相変わらず共振が発生し、整数倍を通過する際に深い研削痕が形成され、仕上げ工程においてもその研削痕が取りきれず、十分な真円度が得られないという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この発明では、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるようにした。
【００１２】
具体的には、第１の発明では、研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する方法を対象とし、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる構成とする。
【００１３】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削手段と被研削物との間で共振が発生し、被研削物の同じ位置で研削手段の当たりが強くなり、深い研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させ、回転数比が整数倍にならないようにしているので、研削手段と被研削物との間で共振が発生しない。したがって、被研削物の同じ位置で研削手段が強く当たることがなく、深い研削痕の発生が防止される。
【００１４】
第２の発明では、上記回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる。
【００１５】
すなわち、回転数比が整数倍のときには、共振により、研削手段が被研削物に同じ場所で強く当たるので、整数倍にならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる必要があるが、回転数比が整数倍でなくてもその近辺の値で変化させると、同じような位置で研削手段が強く当たるので、研削痕が発生する。しかし、上記の構成によると、回転数比を整数倍から所定量離すようにすることで、研削手段が強く当たる位置が適切にずらされ、研削痕の発生が防止される。
【００１６】
第３の発明では、研削中、常時回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御するように構成されている。
【００１７】
上記の構成によると、例えば、荒削りの段階から、回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御することにより、仕上げ工程において、それまでに形成された研削痕が取りきれないということが防止される。
【００１８】
第４の発明では、上記第２回転軸の回転数を変化させるものとする。
【００１９】
すなわち、通常、被研削物の回転数よりも、研削手段の回転数の方が大きく、研削手段の回転数は、研削物の仕上げ精度に大きく左右する。しかし、上記の構成によると、研削手段の回転数ではなく、被研削物の回転数を変化させているので、被研削物の仕上げ精度に影響を与えることなく、研削痕の発生が防止される。
【００２０】
第５の発明では、上記第２回転軸の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させる構成とする。
【００２１】
上記の構成によると、極めて綿密に第２回転軸の回転数を変化させることで、同じ位置に研削手段が強く当たって研削痕が発生するのが防止される。
【００２２】
第６の発明では、上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される研削ホイールに取り付けられた円環状の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転されるチャックテーブル上に載置されたウェーハであり、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように第１回転軸と第２回転軸とがオフセットして配置する構成とする。
【００２３】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石とウェーハとの間で共振が発生し、ウェーハの同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、深い研削条痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて回転数比が整数倍にならないようにして、研削砥石とウェーハとの間で共振の発生を防止しているので、ウェーハの同じ位置で研削砥石が強く当たることがなく、深い研削条痕の発生が防止される。
【００２４】
第７の発明では、上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される円形の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転される円筒形状のものであり、
上記第１回転軸と第２回転軸とは平行に配置され、
上記研削砥石の外周面を上記円筒状被研削物の内周面に当接させ、研削砥石又は被研削物を切り込み送りして研削する構成とする。
【００２５】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石と被研削物との間で共振が発生し、被研削物の内周の同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、内周の断面が花びら状の凸凹の研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて回転数比が整数倍にならないようにして、研削砥石と被研削物との間で共振の発生を防止しているので、被研削物の同じ位置で研削手段が強く当たることがなく、深い研削痕の発生が防止される。
【００２６】
第８の発明では、板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第１回転軸に回転可能に支持された研削ホイールと、
回転中心を頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面を有し、第２回転軸に回転可能に支持され、上記板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置を対象とし、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる構成とする。
【００２７】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石と板状被研削物との間で共振が発生し、板状被研削物の同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、深い研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて、回転数比を整数倍から所定量離すようにしているので、研削砥石と板状被研削物との間で共振の発生が防がれ、板状被研削物の同じ位置で研削砥石が強く当たることがない。このため、深い研削痕の発生が防止される。
【００２８】
第９の発明によると、研削砥石を回転させる第１回転軸と、該第１回転軸に平行に配置され、円筒形状の被研削物を回転させる第２回転軸と、研削砥石又は被研削物を切り込み送りする手段とを備え、研削砥石によって被研削物の内周面を研削する研削装置を対象とする。
【００２９】
そして、この研削装置は、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるように構成されている。
【００３０】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石と被研削物との間で共振が発生し、被研削物の内周の同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、断面が花びら状の凸凹の研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて、回転数比を整数倍から所定量離すようにしているので、研削砥石と被研削物との間で共振の発生が防がれ、被研削物の同じ位置で研削砥石が強く当たることがない。このため、深い研削痕の発生が防止される。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、上記第１の発明によれば、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させている。このため、研削手段と被研削物との間で共振が発生しないので、被研削物の同じ位置で研削手段が強く当たることがなく、深い研削痕の発生を防いで良好な研削面を得ることができる。
