特開 2023-131838 研削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131838

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】研削装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/16 20060101AFI20230914BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20230914BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

B24B49/16

B24B7/04 A

H01L21/304 631

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036816

(22)【出願日】2022-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(72)【発明者】

【氏名】前嶋 信

(72)【発明者】

【氏名】長井 健

【テーマコード（参考）】

3C034

3C043

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA08

3C034BB52

3C034BB73

3C034BB83

3C034BB92

3C034CA17

3C034DD07

3C034DD09

3C034DD10

3C043BA03

3C043BA08

3C043BA09

3C043BA13

3C043BA16

3C043CC04

3C043DD05

3C043DD06

3C043DD12

5F057AA20

5F057AA53

5F057BA15

5F057BA21

5F057BB03

5F057CA14

5F057DA11

5F057FA01

5F057FA46

5F057GB05

(57)【要約】

【課題】進行する研削が不安定である場合に、研削が不安定であると判定する。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルと該スピンドルの上端に接続されたスピンドルモータを有し、研削砥石を環状に配置した研削ホイールが該スピンドルの下端側に装着され、該スピンドルを回転させ回転移動する該研削砥石を該チャックテーブルに保持された該被加工物に接触させて該被加工物を研削する研削ユニットと、該チャックテーブルと該研削ユニットを相対的に接近及び離間する方向に移動させる研削送りユニットと、該研削砥石が該被加工物に接触したことで上昇する該スピンドルモータの負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニットと、制御ユニットと、を備え、該制御ユニットは、該負荷電流値測定ユニットによって測定された該負荷電流値の単位時間あたりの変動量が予め設定された閾値を超える場合に該負荷電流値が不安定であると判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持するチャックテーブルと、
スピンドルと、該スピンドルの上端に接続されたスピンドルモータと、を有し、研削砥石を環状に配置した研削ホイールが該スピンドルの下端側に装着され、該スピンドルを回転させ回転移動する該研削砥石を該チャックテーブルに保持された該被加工物に接触させて該被加工物を研削する研削ユニットと、
該チャックテーブルと、該研削ユニットと、を相対的に接近及び離間する方向に移動させる研削送りユニットと、
該研削砥石が該被加工物に接触したことで上昇する該スピンドルモータの負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニットと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、
該制御ユニットは、該負荷電流値測定ユニットによって測定された該負荷電流値の単位時間あたりの変動量が予め設定された閾値を超える場合に該負荷電流値が不安定であると判定することを特徴とする研削装置。

【請求項2】

情報を表示する表示ユニットをさらに有し、
該制御ユニットは、該負荷電流値が不安定であると判定する場合に該表示ユニットに該負荷電流値が不安定であることを示すメッセージを表示することを特徴とする請求項１に記載の研削装置。

【請求項3】

該制御ユニットは、該負荷電流値測定ユニットによって測定された該負荷電流値の推移を示すグラフを作成するグラフ変換部を備え、該グラフ変換部によって作成された該負荷電流値の推移を示す該グラフを該表示ユニットに表示可能であることを特徴とする請求項２に記載の研削装置。

【請求項4】

該制御ユニットへの情報の入力に使用される入力ユニットをさらに有し、
該制御ユニットは、該研削ユニットによる該被加工物の研削の進行中に該入力ユニットによる該被加工物の研削に関する情報の入力を受け付け可能であり、該負荷電流値が不安定であると判定する場合に該被加工物の研削の進行中に入力された該被加工物の研削に関する該情報に基づいて研削条件を変更して研削を継続できることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェーハ等の板状の被加工物を研削して薄化する研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話やコンピュータ等の電子機器に使用されるデバイスチップは、複数のデバイスが表面に並べて配設されたウェーハを裏面側から研削して薄化し、デバイス毎にウェーハを分割することで形成される。ウェーハ等の被加工物の研削は、研削装置で実施される。研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルで保持された被加工物を研削する研削ユニットと、を備える。

【0003】

研削ユニットには、環状に配設された研削砥石を下面に備える研削ホイールが装着されている。研削ユニットは、研削ホイールを保持するホイールマウントを下端に備えるスピンドルを有し、スピンドルの上端にはスピンドルを回転させるスピンドルモータが接続されている。スピンドルモータを作動させてスピンドルを回転させると、研削ホイールが回転して研削砥石が円環状の軌道に沿って回転移動する。

【0004】

研削装置では、裏面側を上方に露出させた状態で被加工物をチャックテーブルで保持し、回転移動する研削砥石を被加工物の裏面側に接触させて該被加工物を研削する。ただし、研削装置では、研削工程を進める間に研削砥石に目詰まりや目潰れ等の不具合が生じて被加工物を正常に研削できない状態となることがある。そこで、このときにスピンドルモータの負荷電流値が上昇することを利用して負荷電流値が許容される上限値を超えたとき警報を発して作業者や管理者等に通知する研削装置が開発された（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１５７３８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、スピンドルモータの負荷電流値が許容される上限値を超えずに推移する場合においても、不適切な研削条件で被加工物の研削が実施されていると、安定的に研削が進行せず仕上がりの品質が低くなることがある。例えば、前例のない新たな被加工物の研削を開始するとき等には、複数の被加工物を準備してそれぞれ様々な研削条件で研削し、研削後の各被加工物の状態を評価し、各研削条件の良否を評価し、研削条件を選定する作業、すなわち、テスト加工が必要となる。

