JPH0947964A - 研削方法および研削加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 より簡単でかつ少量の研削液でも確実に研削
点に研削液を供給し、最適の研削を可能とする、研削方
法および研削加工装置を提供する。 【解決手段】 ノズル３から研削液５を研削点４に供給
しながら砥石１で被削材２を研削する研削加工装置にお
いて、該ノズル先端形状が砥石外周形状を転写した形状
であることを特徴とする研削加工装置、および、ノズル
から研削液を研削点に供給しながら砥石で被削材を研削
する方法において、該ノズルの先端形状が砥石の表面形
状を転写したものを用い、該ノズルの先端部を砥石表面
に密着させて研削液を供給しながら被削材を研削する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削技術における
研削液の供給に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】砥石を用いて被削材を研削する場合、研
削点（砥石と被削材の接触点）の摩擦を減少させ、かつ
切り屑の逃げをよくし、切り屑が砥粒切刃に溶着又は付
着するのを防止する等の必要性から、研削においては、
研削液が研削点に確実に供給されていることが必要であ
る。従って、従来、砥石を用いる研削加工における研削
液の供給手段としては、図１（ａ）に示すように、砥石
１や被削材２との接触による干渉を避けるために、適当
な距離を離したノズル３の先から研削点４に向け、研削
液５を飛ばすようにする方法が一般に行われている。し
かしこの方法では、砥石１が高速で回転しているので、
その外周表面上では空気流の層（空気層）が生じてお
り、研削液５の研削点４への到達が阻害される。そのた
め、大量の研削液を高圧で研削点に向けて噴射せざるを
得ないのが現状であった。また、砥石や被削材あるいは
ノズル等の形態によっては、ノズルと研削点の間を回転
中に被削材の一部が通過するため、その間は研削点に研
削液が届くのが完全に阻害されたり、研削液の飛散が発
生していた。

【０００３】このような問題点を解決する手段として、
明治大学の横川氏らによるいわゆる「巻つけノズル」が
あるが（「研削加工のすすめ方」工業調査会刊，特公昭
62-43834号参照）、この装置は、砥石表面の空気層を遮
断する邪魔板と、砥石の表面を覆う囲板と、研削液の流
出厚さを決定する調整板とよりなるボックス型包囲体と
して構成されるため、ノズルの形状が大きくなり易く、
既存の機械に取りつけるのが困難な場合があり、また砥
石の厚み方向に関して起伏の大きい形状の砥石（例えば
総型砥石）の場合に、砥石とノズル先端との間隔が大き
くなり、研削液の供給量が多くなり易いという問題があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みなされたもので、より簡単でかつ少量の研
削液でも確実に研削点に研削液を供給し、最適の研削を
可能とする研削方法および研削加工装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、ノズルから研削液を研削点に供給しな
がら砥石で被削材を研削する研削加工装置において、該
ノズル先端形状が砥石外周形状を転写した形状であるこ
とを特徴とする研削加工装置、およびノズルから研削液
を研削点に供給しながら砥石で被削材を研削する研削加
工において、該ノズル先端形状が砥石外周形状を転写し
た形状であることを特徴とする研削加工で用いられる研
削液供給装置である。そして、ここで用いられるノズル
の全部または先端部は被削性の良いカーボン，樹脂，合
金等の材質から成るのが好ましい。また、ノズルから研
削液を研削点に供給しながら砥石で被削材を研削する本
発明の方法において、該ノズルの先端形状が砥石の表面
形状を転写したものを用い、該ノズルの先端部を砥石表
面に密着させて研削液を供給しながら被削材を研削する
方法、およびノズルから研削液を研削点に供給しながら
砥石で被削材を研削する方法において、被削材の研削を
開始する前に、該ノズルの先端部を砥石の表面に押しつ
けてノズル先端部を研削し、砥石の表面形状をノズル先
端に転写し、ノズルをこの位置で固定若しくはノズル先
端が砥石と接触しなくなるまで僅かに後退させて固定し
たのち、前記砥石の表面形状を転写したノズルから研削
液を供給しながら被削材を研削する方法をも要旨とす
る。

【０００６】以下、これをさらに詳述する。ノズルから
研削液を研削点に供給しながら砥石で被削材を研削する
場合において、砥石の高速回転による空気層の影響を避
け、研削液を研削点に確実に供給するためには、出来る
だけノズルの先端を研削点に近づければよい。しかし、
現実にはノズル自身が有限の大きさを持っており、ノズ
ル先端が被削材や砥石と接触して干渉しないよう一定の
間隔を保たざるを得ない（図１（ａ）参照）。また、被
削材の外周形状が円弧状でない場合は、さらにこの間隔
を広げなければならなくなる。一方、図１（ｂ）に示す
ように、研削点の手前の砥石表面に沿って研削液を供給
することが考えられるが、研削点からの距離が離れてい
るので研削液が研削点に到達する前に跳ね返され、研削
点に到達する研削液の供給効率が悪くなる。従って、研
削液は、出来るだけ砥石表面に近接して供給する必要が
あるが、この場合も余り砥石にノズルを近づけると、ノ
ズルが砥石と接触してしまう。