【００３２】
上記第２の発明によれば、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させ、回転数比の小数成分を０．２よりも大きく０．８よりも小さくしている。このため、回転数比を整数倍から所定量離すようにすることで、研削手段が強く当たる位置を適切にずらし、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００３３】
上記第３の発明では、研削中、常時回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御し、研削中に研削痕が生じないようにしている。このため、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００３４】
上記第４の発明によれば、研削手段の回転数ではなく、被研削物の回転数を変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、被研削物の仕上げ精度に影響を与えることなく、研削痕の発生を防止することができる。
【００３５】
上記第５の発明によれば、第２回転軸の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、極めて綿密に第２回転軸の回転数を変化させることができるので、同じ位置に研削手段が強く当たって研削痕が発生するのを防止することができる。
【００３６】
上記第６及び第７の発明によれば、研削砥石を回転させる第１回転軸の回転数及び被研削物を回転させる第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて回転数比が整数倍にならないようにしている。このため、研削砥石と被研削物との間で共振の発生を防止することができるので、被研削物の同じ位置で研削砥石が強く当たらず、深い研削条痕の発生を確実に防止することができる。
【００３７】
上記第８の発明によると、円環状の研削砥石が板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルの回転中心上に載るようにチャックテーブルの回転中心と研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置において、また、上記第９の発明によると、研削砥石によって円筒形状の被研削物の内周面を研削する研削装置において、それぞれ第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させ、研削砥石と被研削物との間で共振の発生を防止することができるので、装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態にかかる研削装置１を示し、この研削装置１は、基台２と、この基台２から略垂直に立設された縦壁部３とを備えている。この縦壁部３の正面側には、１対のレール４が基台２に対して略垂直に配設されている。このレール４には、スライド板５が上下方向にスライド移動可能に取り付けられている。このスライド板５から略垂直に縦壁部３に向かって推進部６が設けられている。この推進部６には、雌ネジが設けられている。
【００４０】
すなわち、上記縦壁部３の上端には、推進モータ７が設けられ、その駆動軸である推進軸８には、推進ねじ（ボールねじ）が設けられている。この推進ねじに上記推進部６の雌ネジが嵌合し、推進モータ７を駆動することで、上記スライド板５が上下にスライド移動可能となっている。
【００４１】
上記基台２には、板状被研削物としての半導体ウェーハ９を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。すなわち、基台２の上面には、中央に貫通孔１１ａが設けられたベース１１が配置されている。このベース１１の貫通孔１１ａにベアリングハウジング１２が配置されている。ベアリングハウジング１２内には、第１のエアーベアリング１３が配置され、この第１のエアーベアリング１３にチャックテーブル１０が回転可能に支持されている。
【００４２】
図２に示すように、上記チャックテーブル１０は、回転中心Ｘを頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる多孔質材料で形成された円錐面１０ａを有している。チャックテーブル１０は、下方に向かって伸びる中心軸１０ｂを有し、その中心には、空気孔１０ｃが設けられている。この空気孔１０ｃから空気を吸引することで、円錐面１０ａの多数の孔から空気を吸引して半導体ウェーハ９が吸引保持されるようになっている。円錐面１０ａの反対側には、平坦な表面を有する円板状の底部１０ｄが形成されている。
【００４３】
上記第１のエアーベアリング１３は、表面がカーボンなどの多孔質材料で構成され、図示しない圧力源から供給される加圧気体を小さな孔からチャックテーブル１０の中心軸１０ｂ及び底部１０ｄに吹き付けて発生した静圧によって、チャックテーブル１０を回転可能に支持するようになっている。
【００４４】
図１に示すように、チャックテーブル１０の中心軸１０ｂの下端部は、カップリング１４で第２回転軸としてのチャック回転軸１５に傾斜可能に連結されている。このチャック回転軸１５は、その下端側にチャック側プーリー１６が設けられている。このチャック側プーリー１６に嵌められたベルト１７がチャック回転用モータ１８に駆動されるようになっている。チャック回転用モータ１８は、サーボモータ又はステッピングモータよりなる。
【００４５】
一方、上記スライド板５には、砥石回転用モータ２０が設けられている。この砥石回転用モータ２０の第１回転軸としての砥石軸２１は、ステータ２２に対して回転可能となっている。図２に示すように、この砥石軸２１には、研削ホイール２５の中心軸２５ａが連結されている。この研削ホイール２５の中心軸２５ａは下端部に円板状に広がった表面が平坦な円板部２５ｂを有し、その下側に砥石取付部２５ｃが設けられている。この砥石取付部２５ｃの下端にウェーハ９を研削する円環状の研削砥石２７が着脱可能に取り付けられている。例えば、この研削砥石２７は、円環状のアルミフレームにダイヤモンド砥石が取り付けられた構造となっている。
【００４６】
上記砥石回転用モータ２０の下端側内面には、第２のエアーベアリング２６が設けられている。この第２のエアーベアリング２６も、上記第１のエアーベアリング１３と同様に構成され、加圧気体を小さな孔から研削ホイール２５の中心軸２５ａ及び円板部２５ｂに吹き付けて発生した静圧によって、研削ホイール２５を回転可能に支持するようになっている。
【００４７】
上記研削砥石２７が上記チャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るように、このチャックテーブル１０の回転中心Ｘと上記研削ホイール２５の回転中心Ｙとがオフセットして配置されている。
【００４８】
そして、本発明の特徴として、砥石軸２１の回転数をチャック回転軸１５の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、チャック回転軸１５の回転数を変化させるように構成されている。具体的には、回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように制御されるようになっている。
【００４９】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削装置１の運転動作について説明する。
【００５０】
（研削条痕の発生メカニズム）
図３を用いて、回転数制御を行わないときの研削条痕の発生メカニズムについて説明する。すなわち、例えば、研削ホイール２５の回転数を３５１６回／分としたときに、チャックテーブル１０の回転数で割った回転数比の整数部分が研削条痕の本数を示す。その回転数比の小数点以下の値が、０以上０．２以下のとき及び０．８以上１．０以下（矢印Ａで示す領域）、研削手段と被研削物との間で共振が発生し、研削条痕が形成される。このとき、回転数比が整数倍に近いほど共振は大きくなる。
【００５１】
一方、その回転数比の小数点以下の値が、０．２よりも大きく、０．８よりも小さいとき（矢印Ｂで示す領域）には、研削手段と被研削物との間で共振が発生せず、研削条痕は形成されない。
【００５２】
（研削条痕の防止制御）
そこで、本実施形態にかかる研削装置１では、以下の研削条痕の防止制御を行うことで、上述したような研削条痕の発生が防止される。
【００５３】
研削時には、まず、チャックテーブル１０にウェーハ９を吸引保持し、チャック回転用モータ１８を駆動してチャックテーブル１０を回転させる。
【００５４】