【0007】

テスト加工では、被加工物の研削が終了した後で被加工物の状態を評価しており、研削が不安定に進行していたことが後で判明する場合があった。しかしながら、研削が不安定に進行していることが研削の進行中に判明すれば、それ以上研削を続ける必要がなく、研削後に被加工物を検査する必要もなくなる。この場合、研削の進行中に研削条件を切り替えることができれば、次の研削条件を早期に評価することも可能となり、テスト加工で失われる被加工物の数も低減できる。

【0008】

さらに、研削装置で進行する被加工物の研削が不安定であることを研削の進行中に判定できれば、テスト加工ではない通常の研削工程における異常の検出にも有用である。すなわち、テスト加工に限らず、スピンドルモータの負荷電流値が許容される上限値を超えない場合においても、進行する研削が不安定であることを検知したいとの要望がある。

【0009】

本発明はかかる問題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、進行する研削が不安定である場合に、研削が不安定であると判定できる研削装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルと、該スピンドルの上端に接続されたスピンドルモータと、を有し、研削砥石を環状に配置した研削ホイールが該スピンドルの下端側に装着され、該スピンドルを回転させ回転移動する該研削砥石を該チャックテーブルに保持された該被加工物に接触させて該被加工物を研削する研削ユニットと、該チャックテーブルと、該研削ユニットと、を相対的に接近及び離間する方向に移動させる研削送りユニットと、該研削砥石が該被加工物に接触したことで上昇する該スピンドルモータの負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該制御ユニットは、該負荷電流値測定ユニットによって測定された該負荷電流値の単位時間あたりの変動量が予め設定された閾値を超える場合に該負荷電流値が不安定であると判定することを特徴とする研削装置が提供される。

【0011】

好ましくは、情報を表示する表示ユニットをさらに有し、該制御ユニットは、該負荷電流値が不安定であると判定する場合に該表示ユニットに該負荷電流値が不安定であることを示すメッセージを表示する。

【0012】

さらに、好ましくは、該制御ユニットは、該負荷電流値測定ユニットによって測定された該負荷電流値の推移を示すグラフを作成するグラフ変換部を備え、該グラフ変換部によって作成された該負荷電流値の推移を示す該グラフを該表示ユニットに表示可能である。

【0013】

また、好ましくは、該制御ユニットへの情報の入力に使用される入力ユニットをさらに有し、該制御ユニットは、該研削ユニットによる該被加工物の研削の進行中に該入力ユニットによる該被加工物の研削に関する情報の入力を受け付け可能であり、該負荷電流値が不安定であると判定する場合に該被加工物の研削の進行中に入力された該被加工物の研削に関する該情報に基づいて研削条件を変更して研削を継続できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一態様に係る研削装置は、下端側に研削ホイールが装着されたスピンドルの上端に接続されたスピンドルモータの負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニットを備える。そして、研削装置の制御ユニットは、負荷電流値測定ユニットで測定された負荷電流値の単位時間あたりの変動量を算出し、これが予め設定された閾値を超える場合に負荷電流値が不安定であると判定する。

【0015】

そのため、負荷電流値が許容される上限値を超えずに推移する場合においても、負荷電流値が不安定である場合にこれを検出できる。負荷電流値が不安定であると判定される場合、被加工物の研削が安定的に進行していないこととなるため、これを知った作業者等は研削の続行の要否を判定して、研削条件を変更することもできる。本発明の一態様に係る研削装置では、被加工物の研削が完了するのを待って被加工物の状態を確認する従来の方法とは異なり、研削の完了を待つことなく判定を実施できる。

【0016】

したがって、本発明の一態様によると、進行する研削が不安定である場合に、研削が不安定であると判定できる研削装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】研削装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】被加工物を研削する研削装置を模式的に示す断面図である。

【図3】図３（Ａ）は、研削が安定的に進行する場合における負荷電流値の推移を模式的に示すグラフであり、図３（Ｂ）は、進行する研削が不安定である場合における負荷電流値の推移を模式的に示すグラフである。

【図4】図４（Ａ）は、負荷電流値が不安定であるか否かを判定する際の研削装置の動作フローを示すフローチャートであり、図４（Ｂ）は、研削の進行中に研削条件を変更する際の研削装置の動作フローを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る研削装置は、板状の被加工物を研削して所定の厚さに薄化する。図１は、本実施形態に係る研削装置２を模式的に示す斜視図である。また、図２は、被加工物１を研削する研削装置２を模式的に示す断面図である。

【0019】

まず、研削装置２で研削される被加工物１について説明する。被加工物１は、シリコン等の材料で形成された円板状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面１ａ及び裏面１ｂを備える。被加工物１の表面１ａには、互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（不図示）が設定される。被加工物１の表面１ａの分割予定ラインで区画された各領域には、それぞれ、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス（不図示）が形成される。

【0020】

なお、被加工物１の材質、構造、大きさ、形状等に制限はない。例えば被加工物１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス（石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等）等でなる基板であってもよい。また、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１にはデバイスが形成されていなくてもよい。