【０００７】そこで、本発明においては、研削点の手前
の所定の距離を有する砥石表面から研削液を供給するこ
とによって、研削点における被削材や砥石とノズル先端
との干渉を避けると共に、ノズルの先端部を砥石表面に
極めて密着させて研削液を供給することによって、砥石
の高速回転によって生じる空気層の内側に研削液を供給
し、研削液が研削点まで振り飛ばされることなく、効率
よくかつ確実に到達できるようにしたのである。このよ
うな砥石表面に極めて密着させて研削液を供給する方法
および装置として、本発明者らは一旦研削液供給ノズル
の先端を砥石で研削し、砥石の表面形状をノズル先端に
転写し、この転写された先端形状をもつノズルから研削
液を供給しつつ研削を行うことを発想し、本発明を完成
するにいたった。

【０００８】すなわち本発明においては、被削材の研削
を開始する前に、研削液を供給するノズルの先端部を砥
石の表面に押しつけノズル先端を研削し、砥石の表面形
状をノズル先端に転写し、ノズルをこの位置で固定若し
くはノズル先端が砥石と僅かに接触しなくなるまで後退
させて固定したのち、この砥石の表面形状が転写された
ノズルから研削液を供給しながら被削材を研削するので
ある。

【０００９】このように、砥石の表面形状をノズルに転
写すれば、砥石とノズルの間隔を最小にする事をができ
る。ノズル先端を研削し転写終了時の位置に固定若しく
はノズル先端が砥石と接触しなくなるまで後退させて固
定すると、理論的にはその後のノズル先端と砥石の間隔
は「砥石の振れ」＋「砥石表面粗さ」となり、最小のも
のとなる。このような最小の間隔から研削液を出すの
で、研削液は砥石の回転により生じる空気層の表面で跳
ね返されることなく、その内側に入り込み、従って研削
点をめがけて高圧、多量の研削液を直接飛ばす必要はな
い。このため研削点の手前、たとえば砥石の中心から90
°の砥石表面の位置にノズル先端部を固定して研削液を
供給しても供給効率はほとんど低下せず、かつこのよう
にすれば被削材や砥石との干渉の問題を考える必要もな
い。また、最小の間隔となるよう密着して研削液を供給
するので、研削液量を非常に少なく、従来の１／２から
１／２０程度にすることができる。さらに本発明のノズ
ルは、砥石表面形状を転写するものであるから、原則と
してどのような表面形状の砥石およびノズルにも簡単に
適用することができ、砥石表面に密着して研削液を供給
することができる。また、砥石の摩耗等によりノズルと
砥石の間隔が開いた場合は、ノズルを砥石側に移動させ
ることによって簡単に修正することができる。逆に被削
材の送り量が大きく、研削速度の速い重研削をする場合
のように、より多くの研削液が必要な時は、ノズルを若
干後退させノズル先端と砥石との間隔を広げることで簡
単に調整することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図２は本発明の装置の概略を示すも
のである。この研削加工装置においては、ノズル３から
研削液を研削点４に供給しながら砥石１で被削材２を研
削する。ノズルは研削液供給装置を構成し、研削液供給
管６を通して先端の供給口７より研削液５が供給できる
ようになっている。ノズル形状は、物理的に他の装置部
位と干渉しなければどのようなものであってもよいが、
材質はカ−ボン，樹脂，快削性の高い合金等、被削性の
よい材料を使う必要がある。なぜならば、バリ等の発生
を防止し転写精度を上げ、転写する時間を短縮し、砥石
に損壊や摩耗等の無駄の発生を防止する必要があるから
である。本発明においては、ノズル先端に砥石表面形状
を転写するので、基本的にはどのような表面形状をもっ
た砥石にも応用が可能で、その砥石表面に密着して研削
液を供給することができる。図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）
に種々の砥石表面形状とこれを転写したノズル先端との
拡大断面図を示しておいた。砥石１に対するノズル３の
位置は、被削材２や砥石１と干渉してしまうほどノズル
先端を研削点４に近付ける必要はなく、研削点４の手
前、例えばθ＝10〜 120°の位置で固定すればよい。

【００１１】このような装置によって、本発明の方法を
実施するには、まず被削材２の研削を開始する前に、予
めノズル３の先端部を砥石１の表面に押しつけ、ノズル
先端を研削し、砥石１の表面形状をノズル先端に転写し
ておく。ノズル３はその全部または先端部がカーボン等
の被削性の良い材料で作られているので、砥石表面形状
は簡単に転写される。ノズル先端部の研削量は、研削液
供給口７の一部または全部が砥石表面と接触するまで行
えば良い。それ以上の研削はノズル材料の無駄となるだ
けであるので、ノズル３をこの位置で固定ネジ８により
固定若しくはノズル先端が砥石１と僅かに接触しなくな
るまで後退させて固定ネジ８により固定する。こうし
て、砥石１の表面形状を転写したノズル３およびこのよ
うなノズルを具備する研削装置、研削液供給装置を作製
することができる。そして、この砥石１の表面形状を転
写したノズル３から研削液５を砥石表面に密着して供給
しながら被削材２を研削する。