次いで、移動工程において、砥石回転用モータ２０を駆動して研削ホイール２５を回転させる。例えば、その回転数を３５１６回／分に設定する。この回転数は、固定とする。
【００５５】
次いで、研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るまで、推進モータ７を駆動して研削ホイール２５を下降させる。すると、チャックテーブル１０は、第１のエアーベアリング１３に、研削ホイール２５は、第２のエアーベアリング２６に、それぞれ隙間を空けて載置されているので、チャックテーブル１０又は研削ホイール２５は、傾斜するのみで、すぐに研削は始まらない。
【００５６】
そして、ある程度ウェーハ９に荷重が負荷された段階で研削が開始され、さらに、研削ホイール２５を下降させて荷重を加え、ウェーハ９を研削する。
【００５７】
次いで、一定のスピードで安定して研削ホイール２５を下降させて荒削りする（荒削り工程）。
【００５８】
次いで、研削ホイール２５の下降スピードを緩めて仕上げ工程を行う。
【００５９】
次いで、最終仕上げ工程（スパークアウト工程）において、切り込みを停止させ、研削砥石２７とウェーハ９との間に溜まった撓みを開放する。この最終仕上げ工程では、形状変化速度が最少となり、最終形状が決まる。
【００６０】
上記工程のうち、少なくとも実際に研削が行われる工程において、回転数制御が行われる。
【００６１】
図４を用いて、本実施形態の回転数制御について説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１において、砥石軸２１の回転数が入力される。
【００６３】
次いで、ステップＳ２において、チャックテーブルの回転数が入力される。
【００６４】
次いで、ステップＳ３において、（研削砥石２７の回転数）／（チャックテーブル１０の回転数）が計算される。
【００６５】
次に、ステップＳ４において、回転数比の少数成分Ｄが計算される。
【００６６】
次いで、ステップＳ５において、Ｄが０．２よりも大きく、０．８よりも小さいかが判断され、０．２＜Ｄ＜０．８のときには、共振が発生していないので終了し、０以上０．２以下又は０．８以上１．０以下の場合には、ステップＳ６に進む。
【００６７】
Ｓ６において、Ｄが０．２以下のときには、ステップＳ８に進み、ステップＳ８において、チャックテーブル１０の回転数を小さくする。このとき、チャック回転軸１５の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようする。そして、再びステップＳ２に戻る。
【００６８】
一方、Ｄが０．２よりも大きいとき、ステップＳ７に移る。ステップＳ７において、Ｄが０．８以上のときは、ステップＳ９に進み、チャックテーブル１０の回転数を大きくする。このときも、チャック回転軸１５の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようする。そして、再びステップＳ２に戻る。
【００６９】
このようにしてチャックテーブル１０の回転数が、回転数比が整数倍とならないように、離散的に制御される。
【００７０】
−実施形態１の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削方法によると、砥石軸２１の回転数をチャック回転軸１５の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、チャック回転軸１５の回転数を変化させている。このため、研削砥石２７とウェーハ９との間で共振が発生しないので、ウェーハ９の同じ位置で研削砥石２７が強く当たることがなく、深い研削痕の発生を防いで良好な研削面を得ることができる。
【００７１】
また、チャック回転軸１５の回転数を変化させ、回転数比の小数成分を０．２よりも大きく０．８よりも小さくしている。このため、回転数比を整数倍から所定量離すようにすることで、研削砥石２７が強く当たる位置を適切にずらし、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００７２】
また、研削中、常時回転数比が整数倍とならないようにチャック回転軸１５の回転数を制御し、研削中に研削痕が生じないようにしている。このため、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００７３】
さらに、研削砥石２７の回転数ではなく、ウェーハ９の回転数を変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、ウェーハ９の仕上げ精度に影響を与えることなく、研削痕の発生を防止することができる。
【００７４】
また、チャック回転軸１５の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、極めて綿密にチャック回転軸１５の回転数を変化させることができるので、同じ位置に研削砥石２７が強く当たって研削痕が発生するのを防止することができる。
【００７５】
（実施形態２）
図５及び図６は本発明の実施形態２を示す。
【００７６】
図５に示す研削装置としての研削盤１００は、ベッド１１０を備え、このベッド１１０上にワーク駆動装置１１２及び砥石駆動装置１１４が相対向する状態で配設されている。
【００７７】
ワーク駆動装置１１２は、主軸台１１５を備え、この主軸台１１５に第２の回転軸としての主軸（図示せず）がＺ軸方向（図５の左右方向）に延びる状態で回転可能に支持されている。この主軸の後端（図５では左端）には主軸駆動モータ（ワーク駆動手段）１１６が連結され、前端（同図右端）には、被研削物としてのワーク１２０を把持するチャック１１８が設けられている。そして、このワーク１２０の本体が上記チャック１１８に把持された状態で主軸駆動モータ１１６が作動することにより、上記主軸と一体にワーク１２０がその中心軸回りに回転駆動されるようになっている。
【００７８】
上記砥石駆動装置１１４は、固定台１３０を備え、この固定台１３０はベッド１１０上に固定されている。固定台１３０上には、Ｘ軸テーブル１３２が上記主軸と直交するＸ軸方向（図５では上下方向）にスライド可能に設置され、このＸ軸テーブル１３２はＸ軸駆動モータ１３４及び図略の送りねじ機構からなる切り込み送り手段によってＸ軸方向にスライド駆動される（すなわち切り込み送りされる）ようになっている。
【００７９】
なお、本発明では、必ずしも砥石側を動かさなくてもよく、ワーク側を切り込みみ方向に動かして切り込み送りを行うようにしてもよい。
【００８０】
Ｘ軸テーブル１３２上には、Ｚ軸テーブル１３６が上記主軸と平行なＺ軸方向（図５では左右方向）にスライド可能に設置され、このＺ軸テーブル１３６はＺ軸駆動モータ１３８及び図略の送りねじ機構によってＺ軸方向にスライド駆動されるようになっている。そして、このＺ軸テーブル１３６上に砥石支持台１４０が設けられている。
【００８１】
この砥石支持台１４０には、スピンドルが回転可能に支持され、このスピンドルも上記主軸と同様にＺ軸方向に延びている。このスピンドルの後端（図５では右端）には電動モータからなる砥石駆動モータ（砥石駆動手段）１４４が連結され、前端（同図左端）には砥石把持部１４２が設けられている。そして、この砥石把持部１４２に第１回転軸としての砥石軸１４６が把持された状態で、当該砥石把持部１４２、砥石軸１４６及びこの砥石軸１４６の先端に固定された研削手段としての円板状の研削砥石１４８が一体に高速回転駆動されるようになっている。
【００８２】
なお、上記ワーク駆動装置１１２側には、図５に示すようなアーム１２２を介してドレス用工具１２４が支持され、このドレス用工具１２４によって上記研削砥石１４８の整形が可能となっている。
【００８３】
上記各モータ１１６，１３４，１３８，１４４の駆動制御は、コンピュータを含むコントローラ１５０によって行われるようになっている。
【００８４】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削方法の作動について説明する。
【００８５】
（研削条痕の発生メカニズム）
図７を用いて、回転数制御を行わないときの研削条痕の発生メカニズムについて説明する。
【００８６】
すなわち、例えば、砥石軸１４６の回転数を３６００回／分としたときに、主軸の回転数（２２５回／分）で割った回転数比は、１６となる。このことで、研削砥石１４８とワーク１２０との間で共振が発生し、１６本の研削条痕の山が形成されている。このようにして、断面が花形の内周面が形成されてしまう。
【００８７】
（研削条痕の防止制御）
そこで、本実施形態にかかる研削盤１００では、以下の研削条痕の防止制御を行うことで、上述したような研削条痕の発生が防止される。
【００８８】
まず、研削砥石１４８をワーク１２０の内側に位置させ、かつ、砥石駆動モータ１４４を作動させて高速回転駆動する。この状態でＸ軸駆動モータ１３４を作動させ、予め設定された接近用速度で上記研削砥石１４８をワーク１２０の内周面に接近させる。