【0021】

被加工物１の裏面１ｂ側を研削する際、表面１ａ側を保護するために被加工物１の径と同程度の径のテープ状の保護部材３が被加工物１の表面１ａ側に貼着される。被加工物１を裏面１ｂ側から研削して薄化し、被加工物１を分割予定ラインに沿って分割すると、デバイスをそれぞれ備える複数の薄型のチップ（デバイスチップ）が製造される。

【0022】

次に、研削装置２について説明する。研削装置２は、各構成要素を支持する略直方体状の基台４を有する。基台４の上面には、Ｙ軸方向に沿った凹部４ａが形成されている。凹部４ａには、被加工物を保持できるＹ軸方向に移動可能なチャックテーブル６と、チャックテーブル６を露出しながら凹部４ａの開口を覆う防塵防滴カバー４ｂと、が設けられる。

【0023】

図２では、防塵防滴カバー４ｂが省略されている。凹部４ａの内部には、チャックテーブル６を移動可能に支持するＹ軸移動機構８が配設されている。Ｙ軸移動機構８は、Ｙ軸方向に沿った一対のガイドレール１０と、該ガイドレール１０にスライド可能に支持された移動テーブル１２と、移動テーブル１２の下面設けられたナット部１４に螺合されたＹ軸方向に沿ったボールねじ１６と、を備える。ボールねじ１６の一端には、該ボールねじ１６を回転させるパルスモータ１８が接続されている。

【0024】

移動テーブル１２の上には、チャックテーブル６が配設されている。Ｙ軸移動機構８を作動させると、チャックテーブル６をＹ軸方向に沿って移動できる。チャックテーブル６
は、セラミックス製の枠体６ａを有する。枠体６ａ内には流路（不図示）が設けられており、この流路の一端はエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続している。

【0025】

枠体６ａは、円盤状の空間から成る凹部を上面側に有する。この凹部には略円盤状の多孔質プレート６ｂが固定されている。多孔質プレート６ｂは、平坦な円形の下面及び上面を有する。多孔質プレート６ｂの径は、被加工物１の径と略同一とされる。多孔質プレート６ｂの下面側には、枠体６ａの流路の他端が接続している。吸引源を動作させると、多孔質プレート６ｂの上面には負圧が生じて、被加工物１は、この上面で吸引されて保持される。それゆえ、チャックテーブル６の上面は、保持面６ｃとして機能する。

【0026】

チャックテーブル６の枠体６ａの下面側には、円盤状のテーブル基台６ｄが連結されている。このテーブル基台６ｄの下面中央にはスピンドル２０の上端が連結されており、スピンドル２０の下端はスピンドルハウジング２０ａに回転可能に収容されている。スピンドルハウジング２０ａには、スピンドル２０を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が設けられている。この回転駆動源を作動させることにより、チャックテーブル６は、保持面６ｃに垂直な回転軸の周りで回転する。

【0027】

研削装置２は、チャックテーブル６で保持された被加工物１を研削する研削ユニット２２と、研削ユニット２２を昇降させる研削送りユニット（昇降機構）２４と、を備える。研削送りユニット２４は、研削ユニット２２に代えてチャックテーブル６を昇降させてもよい。すなわち、研削送りユニット２４は、チャックテーブル６と、研削ユニット２２と、を相対的に接近及び離間する方向に移動させる。

【0028】

研削装置２の後方側には支持部２６が立設されており、この支持部２６により研削送りユニット２４を介して研削ユニット２２が支持されている。支持部２６の前面には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に沿った一対のガイドレール２８が設けられている。それぞれのガイドレール２８には、移動プレート３０がスライド可能に取り付けられている。

【0029】

移動プレート３０の裏面側（後面側）には、ナット部３２が設けられており、このナット部３２には、ガイドレール２８に平行なボールねじ３４が螺合されている。ボールねじ３４の一端部には、パルスモータ３６が連結されている。パルスモータ３６でボールねじ３４を回転させると、移動プレート３０は、ガイドレール２８に沿ってＺ軸方向に移動する。

【0030】

移動プレート３０の前面側には、研削ユニット２２が固定されている。移動プレート３０を移動させれば、研削ユニット２２はＺ軸方向（研削送り方向）に移動できる。研削ユニット２２は、切断された円筒状の保持部材３８を有する。保持部材３８は、移動プレート３０の前方側の表面に固定されている。

【0031】

保持部材３８の内側には、スピンドルハウジング４０が設けられている。スピンドルハウジング４０の下部には、ゴム等で形成された円環状の緩衝部材４２が設けられている。スピンドルハウジング４０は、緩衝部材４２を介して保持部材３８の底板に支持されている。

【0032】

スピンドルハウジング４０には、スピンドル４４の一部が回転可能な態様で収容されている。スピンドル４４の上端には、スピンドルモータ４１が連結されている。スピンドルモータ４１を動作させると、スピンドル４４は回転軸４６の周りに回転する。

【0033】

スピンドル４４の下端は、保持部材３８の底板よりも下方に位置している。スピンドル４４の下端には、円盤状のホイールマウント４８の上面側が連結されている。スピンドル４４の下端側には、ホイールマウント４８を介して円環状の研削ホイール５０が装着されている。