【００１２】本発明の研削加工装置および研削方法によ
れば、ノズル先端と砥石の間隔を最小に保つことが容易
にでき、ノズルと砥石の隙間から少量の研削液の供給で
砥石表面に薄く研削液が均一に分布した状態を得ること
ができる。従って、研削液消費量を低減すると同時に、
研削液の飛散も少なくて済み、装置や環境の汚染を改善
する。よって、従来の研削液の供給方法に対し、研削液
の作製装置，供給装置，回収装置，濾過設備などがいず
れも小型化でき、研削液の供給コストが低減できる。
尚、本発明は前記実施態様に限定されるものではなく、
種々のノズル形状にも応用できることは言うまでもな
い。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を示す。 （実施例１）本発明により、シリコン単結晶ウェーハ
（ 150mmφ）の外周研削を行った。砥石はメタルボンド
−ダイヤモンド製の外形 200mmφ，厚さ14mm（うち砥石
部幅10mm），表面形状は図３（ａ）に示したタイプのも
のを用いた。ノズルは黒鉛材で幅12mm，厚さ 8mmの角柱
状のものを使用し、３mmφの研削液供給管を具備してい
る。ノズル先端位置は砥石における研削点の手前45°の
位置とした。ウェーハの外周研削を行う前に、ノズル先
端を砥石に押しつけ、研削液供給口が砥石表面に接触す
るまでノズル先端を研削することによって、砥石表面形
状をノズル先端に転写した。次に、転写が終了した位置
でそのままノズルを固定し、ウェーハの外周研削を開始
した。研削液の供給速度は400 cc／mim とし、従来の約
2000cc／mim に対し約１／５とした。その結果、研削液
の供給量を大幅に少なくしているにもかかわらず、きわ
めて良好な研削ができ、被削材たるウェーハの仕上り面
も滑らかであった。また砥石の摩耗度も従来と変わりな
く、研削液の飛散による装置や環境の汚染も従来に対し
著しく改善された。

【００１４】（実施例２）研削液の供給速度をさらに10
0 cc／min とし、従来に対し１／２０とした他は実施例
１と同様にして研削を行った。その結果、実施例１と変
わりはなく、研削液の不足による目詰まり等の問題が発
生することもなく、良好な研削を行なうことができた。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルから研削液を研
削点に供給しながら砥石で被削材を研削する場合におい
て、容易に研削液消費量を従来の１／２から１／２０程
度に低減することができる。しかも、これに伴う砥石寿
命の低減も認められず、研削液の飛散も少なくされる。
従って、従来の研削液の供給方法に対し、研削液の作製
装置，供給装置，回収装置，濾過設備などがいずれも小
型化でき、研削液の供給コストが低減できる。また、余
分な研削液を供給しないために研削液の飛散が少なくな
り装置汚れに伴う維持管理が容易になる。さらに本発明
は小型のノズル形態で実施可能であるため、従来型のノ
ズルを使用している研削加工装置に簡単な改造で適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の研削加工装置の概略の概念図である。 （ａ）研削液を飛ばす場合 （ｂ）研削液を砥石表面に
供給する場合

【図２】 本発明の装置の概略図である。

【図３】 （ａ）〜（ｃ）は種々の砥石表面形状とこれ
を転写したノズル先端との様子を示した拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 砥石 ２ 被削材 ３ ノズル ４ 研削点 ５ 研削液 ６ 研削液供給管 ７ 研削液供給口 ８ ノズル固定ネジ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから研削液を研削点に供給しなが
   ら砥石で被削材を研削する研削加工装置において、該ノ
   ズル先端形状が砥石外周形状を転写した形状であること
   を特徴とする研削加工装置。
2. 【請求項２】 ノズルから研削液を研削点に供給しなが
   ら砥石で被削材を研削する研削加工において、該ノズル
   先端形状が砥石外周形状を転写した形状であることを特
   徴とする研削加工で用いられる研削液供給装置。
3. 【請求項３】 ノズルの全部または先端部が被削性の良
   いカーボン，樹脂，合金から成る請求項１または請求項
   ２記載の装置。
4. 【請求項４】 ノズルから研削液を研削点に供給しなが
   ら砥石で被削材を研削する方法において、該ノズルの先
   端形状が砥石の表面形状を転写したものを用い、該ノズ
   ルの先端部を砥石表面に密着させて研削液を供給しなが
   ら被削材を研削する方法。
5. 【請求項５】 ノズルから研削液を研削点に供給しなが
   ら砥石で被削材を研削する方法において、被削材の研削
   を開始する前に、該ノズルの先端部を砥石の表面に押し
   つけてノズル先端部を研削し、砥石の表面形状をノズル
   先端に転写し、ノズルをこの位置で固定若しくはノズル
   先端が砥石と接触しなくなるまで僅かに後退させて固定
   したのち、前記砥石の表面形状を転写したノズルから研
   削液を供給しながら被削材を研削する方法。