【００８９】
次いで、図６に示すように、研削砥石１４８がワーク１２０に当接し、切り込みを行うことで、研削が開始される。
【００９０】
この研削行程において、コントローラ１５０により上記実施形態１と同様の研削条痕の防止制御が行われる。具体的には、図４におけるチャックテーブル回転数を主軸回転数に置き換えた制御が行われる。
【００９１】
−実施形態２の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削方法においても、上記実施形態１と同様に装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得ることができる。
【００９２】
（その他の実施形態）
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００９３】
すなわち、上記各実施形態では、上記回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、第２回転軸としてのチャック回転軸１５、主軸をそれぞれ変化させているが、第１回転軸としての砥石軸２１、砥石軸１４６をそれぞれ変化させてもよい。
【００９４】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上説明したように、本発明は、研削手段を回転させる第１回転軸と、円筒状や板状の被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する方法及び装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態１にかかる研削装置を示す側面図である。
【図２】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺を拡大して示す側方断面図である。
【図３】チャックテーブル回転数と回転数比との関係を示すグラフである。
【図４】研削条痕の防止制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態２にかかる研削装置を示す平面図である。
【図６】研削砥石とワークとを拡大して示す側面図である。
【図７】研削条痕の防止制御を行わない場合のワーク内面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 研削装置
８ 推進軸
９ ウェーハ（被研削物）
１５ チャック回転軸（第２回転軸）
２１ 砥石軸（第１回転軸）
２７ 研削砥石（研削手段）
１２０ ワーク（被研削物）
１４６ 砥石軸（第１回転軸）
１４８ 研削砥石（研削手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する研削方法及び研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する研削装置は知られている。
【０００３】
このような研削装置では、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍となると、研削手段と被研削物とが共振して被研削物表面の同じ位置に深い研削痕が形成される。
【０００４】
例えば、特許文献１の研削装置は、板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第１回転軸に回転可能に支持された研削ホイールと、回転中心を頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面を有し、第２回転軸に回転可能に支持され、上記板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルとを備えている。
【０００５】
この研削装置では、２つの研削ホイールを有し、研削砥石がチャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットするようにチャックテーブルを公転可能に配置すると共に、各研削ホイール下面の研削砥石を半導体ウェーハに対してそれぞれ異なる方向に傾斜させて、当たり面を調整している。この状態で各研削ホイールで研削することで、一定方向に研削痕が発生しないようにしている。
【０００６】
また、ワークを回転する工作主軸と、砥石又はワークを研削する切り込み送り手段と、工作主軸及び切り込みに対して研削回転する砥石スピンドルを備えるものが一般に用いられている。この従来の研削盤の研削作業中で砥石スピンドルとワーク主軸との間に主軸回転速度を一定にした方法で砥石研削を行った場合は、機械の剛性や、特に砥石の共振によるいわゆる、びびりによって図７に示すような花びら状の仕上げ面となり、真円形状が得にくいという問題があった。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献２の研削装置のように、砥石スピンドルに一定の回転速度を与え、早送り、研削及び戻し工程を含む１サイクルの研削工程中に、少なくとも仕上げ研削工程を含む間に、プログラムにより指令された工作主軸回転速度の変化時間と開始回転速度の変化率の値にしたがってって工作主軸回転速度を内部サンプリングタイム毎に連続的に単調増加又は単調減少させることにより、花びら状の仕上げ面となるのを防いで真円形状を得ようとするものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−２８８８８１号公報
【特許文献１】特開平６−１９８５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の研削装置では、２つの研削ホイールを必要とするので、装置が大がかりとなる。また、各研削ホイール間を移動する工程が必要となり、工数が増えるという問題がある。また、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍となり、研削手段と被研削物とが共振する場合には、板状被研削物の表面の同じ位置で研削砥石が強く当たると、花びら状の研削痕が表面に形成されるという問題がある。
【０００９】
一方、特許文献２の研削装置では、真円度の向上が見られるものの、連続的に回転数を変化させているため、回転数比が整数倍となる近傍では、相変わらず共振が発生し、整数倍を通過する際に深い研削痕が形成され、仕上げ工程においてもその研削痕が取りきれず、十分な真円度が得られないという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、この発明では、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるようにした。
【００１２】
具体的には、第１の発明では、研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する方法を対象とし、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる構成とする。
【００１３】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削手段と被研削物との間で共振が発生し、被研削物の同じ位置で研削手段の当たりが強くなり、深い研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させ、回転数比が整数倍にならないようにしているので、研削手段と被研削物との間で共振が発生しない。したがって、被研削物の同じ位置で研削手段が強く当たることがなく、深い研削痕の発生が防止される。
【００１４】
第２の発明では、上記回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる。
【００１５】
すなわち、回転数比が整数倍のときには、共振により、研削手段が被研削物に同じ場所で強く当たるので、整数倍にならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる必要があるが、回転数比が整数倍でなくてもその近辺の値で変化させると、同じような位置で研削手段が強く当たるので、研削痕が発生する。しかし、上記の構成によると、回転数比を整数倍から所定量離すようにすることで、研削手段が強く当たる位置が適切にずらされ、研削痕の発生が防止される。
【００１６】
第３の発明では、研削中、常時回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御するように構成されている。
【００１７】