【0034】

研削ホイール５０は、円環状のホイール基台５２を有する。ホイール基台５２は、アルミニウム等の金属で形成され、被加工物１の径に対応する径とされる。このホイール基台５２の上面側がホイールマウント４８の下面側に連結される。つまり、研削ホイール５０は、ホイールマウント４８を介してスピンドル４４に装着される。

【0035】

ホイール基台５２の下面側には、環状に配置された研削砥石５４が設けられている。研削砥石５４は、例えば、ビトリファイドやレジノイド等の結合材に、ダイヤモンドやｃＢＮ（cubic boron nitride）等の砥粒を混合し、混合体を焼結することで形成されている。スピンドルモータ４１を作動させてスピンドル４４を回転軸４６の周りに回転させて研削ホイール５０を回転させると、研削砥石５４が円環軌道上を回転移動する。

【0036】

研削装置２で被加工物１を研削する際には、保護部材３を介して被加工物１をチャックテーブル６の保持面６ｃ上に載せ、チャックテーブル６で被加工物１を吸引保持し、被加工物１の被研削面となる裏面１ｂを上方に露出させる。そして、Ｙ軸移動機構８を作動させてチャックテーブル６を研削ユニット２２の下方に移動させる。

【0037】

その後、研削ホイール５０と、チャックテーブル６と、をそれぞれの回転軸の周りに回転させ、研削送りユニット２４を作動させて研削ユニット２２の下降を開始する。そして、円環軌道上を移動する研削砥石５４の下面が被加工物１の裏面１ｂに当たると、被加工物１の研削が始まる。研削装置２は、被加工物１の厚みを測定できる図示しない厚み測定ユニットを備え、厚み測定ユニットで被加工物１の厚みを監視しながら研削ユニット２２の下降を継続する。

【0038】

その後、被加工物１の厚みが所定の仕上げ厚みに達したときに研削ユニット２２の下降を終了し研削ユニット２２を上昇させる。すると、仕上げ厚みに薄化された被加工物１が得られる。

【0039】

なお、被加工物１を研削する間、被加工物１及び研削砥石５４との間の摩擦により摩擦熱が生じる。摩擦熱により被加工物１、研削砥石５４等の温度が変化すると、これらが熱膨張する等して所望の研削結果が得られないことがある。また、研削を実施する間、被加工物１及び研削砥石５４が消耗して加工屑が生じる。そこで、被加工物１の研削を実施する間、純水等で構成される研削液が被加工物１及び研削砥石５４に供給され、加工屑及び摩擦熱が研削液により除去される。

【0040】

研削装置２は、タッチパネル付きディスプレイ５８を外装に備える。タッチパネル付きディスプレイ５８は、入力ユニット（入力インタフェース）となるタッチパネルと、タッチパネルに重ねられた液晶パネル等の表示ユニットと、により構成される。タッチパネル付きディスプレイ５８は、表示ユニットとして機能して各種の情報を表示できるとともに、入力ユニットとして機能して後述の制御ユニット６０への各種の指令や情報の入力に使用される。

【0041】

研削砥石５４の表面では、結合材から適度に砥粒が露出している。被加工物１を研削砥石５４で研削する間、砥粒が消耗したり結合材から脱落したりして研削砥石５４の研削能力が低下することが考えられる。しかしながら、結合材も徐々に消耗して新しい砥粒が表面に次々に露出するため、研削砥石５４の研削能力は維持される。この作用は、自生発刃と呼ばれる。

【0042】

しかしながら、砥粒の間に加工屑が詰まる目詰まりや、結合材が予定より消耗せず表出した砥粒が削れる目潰れ等の不具合が生じて研削砥石５４の研削能力が低下し、研削砥石５４が被加工物１を正常に研削できない状態となることがある。研削砥石５４の研削能力が低下し始めると、研削砥石５４の回転駆動源となるスピンドルモータ４１の負荷電流値が上昇する。

【0043】

そこで、研削装置２は、スピンドルモータ４１の負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニット５６を備える。負荷電流値測定ユニット５６は、例えば、スピンドルモータ４１に接続された電源系に設けられた電流計である。そして、研削装置２では、スピンドルモータ４１の負荷電流値が負荷電流値測定ユニット５６により監視される。

【0044】

まず、研削砥石５４が被加工物１に接触して食いつき始めると、負荷電流値測定ユニット５６で測定される負荷電流値が上昇し、その後に負荷電流値が定常状態となる。そして、スピンドルモータ４１の負荷電流値が許容される上限値を超えたとき、研削砥石５４が適切な研削加工を続行できる状態でないと判定され、研削が自動停止される。

【0045】

しかしながら、スピンドルモータ４１の負荷電流値が許容される上限値を超えずに推移する場合においても、不適切な研削条件で被加工物１の研削が実施されていると、安定的に研削が進行せず仕上がりの品質が低くなることがある。

【0046】

また、研削装置２で研削されたことのない新たな被加工物１の研削を開始するとき等には、被加工物１を様々な研削条件で試しに研削し、研削後の被加工物１の状態を評価し、各研削条件の良否を評価し、研削が安定的に進む研削条件を特定する作業が必要となる。すなわち、テスト加工が必要となる。

【0047】

テスト加工では、被加工物１の研削が終了した後で被加工物１の状態を評価していたため、研削が不安定に進行していたことが後で判明する場合もあった。しかしながら、研削が安定的でないことを研削の進行中に判定できれば、それ以上研削を続ける必要も、研削後の被加工物１を検査する必要もなくなる。この場合、研削装置２で進行中の研削の研削条件を切り替えることができれば、新たな研削条件を早期に評価することも可能となり、テスト加工で失われる被加工物の数も低減できる。

【0048】

さらに、研削装置２で進行する被加工物１の研削が不安定であることを研削の進行中に判定できることは、テスト加工ではない通常の研削工程における異常の検出にも有用である。スピンドルモータ４１の負荷電流値が許容される上限値を超えない場合においても、進行する研削が不安定であることを検知したいとの要望がある。

【0049】

そこで、本実施形態に係る研削装置２では、負荷電流値測定ユニット５６で測定されるスピンドルモータ４１の負荷電流値を用いて、研削が安定的に進行しているか否かを判定する。以下、判定に寄与する構成を中心に研削装置２をさらに説明する。

【0050】

研削装置２は、制御ユニット６０を備える。制御ユニット６０は、研削装置２の各構成要素に接続されており、各構成要素を制御する機能を有する。制御ユニット６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット６０の機能が実現される。

【0051】

制御ユニット６０には、被加工物１を加工するための研削条件が予め入力され登録される。そして、制御ユニット６０は、研削条件に従って各構成要素を制御する。研削条件は、被加工物の種別や所望の加工結果に合わせて適宜設定される。そして、制御ユニット６０は、各構成要素から送られた情報を参照しつつ各構成要素を制御して被加工物１の研削を所定の手順で進行させる。

【0052】

換言すると、制御ユニット６０は、研削条件等が予め入力され登録された記憶部６２と、記憶部６２に登録された研削条件に従って各構成要素を制御して被加工物１の研削を遂行する研削制御部６４と、を備える。

【0053】

また、本実施形態に係る研削装置２の制御ユニット６０は、負荷電流値測定ユニット５６によって測定された負荷電流値が不安定であるか否かを判定し、被加工物１の研削が安定的に進行しているか否かを判定する機能を有する。換言すると、制御ユニット６０は、負荷電流値が不安定であるか否かを判定し、被加工物１の研削が安定的に進行しているか否かを判定する判定部６６を含む。

【0054】

例えば、制御ユニット６０（判定部６６）は、負荷電流値の単位時間あたりの変化量を評価し、これが予め設定された閾値を超える場合に負荷電流値が不安定であると判定する。ここで、被加工物１の研削が進行する際に負荷電流値測定ユニット５６で測定される負荷電流値の推移について説明する。

【0055】

図３（Ａ）は、被加工物１の研削が安定的に進行する間に観測される負荷電流値の推移の一例を模式的に示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は研削が開始されてからの経過時間を表し、縦軸が負荷電流値測定ユニット５６で測定されるスピンドルモータ４１の負荷電流値を表す。

【0056】

被加工物１の研削が実施される際には、まず、スピンドルモータ４１を作動させてスピンドル４４を回転させ、研削砥石５４の円環軌道上における回転移動を開始する。その後、研削送りユニット２４を作動させて研削ユニット２２の下降を開始する。そして、被加工物１の裏面１ｂに研削砥石５４が接触すると、スピンドルモータ４１の負荷電流値が上昇し始める。図３（Ａ）に示すグラフでは、被加工物１に研削砥石５４が接触する際の時間がＴ_０とされ、このときまでの負荷電流値がＩ_０とされる。

【0057】

研削砥石５４が被加工物１に接触して食いつき始めると、十数秒間にわたって負荷電流値が上昇し続ける。そして、研削が安定状態に移行する直前に負荷電流値の上昇が終了し、その後負荷電流値が僅かに低下して研削が安定状態に移行する。その後に研削が安定的に進行する場合、負荷電流値に緩やかな上昇がみられるものの大きな変動が確認されなくなる。

【0058】

図３（Ａ）のグラフで示される負荷電流値は、時間Ｔ_１以降が安定期となる。そこで、研削装置２では時間Ｔ_１以降に負荷電流値が監視され、制御ユニット６０（判定部６６）による判定が開始される。例えば、負荷電流値には許容される上限値（Ｉ_ＭＡＸ）が設定される。そして、負荷電流値がこの上限値を超えたとき、制御ユニット６０は研削砥石５４が正常な状態ではなく被加工物１の研削が不適切に進行していると判定し、被加工物１の研削を停止させる。

【0059】

また、スピンドルモータ４１の負荷電流値が許容される上限値（Ｉ_ＭＡＸ）を超えない場合においても、制御ユニット６０（判定部６６）は、負荷電流値が不安定であるか否かを判定する。ここで、負荷電流値が不安定であるか否かは、単位時間あたりの負荷電流値の変動量により評価される。