上記の構成によると、例えば、荒削りの段階から、回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御することにより、仕上げ工程において、それまでに形成された研削痕が取りきれないということが防止される。
【００１８】
第４の発明では、上記第２回転軸の回転数を変化させるものとする。
【００１９】
すなわち、通常、被研削物の回転数よりも、研削手段の回転数の方が大きく、研削手段の回転数は、研削物の仕上げ精度に大きく左右する。しかし、上記の構成によると、研削手段の回転数ではなく、被研削物の回転数を変化させているので、被研削物の仕上げ精度に影響を与えることなく、研削痕の発生が防止される。
【００２０】
第５の発明では、上記第２回転軸の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させる構成とする。
【００２１】
上記の構成によると、極めて綿密に第２回転軸の回転数を変化させることで、同じ位置に研削手段が強く当たって研削痕が発生するのが防止される。
【００２２】
第６の発明では、上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される研削ホイールに取り付けられた円環状の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転されるチャックテーブル上に載置されたウェーハであり、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように第１回転軸と第２回転軸とがオフセットして配置する構成とする。
【００２３】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石とウェーハとの間で共振が発生し、ウェーハの同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、深い研削条痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて回転数比が整数倍にならないようにして、研削砥石とウェーハとの間で共振の発生を防止しているので、ウェーハの同じ位置で研削砥石が強く当たることがなく、深い研削条痕の発生が防止される。
【００２４】
第７の発明では、上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される円形の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転される円筒形状のものであり、
上記第１回転軸と第２回転軸とは平行に配置され、
上記研削砥石の外周面を上記円筒状被研削物の内周面に当接させ、研削砥石又は被研削物を切り込み送りして研削する構成とする。
【００２５】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石と被研削物との間で共振が発生し、被研削物の内周の同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、内周の断面が花びら状の凸凹の研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて回転数比が整数倍にならないようにして、研削砥石と被研削物との間で共振の発生を防止しているので、被研削物の同じ位置で研削手段が強く当たることがなく、深い研削痕の発生が防止される。
【００２６】
第８の発明では、板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第１回転軸に回転可能に支持された研削ホイールと、
回転中心を頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面を有し、第２回転軸に回転可能に支持され、上記板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置を対象とし、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させる構成とする。
【００２７】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石と板状被研削物との間で共振が発生し、板状被研削物の同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、深い研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて、回転数比を整数倍から所定量離すようにしているので、研削砥石と板状被研削物との間で共振の発生が防がれ、板状被研削物の同じ位置で研削砥石が強く当たることがない。このため、深い研削痕の発生が防止される。
【００２８】
第９の発明によると、研削砥石を回転させる第１回転軸と、該第１回転軸に平行に配置され、円筒形状の被研削物を回転させる第２回転軸と、研削砥石又は被研削物を切り込み送りする手段とを備え、研削砥石によって被研削物の内周面を研削する研削装置を対象とする。
【００２９】
そして、この研削装置は、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるように構成されている。
【００３０】
すなわち、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍になると、研削砥石と被研削物との間で共振が発生し、被研削物の内周の同じ位置で研削砥石の当たりが強くなり、断面が花びら状の凸凹の研削痕が形成される。しかし、上記の構成によると、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて、回転数比を整数倍から所定量離すようにしているので、研削砥石と被研削物との間で共振の発生が防がれ、被研削物の同じ位置で研削砥石が強く当たることがない。このため、深い研削痕の発生が防止される。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、上記第１の発明によれば、第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させている。このため、研削手段と被研削物との間で共振が発生しないので、被研削物の同じ位置で研削手段が強く当たることがなく、深い研削痕の発生を防いで良好な研削面を得ることができる。
【００３２】
上記第２の発明によれば、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させ、回転数比の小数成分を０．２よりも大きく０．８よりも小さくしている。このため、回転数比を整数倍から所定量離すようにすることで、研削手段が強く当たる位置を適切にずらし、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００３３】
上記第３の発明では、研削中、常時回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御し、研削中に研削痕が生じないようにしている。このため、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００３４】
上記第４の発明によれば、研削手段の回転数ではなく、被研削物の回転数を変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、被研削物の仕上げ精度に影響を与えることなく、研削痕の発生を防止することができる。
【００３５】
上記第５の発明によれば、第２回転軸の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、極めて綿密に第２回転軸の回転数を変化させることができるので、同じ位置に研削手段が強く当たって研削痕が発生するのを防止することができる。
【００３６】
上記第６及び第７の発明によれば、研削砥石を回転させる第１回転軸の回転数及び被研削物を回転させる第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させて回転数比が整数倍にならないようにしている。このため、研削砥石と被研削物との間で共振の発生を防止することができるので、被研削物の同じ位置で研削砥石が強く当たらず、深い研削条痕の発生を確実に防止することができる。
【００３７】
上記第８の発明によると、円環状の研削砥石が板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルの回転中心上に載るようにチャックテーブルの回転中心と研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置において、また、上記第９の発明によると、研削砥石によって円筒形状の被研削物の内周面を研削する研削装置において、それぞれ第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させ、研削砥石と被研削物との間で共振の発生を防止することができるので、装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態にかかる研削装置１を示し、この研削装置１は、基台２と、この基台２から略垂直に立設された縦壁部３とを備えている。この縦壁部３の正面側には、１対のレール４が基台２に対して略垂直に配設されている。このレール４には、スライド板５が上下方向にスライド移動可能に取り付けられている。このスライド板５から略垂直に縦壁部３に向かって推進部６が設けられている。この推進部６には、雌ネジが設けられている。
【００４０】
すなわち、上記縦壁部３の上端には、推進モータ７が設けられ、その駆動軸である推進軸８には、推進ねじ（ボールねじ）が設けられている。この推進ねじに上記推進部６の雌ネジが嵌合し、推進モータ７を駆動することで、上記スライド板５が上下にスライド移動可能となっている。
【００４１】
上記基台２には、板状被研削物としての半導体ウェーハ９を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。すなわち、基台２の上面には、中央に貫通孔１１ａが設けられたベース１１が配置されている。このベース１１の貫通孔１１ａにベアリングハウジング１２が配置されている。ベアリングハウジング１２内には、第１のエアーベアリング１３が配置され、この第１のエアーベアリング１３にチャックテーブル１０が回転可能に支持されている。
【００４２】
図２に示すように、上記チャックテーブル１０は、回転中心Ｘを頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる多孔質材料で形成された円錐面１０ａを有している。チャックテーブル１０は、下方に向かって伸びる中心軸１０ｂを有し、その中心には、空気孔１０ｃが設けられている。この空気孔１０ｃから空気を吸引することで、円錐面１０ａの多数の孔から空気を吸引して半導体ウェーハ９が吸引保持されるようになっている。円錐面１０ａの反対側には、平坦な表面を有する円板状の底部１０ｄが形成されている。
【００４３】
上記第１のエアーベアリング１３は、表面がカーボンなどの多孔質材料で構成され、図示しない圧力源から供給される加圧気体を小さな孔からチャックテーブル１０の中心軸１０ｂ及び底部１０ｄに吹き付けて発生した静圧によって、チャックテーブル１０を回転可能に支持するようになっている。
【００４４】
図１に示すように、チャックテーブル１０の中心軸１０ｂの下端部は、カップリング１４で第２回転軸としてのチャック回転軸１５に傾斜可能に連結されている。このチャック回転軸１５は、その下端側にチャック側プーリー１６が設けられている。このチャック側プーリー１６に嵌められたベルト１７がチャック回転用モータ１８に駆動されるようになっている。チャック回転用モータ１８は、サーボモータ又はステッピングモータよりなる。
【００４５】
一方、上記スライド板５には、砥石回転用モータ２０が設けられている。この砥石回転用モータ２０の第１回転軸としての砥石軸２１は、ステータ２２に対して回転可能となっている。図２に示すように、この砥石軸２１には、研削ホイール２５の中心軸２５ａが連結されている。この研削ホイール２５の中心軸２５ａは下端部に円板状に広がった表面が平坦な円板部２５ｂを有し、その下側に砥石取付部２５ｃが設けられている。この砥石取付部２５ｃの下端にウェーハ９を研削する円環状の研削砥石２７が着脱可能に取り付けられている。例えば、この研削砥石２７は、円環状のアルミフレームにダイヤモンド砥石が取り付けられた構造となっている。
【００４６】
上記砥石回転用モータ２０の下端側内面には、第２のエアーベアリング２６が設けられている。この第２のエアーベアリング２６も、上記第１のエアーベアリング１３と同様に構成され、加圧気体を小さな孔から研削ホイール２５の中心軸２５ａ及び円板部２５ｂに吹き付けて発生した静圧によって、研削ホイール２５を回転可能に支持するようになっている。
【００４７】
上記研削砥石２７が上記チャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るように、このチャックテーブル１０の回転中心Ｘと上記研削ホイール２５の回転中心Ｙとがオフセットして配置されている。
【００４８】
そして、本発明の特徴として、砥石軸２１の回転数をチャック回転軸１５の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、チャック回転軸１５の回転数を変化させるように構成されている。具体的には、回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように制御されるようになっている。
【００４９】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削装置１の運転動作について説明する。
【００５０】
（研削条痕の発生メカニズム）
図３を用いて、回転数制御を行わないときの研削条痕の発生メカニズムについて説明する。すなわち、例えば、研削ホイール２５の回転数を３５１６回／分としたときに、チャックテーブル１０の回転数で割った回転数比の整数部分が研削条痕の本数を示す。その回転数比の小数点以下の値が、０以上０．２以下のとき及び０．８以上１．０以下（矢印Ａで示す領域）、研削手段と被研削物との間で共振が発生し、研削条痕が形成される。このとき、回転数比が整数倍に近いほど共振は大きくなる。
【００５１】
一方、その回転数比の小数点以下の値が、０．２よりも大きく、０．８よりも小さいとき（矢印Ｂで示す領域）には、研削手段と被研削物との間で共振が発生せず、研削条痕は形成されない。
【００５２】
（研削条痕の防止制御）
そこで、本実施形態にかかる研削装置１では、以下の研削条痕の防止制御を行うことで、上述したような研削条痕の発生が防止される。
【００５３】
研削時には、まず、チャックテーブル１０にウェーハ９を吸引保持し、チャック回転用モータ１８を駆動してチャックテーブル１０を回転させる。
【００５４】
次いで、移動工程において、砥石回転用モータ２０を駆動して研削ホイール２５を回転させる。例えば、その回転数を３５１６回／分に設定する。この回転数は、固定とする。
【００５５】
次いで、研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るまで、推進モータ７を駆動して研削ホイール２５を下降させる。すると、チャックテーブル１０は、第１のエアーベアリング１３に、研削ホイール２５は、第２のエアーベアリング２６に、それぞれ隙間を空けて載置されているので、チャックテーブル１０又は研削ホイール２５は、傾斜するのみで、すぐに研削は始まらない。
【００５６】
そして、ある程度ウェーハ９に荷重が負荷された段階で研削が開始され、さらに、研削ホイール２５を下降させて荷重を加え、ウェーハ９を研削する。
【００５７】
次いで、一定のスピードで安定して研削ホイール２５を下降させて荒削りする（荒削り工程）。
【００５８】
次いで、研削ホイール２５の下降スピードを緩めて仕上げ工程を行う。
【００５９】
次いで、最終仕上げ工程（スパークアウト工程）において、切り込みを停止させ、研削砥石２７とウェーハ９との間に溜まった撓みを開放する。この最終仕上げ工程では、形状変化速度が最少となり、最終形状が決まる。
【００６０】
上記工程のうち、少なくとも実際に研削が行われる工程において、回転数制御が行われる。
【００６１】
図４を用いて、本実施形態の回転数制御について説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１において、砥石軸２１の回転数が入力される。
【００６３】
次いで、ステップＳ２において、チャックテーブルの回転数が入力される。
【００６４】
次いで、ステップＳ３において、（研削砥石２７の回転数）／（チャックテーブル１０の回転数）が計算される。
【００６５】
次に、ステップＳ４において、回転数比の少数成分Ｄが計算される。
【００６６】
次いで、ステップＳ５において、Ｄが０．２よりも大きく、０．８よりも小さいかが判断され、０．２＜Ｄ＜０．８のときには、共振が発生していないので終了し、０以上０．２以下又は０．８以上１．０以下の場合には、ステップＳ６に進む。
【００６７】
Ｓ６において、Ｄが０．２以下のときには、ステップＳ８に進み、ステップＳ８において、チャックテーブル１０の回転数を小さくする。このとき、チャック回転軸１５の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようする。そして、再びステップＳ２に戻る。