【0060】

例えば、負荷電流値測定ユニット５６は、スピンドルモータ４１の負荷電流値を０．１秒毎に測定して測定値を制御ユニット６０に送信する。そして、制御ユニット６０は、負荷電流値の１秒毎の平均値を時々刻々と算出し記憶部６２に記録していき、前後の平均値の差が所定の閾値を超えたときに負荷電流値が不安定であると判定する。

【0061】

より詳細には、被加工物１に研削砥石５４が接触したときに負荷電流値が８．０Ａ程度まで上昇し、その後７．５Ａで安定化するとき、負荷電流値の許容される上限値（Ｉ_ＭＡＸ）は１５Ａ程度に設定される。このとき、例えば、毎秒０．１Ａ以上０．３Ａ以下程度の負荷電流値の変動は許容される。その一方で、１秒あたりの負荷電流値の変動量が０．５Ａ以上となるとき、制御ユニット６０は負荷電流値が不安定であると判定する。すなわち、負荷電流値の単位時間あたりの変動量に設定される閾値は、例えば、０．５Ａである。

【0062】

ここで、閾値は、１秒あたりの負荷電流値の変動量に設定される必要はない。すなわち、数秒間の間に観測されるスピンドルモータ４１の負荷電流値の変動量に対しても許容される閾値が設定されてもよい。例えば、５秒あたりの負荷電流値の変動量の閾値として、１．０Ａが設定されてもよい。すなわち、毎秒の負荷電流値の変動量が許容範囲に収まる場合においても、負荷電流値が５秒間で１．０Ａを超えて変動した場合、制御ユニット６０は負荷電流値が不安定であると判定する。

【0063】

図３（Ｂ）は、負荷電流値測定ユニット５６で測定される負荷電流値が不安定である場合における負荷電流値の推移の一例を模式的に示すグラフである。例えば、時間Ｔ_１を過ぎて研削が進行する間に、比較的短い時間（ΔＴ_１）あたりの負荷電流値の変動量と、比較的長い時間（ΔＴ_２）あたりの負荷電流値の変動量と、が同時に評価される。そして、それぞれに設定された閾値のいずれかを超える量での負荷電流値の変動が確認されたとき、制御ユニット６０は負荷電流値が不安定であると判定するとよい。

【0064】

このように、研削装置２は、スピンドルモータ４１の負荷電流値が許容される上限値（Ｉ_ＭＡＸ）を超えていなくても、負荷電流値の変動量を評価することで進行する被加工物１の研削が不安定であるか否かを判定できる。そのため、例えば、適切な研削条件を探すためのテスト加工を実施する際に、負荷電流値が不安定であると判定されたときにそのまま研削を続行する必要がなく、他の検証対象となる研削条件に切り替えて研削を実施することもできる。

【0065】

そして、制御ユニット６０は、スピンドルモータ４１の負荷電流値が不安定であると判定する場合に研削装置２の使用者又は管理者等に所定の方法で判定の結果を伝達してもよい。例えば、図１に示すように制御ユニット６０は表示ユニットを制御する表示制御部６８を備え、表示制御部６８はタッチパネル付きディスプレイ５８に判定の結果を表示させる。すなわち、制御ユニット６０は、表示ユニットとして機能するタッチパネル付きディスプレイ５８で負荷電流値が不安定であることを示すメッセージを表示してもよい。

【0066】

また、制御ユニット６０は、他の方法で判定部６６による判定の結果を使用者等に伝達してもよい。例えば、研削装置２が警報音を発生させるスピーカーを有する場合、制御ユニット６０は判定の結果を示す警報音をスピーカーに発生させる。また、例えば、研削装置２が警報ランプを有する場合、制御ユニット６０は判定の結果を示す光を警報ランプに発生させる。すなわち、本実施形態に係る研削装置２では、判定部６６による判定の結果の報知方法は特に限定されない。

【0067】

また、制御ユニット６０の表示制御部６８は、判定部６６による判定の結果のみならず、スピンドルモータ４１の負荷電流値に関する情報を表示ユニットとして機能するタッチパネル付きディスプレイ５８に表示させてもよい。

【0068】

制御ユニット６０は、負荷電流値測定ユニット５６によって測定されたスピンドルモータ４１の負荷電流値の推移を示すグラフを作成するグラフ変換部７２をさらに備えることが好ましい。そして、制御ユニット６０の表示制御部６８は、グラフ変換部７２によって作成された負荷電流値の推移を示すグラフを表示ユニットに表示できるとよい。

【0069】

図３（Ａ）または図３（Ｂ）に示されるグラフは負荷電流値の推移を示すグラフの一例であり、タッチパネル付きディスプレイ５８には図３（Ａ）または図３（Ｂ）に示されたようなグラフが表示されるとよい。この場合、タッチパネル付きディスプレイ５８に表示されるグラフには、被加工物１の研削の進行にともなって推移するスピンドルモータ４１の負荷電流値が次々に反映されるとよく、ほぼリアルタイムでグラフが更新されることが好ましい。

【0070】

ここで、研削装置２において、被加工物１の適切な研削条件を選定するために様々な条件でテスト加工を実施している場合、判定部６６がスピンドルモータ４１の負荷電流値が不安定であると判定するとき、研削条件を変えずにそれ以上研削を続ける必要がない。本実施形態に係る研削装置２では、被加工物１の研削が完了し被加工物１を検査するのを待たずに判定部６６の判定結果に基づいて当該研削条件に見切りをつけられる。この場合、直ちに別の研削条件にてテスト加工を実施することが望まれる。

【0071】

そこで、本実施形態に係る研削装置２では、制御ユニット６０は、ある研削条件にて被加工物１の研削が進行する間に研削条件の変更の指令の入力を受け付け可能とする。例えば、制御ユニット６０は、入力ユニットとして機能するタッチパネル付きディスプレイ５８を利用して入力された指令を受け付ける入力制御部７０を備える。入力制御部７０は、研削条件に代表される被加工物１の研削に関する情報の入力を受け付け可能であり、研削ユニット２２による被加工物１の研削の進行中に当該情報の入力を受け付けできる。

【0072】

そして、研削装置２の使用者または管理者等は、制御ユニット６０の判定部６６がスピンドルモータ４１の負荷電流値が不安定であると判定する場合に、タッチパネル付きディスプレイ５８を利用して被加工物１の研削に関する情報として新しい研削条件を入力する。このとき、制御ユニット６０では、入力されたこの情報に基づく新しい研削条件を記憶部６２で記録するとともに、この新しい研削条件にて研削制御部６４により研削ユニット２２等を制御して研削条件を変更しつつ研削を継続する。

【0073】

さらに、変更した研削条件にて被加工物１の研削を進める間に判定部６６が再びスピンドルモータ４１の負荷電流値が不安定であると判定する場合、直ちにさらに新しい研削条件に切り替えて被加工物１の研削を継続可能である。すなわち、本実施形態に係る研削装置２では、最適な加工条件を探すために被加工物１のテスト加工を実施する場合に、見込みのない加工条件に早期に見切りをつけて次々に検証対象となる加工条件を検証できる。

【0074】

従来、検証対象となる加工条件の数だけ被加工物１を準備しテスト加工が繰り返されていた。これに対して本実施形態に係る研削装置２では、一つの被加工物１で複数の検証対象となる加工条件を評価できるため、テスト加工で消費される被加工物１の数を大幅に低減できる。その上、被加工物１の研削が完了した後に被加工物１を検査することなく、各加工条件の良否を評価できる。したがって、加工結果を評価する時間をも低減できる。

【0075】

最後に、本実施形態に係る研削装置２の動作フローを説明する。図４（Ａ）は、スピンドルモータ４１の負荷電流値が安定であるか否かを判定しつつ被加工物１を研削する研削装置２の動作フローを示すフローチャートである。

【0076】

研削装置２では、まず、チャックテーブル６に被加工物１を載せ、チャックテーブル６で被加工物１を吸引保持する。そして、チャックテーブル６を研削ユニット２２の下方に移動させる。次に、スピンドルモータ４１を作動させ、研削砥石５４を円環軌道上で回転移動させる。このとき、負荷電流値測定ユニット５６によりスピンドルモータ４１の負荷電流値の測定を開始する。

【0077】

そして、図示しない供給ノズルからの被加工物１または研削砥石５４に対する研削液の供給を開始し、研削送りユニット２４を作動させて研削ユニット２２の下降を開始する（Ｓ１０）。上方に露出した被加工物１の裏面１ｂに回転移動する研削砥石５４の下面が接触すると、被加工物１の研削が開始される（Ｓ２０）。

【0078】

このとき、図３（Ａ）等のグラフで説明したように、研削砥石５４が被加工物１に食いつくにつれ負荷電流値測定ユニット５６により測定されるスピンドルモータ４１の負荷電流値が上昇する。その後、負荷電流値はピークを過ぎて若干低下し、定常状態となる。このとき、負荷電流値測定ユニット５６を利用してスピンドルモータ４１の負荷電流値の監視を開始する（Ｓ３０）。

【0079】

そして、研削装置２の制御ユニット６０の判定部６６は、測定される負荷電流値が不安定であるか否かを判定する（Ｓ４０）。より詳細には、測定される負荷電流値の単位時間あたりの変動量が所定の閾値を超えていない場合、負荷電流値が不安定ではなく被加工物１の研削が適切に進行していると判定する。この場合、研削装置２は、被加工物１の研削をそのまま継続する。

【0080】

これに対して、制御ユニット６０の判定部６６は、測定される負荷電流値の単位時間あたりの変動量が所定の閾値を超えている場合、負荷電流値が不安定であると判定する。この場合、制御ユニット６０の表示制御部６８は、表示ユニットとして機能するタッチパネル付きディスプレイ５８に負荷電流値が不安定であることを示すメッセージを表示させる（Ｓ５０）。なお、この場合においても研削の停止が望まれるとは限らないため、特段の指令が入力されない限り、研削制御部６４は研削ユニット２２に研削を続行させるとよい。

【0081】

そして、制御ユニット６０は、図示しない厚み測定ユニットにより測定される被加工物１の厚みが所定の厚みに到達していないとき、被加工物１の研削を継続させつつ、スピンドルモータ４１の負荷電流値の監視を継続する。そして、被加工物１の厚みが所定の厚みに到達したとき、研削送りユニット２４による研削ユニット２２の下降を終了し、研削砥石５４による被加工物１の研削を終了する（Ｓ８０）。