【００６８】
一方、Ｄが０．２よりも大きいとき、ステップＳ７に移る。ステップＳ７において、Ｄが０．８以上のときは、ステップＳ９に進み、チャックテーブル１０の回転数を大きくする。このときも、チャック回転軸１５の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようする。そして、再びステップＳ２に戻る。
【００６９】
このようにしてチャックテーブル１０の回転数が、回転数比が整数倍とならないように、離散的に制御される。
【００７０】
−実施形態１の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削方法によると、砥石軸２１の回転数をチャック回転軸１５の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、チャック回転軸１５の回転数を変化させている。このため、研削砥石２７とウェーハ９との間で共振が発生しないので、ウェーハ９の同じ位置で研削砥石２７が強く当たることがなく、深い研削痕の発生を防いで良好な研削面を得ることができる。
【００７１】
また、チャック回転軸１５の回転数を変化させ、回転数比の小数成分を０．２よりも大きく０．８よりも小さくしている。このため、回転数比を整数倍から所定量離すようにすることで、研削砥石２７が強く当たる位置を適切にずらし、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００７２】
また、研削中、常時回転数比が整数倍とならないようにチャック回転軸１５の回転数を制御し、研削中に研削痕が生じないようにしている。このため、研削痕の発生を防いで確実に良好な研削面を得ることができる。
【００７３】
さらに、研削砥石２７の回転数ではなく、ウェーハ９の回転数を変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、ウェーハ９の仕上げ精度に影響を与えることなく、研削痕の発生を防止することができる。
【００７４】
また、チャック回転軸１５の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させ、回転数比が整数倍とならないようにしている。このため、極めて綿密にチャック回転軸１５の回転数を変化させることができるので、同じ位置に研削砥石２７が強く当たって研削痕が発生するのを防止することができる。
【００７５】
（実施形態２）
図５及び図６は本発明の実施形態２を示す。
【００７６】
図５に示す研削装置としての研削盤１００は、ベッド１１０を備え、このベッド１１０上にワーク駆動装置１１２及び砥石駆動装置１１４が相対向する状態で配設されている。
【００７７】
ワーク駆動装置１１２は、主軸台１１５を備え、この主軸台１１５に第２の回転軸としての主軸（図示せず）がＺ軸方向（図５の左右方向）に延びる状態で回転可能に支持されている。この主軸の後端（図５では左端）には主軸駆動モータ（ワーク駆動手段）１１６が連結され、前端（同図右端）には、被研削物としてのワーク１２０を把持するチャック１１８が設けられている。そして、このワーク１２０の本体が上記チャック１１８に把持された状態で主軸駆動モータ１１６が作動することにより、上記主軸と一体にワーク１２０がその中心軸回りに回転駆動されるようになっている。
【００７８】
上記砥石駆動装置１１４は、固定台１３０を備え、この固定台１３０はベッド１１０上に固定されている。固定台１３０上には、Ｘ軸テーブル１３２が上記主軸と直交するＸ軸方向（図５では上下方向）にスライド可能に設置され、このＸ軸テーブル１３２はＸ軸駆動モータ１３４及び図略の送りねじ機構からなる切り込み送り手段によってＸ軸方向にスライド駆動される（すなわち切り込み送りされる）ようになっている。
【００７９】
なお、本発明では、必ずしも砥石側を動かさなくてもよく、ワーク側を切り込みみ方向に動かして切り込み送りを行うようにしてもよい。
【００８０】
Ｘ軸テーブル１３２上には、Ｚ軸テーブル１３６が上記主軸と平行なＺ軸方向（図５では左右方向）にスライド可能に設置され、このＺ軸テーブル１３６はＺ軸駆動モータ１３８及び図略の送りねじ機構によってＺ軸方向にスライド駆動されるようになっている。そして、このＺ軸テーブル１３６上に砥石支持台１４０が設けられている。
【００８１】
この砥石支持台１４０には、スピンドルが回転可能に支持され、このスピンドルも上記主軸と同様にＺ軸方向に延びている。このスピンドルの後端（図５では右端）には電動モータからなる砥石駆動モータ（砥石駆動手段）１４４が連結され、前端（同図左端）には砥石把持部１４２が設けられている。そして、この砥石把持部１４２に第１回転軸としての砥石軸１４６が把持された状態で、当該砥石把持部１４２、砥石軸１４６及びこの砥石軸１４６の先端に固定された研削手段としての円板状の研削砥石１４８が一体に高速回転駆動されるようになっている。
【００８２】
なお、上記ワーク駆動装置１１２側には、図５に示すようなアーム１２２を介してドレス用工具１２４が支持され、このドレス用工具１２４によって上記研削砥石１４８の整形が可能となっている。
【００８３】
上記各モータ１１６，１３４，１３８，１４４の駆動制御は、コンピュータを含むコントローラ１５０によって行われるようになっている。
【００８４】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削方法の作動について説明する。
【００８５】
（研削条痕の発生メカニズム）
図７を用いて、回転数制御を行わないときの研削条痕の発生メカニズムについて説明する。
【００８６】
すなわち、例えば、砥石軸１４６の回転数を３６００回／分としたときに、主軸の回転数（２２５回／分）で割った回転数比は、１６となる。このことで、研削砥石１４８とワーク１２０との間で共振が発生し、１６本の研削条痕の山が形成されている。このようにして、断面が花形の内周面が形成されてしまう。
【００８７】
（研削条痕の防止制御）
そこで、本実施形態にかかる研削盤１００では、以下の研削条痕の防止制御を行うことで、上述したような研削条痕の発生が防止される。
【００８８】
まず、研削砥石１４８をワーク１２０の内側に位置させ、かつ、砥石駆動モータ１４４を作動させて高速回転駆動する。この状態でＸ軸駆動モータ１３４を作動させ、予め設定された接近用速度で上記研削砥石１４８をワーク１２０の内周面に接近させる。
【００８９】
次いで、図６に示すように、研削砥石１４８がワーク１２０に当接し、切り込みを行うことで、研削が開始される。
【００９０】
この研削行程において、コントローラ１５０により上記実施形態１と同様の研削条痕の防止制御が行われる。具体的には、図４におけるチャックテーブル回転数を主軸回転数に置き換えた制御が行われる。
【００９１】
−実施形態２の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削方法においても、上記実施形態１と同様に装置及び工程を複雑にすることなく、簡単な方法で研削痕が発生するのを防いで良好な研削面を得ることができる。
【００９２】
（その他の実施形態）
本発明は、上記各実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００９３】
すなわち、上記各実施形態では、上記回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、第２回転軸としてのチャック回転軸１５、主軸をそれぞれ変化させているが、第１回転軸としての砥石軸２１、砥石軸１４６をそれぞれ変化させてもよい。
【００９４】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上説明したように、本発明は、研削手段を回転させる第１回転軸と、円筒状や板状の被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する方法及び装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態１にかかる研削装置を示す側面図である。
【図２】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺を拡大して示す側方断面図である。
【図３】チャックテーブル回転数と回転数比との関係を示すグラフである。
【図４】研削条痕の防止制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態２にかかる研削装置を示す平面図である。
【図６】研削砥石とワークとを拡大して示す側面図である。