【0082】

ここで、本実施形態に係る研削装置２では、研削ユニット２２の下降を開始し、研削砥石５４が被加工物１の裏面１ｂに接触して被加工物１の研削が開始された後、研削条件の変更が可能である。図４（Ｂ）は、被加工物１の研削の進行中に研削に関する情報が入力され研削条件を変更しつつ被加工物１の研削を継続する研削装置２の動作フローを示すフローチャートである。

【0083】

被加工物１の研削が進行する間にタッチパネル付きディスプレイ５８を利用した研削に関する情報の入力があるとき（Ｓ９０）、制御ユニット６０は当該情報を記憶部６２に記録するとともに、研削条件を変更して被加工物１の研削を続行する（Ｓ６０、Ｓ１００）。また、制御ユニット６０は、研削に関する情報の入力がない場合、そのままの研削条件で被加工物１の研削を続行する（Ｓ６０）。

【0084】

ここで、研削条件には、研削送りユニット２４による研削ユニット２２の下降速度（研削送り速度）、スピンドルモータ４１により回転する研削砥石５４の回転速度、及び、チャックテーブル６の回転速度等が主に含まれる。また、研削条件には、研削液の供給量、チャックテーブル６の回転軸の傾き角、及び、スピンドル４４の傾き角等が含まれてもよい。ただし、研削条件の項目は、これらに限定されない。

【0085】

そして、制御ユニット６０は、被加工物１の厚みが所定の厚みに到達していないとき、情報の入力を受け付けつつ被加工物１の研削を継続させる。その後、被加工物１の厚みが所定の厚みに到達したとき、研削送りユニット２４による研削ユニット２２の下降を終了し、研削砥石５４による被加工物１の研削を終了する（Ｓ８０）。

【0086】

以上に説明する通り、本実施形態に係る研削装置２の制御ユニット６０は、負荷電流値測定ユニット５６で測定されたスピンドルモータ４１の負荷電流値の単位時間あたりの変動量を算出する。そして、これが予め設定された閾値を超える場合に負荷電流値が不安定であると判定する。

【0087】

そのため、負荷電流値が許容される上限値を超えずに推移する場合においても、負荷電流値が不安定である場合にこれを検出できる。負荷電流値が不安定であると判定される場合、被加工物１の研削が安定的に進行していないこととなるため、これを知った作業者等は研削の続行の要否を判定して、研削条件を変更することもできる。

【0088】

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、研削装置２が一つの研削ユニット２２及びチャックテーブル６を備え、一つの被加工物１を研削する場合について説明した。しかしながら、本実施形態に係る研削装置２はこれに限定されない。

【0089】

すなわち、本発明の一態様に係る研削装置２は、２以上の研削ユニット２２及びチャックテーブル６を備えてもよく、同時に２以上の被加工物１を研削してもよい。この場合、各研削ユニット２２のスピンドルモータ４１に負荷電流値測定ユニット５６が接続され、それぞれの負荷電流値が不安定となるか否かが監視される。

【0090】

また、上記実施形態では、スピンドルモータ４１の負荷電流値が不安定であるときに研削装置２の使用者等が研削に関する情報を制御ユニット６０に入力して研削条件を変更する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、本発明の一態様に係る研削装置２は、スピンドルモータ４１の負荷電流値が不安定であると判定されないときでも制御ユニット６０が該情報の入力を受け付け可能でもよく、研削条件の変更が可能でもよい。

【0091】

例えば、判定部６６により負荷電流値が不安定であると判定されない場合において、タッチパネル付きディスプレイ５８に表示されたスピンドルモータ４１の負荷電流値の推移を示すグラフを見る作業者等が研削条件の変更を望む場合がある。経験等に基づいて作業者が研削条件の変更の必要性を認識する場合に、本発明の一態様に係る研削装置２は研削条件の変更が可能でもよい。

【0092】

その他、上述した実施形態や変形例等にかかる構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

【符号の説明】

【0093】

１ 被加工物
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 保護部材
２ 研削装置
４ 基台
４ａ 凹部
４ｂ 防塵防滴カバー
６ チャックテーブル
６ａ 枠体
６ｂ 多孔質プレート
６ｃ 保持面
６ｄ テーブル基台
８ Ｙ軸移動機構
１０ ガイドレール
１２ 移動テーブル
１４ ナット部
１６ ボールねじ
１８ パルスモータ
２０ スピンドル
２０ａ スピンドルハウジング
２２ 研削ユニット
２４ 研削送りユニット
２６ 支持部
２８ ガイドレール
３０ 移動プレート
３２ ナット部
３４ ボールねじ
３６ パルスモータ
３８ 保持部材
４０ スピンドルハウジング
４１ スピンドルモータ
４２ 緩衝部材
４４ スピンドル
４６ 回転軸
４８ ホイールマウント
５０ 研削ホイール
５２ ホイール基台
５４ 研削砥石
５６ 負荷電流値測定ユニット
５８ タッチパネル付きディスプレイ
６０ 制御ユニット
６２ 記憶部
６４ 研削制御部
６６ 判定部
６８ 表示制御部
７０ 入力制御部
７２ グラフ変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】