【図７】研削条痕の防止制御を行わない場合のワーク内面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 研削装置
８ 推進軸
９ ウェーハ（被研削物）
１５ チャック回転軸（第２回転軸）
２１ 砥石軸（第１回転軸）
２７ 研削砥石（研削手段）
１２０ ワーク（被研削物）
１４６ 砥石軸（第１回転軸）
１４８ 研削砥石（研削手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する方法であって、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の研削方法において、
上記回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の研削方法において、
研削中、常時回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御することを特徴とする研削方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の研削方法において、
上記第２回転軸の回転数を変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項５】
請求項４に記載の研削方法において、
上記第２回転軸の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の研削方法において、
上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される研削ホイールに取り付けられた円環状の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転されるチャックテーブル上に載置されたウェーハであり、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように第１回転軸と第２回転軸とをオフセットして配置し、
上記研削砥石をウェーハの表面に当接させ、研削砥石又はウェーハを切り込み送りして研削することを特徴とする研削方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の研削方法において、
上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される円形の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転される円筒形状のものであり、
上記第１回転軸と第２回転軸とは平行に配置され、
上記研削砥石の外周面を上記円筒状被研削物の内周面に当接させ、研削砥石又は被研削物を切り込み送りして研削することを特徴とする研削方法。
【請求項８】
板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第１回転軸に回転可能に支持された研削ホイールと、
回転中心を頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面を有し、第２回転軸に回転可能に支持され、上記板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置であって、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるように構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項９】
研削砥石を回転させる第１回転軸と、該第１回転軸に平行に配置され、円筒形状の被研削物を回転させる第２回転軸と、研削砥石又は被研削物を切り込み送りする手段とを備え、研削砥石によって被研削物の内周面を研削する研削装置であって、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるように構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項１】
研削手段を回転させる第１回転軸と被研削物を回転させる第２回転軸とがそれぞれ回転する状態で被研削物を研削する方法であって、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比が整数倍とならないように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の研削方法において、
上記回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の研削方法において、
研削中、常時回転数比が整数倍とならないように第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を制御することを特徴とする研削方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の研削方法において、
上記第２回転軸の回転数を変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項５】
請求項４に記載の研削方法において、
上記第２回転軸の回転数を毎分０．０１回刻みで変化させることを特徴とする研削方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の研削方法において、
上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される研削ホイールに取り付けられた円環状の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転されるチャックテーブル上に載置されたウェーハであり、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように第１回転軸と第２回転軸とをオフセットして配置し、
上記研削砥石をウェーハの表面に当接させ、研削砥石又はウェーハを切り込み送りして研削することを特徴とする研削方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の研削方法において、
上記研削手段は、上記第１の回転軸によって回転される円形の研削砥石であり、
上記被研削物は、上記第２の回転軸によって回転される円筒形状のものであり、
上記第１回転軸と第２回転軸とは平行に配置され、
上記研削砥石の外周面を上記円筒状被研削物の内周面に当接させ、研削砥石又は被研削物を切り込み送りして研削することを特徴とする研削方法。
【請求項８】
板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第１回転軸に回転可能に支持された研削ホイールと、
回転中心を頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面を有し、第２回転軸に回転可能に支持され、上記板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置であって、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるように構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項９】
研削砥石を回転させる第１回転軸と、該第１回転軸に平行に配置され、円筒形状の被研削物を回転させる第２回転軸と、研削砥石又は被研削物を切り込み送りする手段とを備え、研削砥石によって被研削物の内周面を研削する研削装置であって、
第１回転軸の回転数を第２回転軸の回転数で割った回転数比の小数成分が０．２よりも大きく０．８よりも小さくなるように、上記第１回転軸の回転数及び第２回転軸の回転数の少なくとも一方を変化させるように構成されていることを特徴とする研削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−５４８９６（Ｐ２００７−５４８９６Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４００８６（Ｐ２００５−２４００８６）
【出願日】平成１７年８月２２日（２００５．８．２２）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２２日（２００５．８．２２）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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