CN114102308A - 主轴单元和加工装置 - Google Patents
主轴单元和加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114102308A CN114102308A CN202110953028.7A CN202110953028A CN114102308A CN 114102308 A CN114102308 A CN 114102308A CN 202110953028 A CN202110953028 A CN 202110953028A CN 114102308 A CN114102308 A CN 114102308A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spindle
- main shaft
- unit
- gap
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
- B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
- B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
- B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/08—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving liquid or pneumatic means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
- B23Q5/10—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by electrical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
- B24B41/047—Grinding heads for working on plane surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
- B24B41/068—Table-like supports for panels, sheets or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
- B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
- B24B47/12—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by mechanical gearing or electric power
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
- B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0662—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load
- F16C32/067—Details of hydrostatic bearings independent of fluid supply or direction of load of bearings adjustable for aligning, positioning, wear or play
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Turning (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
Abstract
本发明提供主轴单元和加工装置,该主轴单元具有即使在发生热变形那样的状况下也能够使主轴连续地旋转并且对载荷的耐性也优异的空气轴承。该主轴单元包含主轴和主轴壳体,该主轴在前端安装加工器具,该主轴壳体具有通过空气以非接触的方式将该主轴支承为能够旋转的推力轴承和径向轴承,该推力轴承具有:空气提供部,其向与该主轴的轴向垂直的方向的该主轴的外侧面与该主轴壳体的内侧面之间的间隙提供空气;以及调整部,其能够调整该间隙的与该主轴的外侧面垂直的方向上的距离。
Description
技术领域
本发明涉及主轴单元和加工装置。
背景技术
对卡盘工作台所保持的晶片进行磨削加工的磨削装置具有包含主轴的主轴单元。在该磨削装置中,配置有环状的磨削磨具的磨削磨轮安装于主轴的前端。利用通过使主轴旋转而进行旋转的磨削磨具对晶片进行磨削。
如专利文献1所公开的那样,主轴单元具有:主轴壳体,其形成间隙而围绕主轴的外周面;以及空气提供部,其向间隙提供空气。使间隙充满空气并进行加压,由此形成空气轴承。
另外,关于主轴,如专利文献2所公开的那样,通过测量间隙的空气的压力,能够测量施加于磨削磨具的载荷。
专利文献1:日本特开平11-132232号公报
专利文献2:日本特开2008-049445号公报
在上述那样的主轴单元中,将安装于主轴的前端的磨削磨轮的磨削磨具按压于晶片而对晶片进行磨削,通过该磨削加工,会向使主轴倾斜的方向施加载荷,为了抑制主轴由于该载荷而倾斜,将间隙缩窄。即,通过提高提供至窄间隙的空气的压力,形成当磨削磨具承受载荷时主轴不会倾斜那样的耐受磨削载荷的高载荷耐性(高刚性)的空气轴承。
但是,由于间隙窄,因此在装置的启动初期,由于用于形成空气轴承的空气的提供、冷却水的通水等,有时壳体或主轴发生热变形。在该情况下,产生主轴与壳体接触的接触部位,当使主轴旋转时,有时该接触部位摩擦而形成凹凸,主轴变得无法旋转。
发明内容
由此,本发明的目的在于提供主轴单元,其具有即使在发生热变形那样的状况下也能够使主轴连续地旋转并且对载荷的耐性也优异的空气轴承。
根据本发明的一个方式,提供主轴单元,其中,该主轴单元包含:主轴,其在前端安装加工器具;以及主轴壳体,其具有通过空气以非接触的方式将该主轴支承为能够旋转的推力轴承和径向轴承,该推力轴承具有:空气提供部,其向与该主轴的轴向垂直的方向的该主轴的外侧面与该主轴壳体的内侧面之间的间隙提供空气;以及调整部,其能够调整该间隙的与该主轴的外侧面垂直的方向上的距离。
优选该调整部具有压电致动器,该压电致动器配置于该主轴而使形成该推力轴承的该主轴的外侧面在该主轴的轴向上移动。另外,优选该调整部具有压电致动器,该压电致动器配置于该主轴壳体而使形成该推力轴承的该主轴壳体的内侧面在该主轴的轴向上移动。
根据本发明的另一方式,提供加工装置,其通过加工器具对被加工物进行加工,其中,该加工装置具有:主轴单元,其包含主轴和主轴壳体,该主轴在前端安装该加工器具,该主轴壳体具有通过空气以非接触的方式将该主轴支承为能够旋转的推力轴承和径向轴承;保持单元,其对被加工物进行保持;压力测量部,其对空气的压力进行测量;以及电压控制部,其对直流电力的电压进行控制,该推力轴承具有:空气提供部,其向与该主轴的轴向垂直的方向的该主轴的外侧面与该主轴壳体的内侧面之间的间隙提供空气;以及调整部,其包含能够调整该间隙的与该主轴的外侧面垂直的方向上的距离的压电致动器,该压力测量部对形成有该推力轴承的该间隙的空气的压力进行测量,该电压控制部对提供至该压电致动器的直流电力的电压进行控制,以调整该间隙的距离,使得该压力测量部所测量的压力值成为预先设定的值。
优选该调整部具有该压电致动器,该压电致动器配置于该主轴而使形成该推力轴承的该主轴的外侧面在该主轴的轴向上移动。另外,优选该调整部具有该压电致动器,该压电致动器配置于该主轴壳体而使形成该推力轴承的该主轴壳体的内侧面在该主轴的轴向上移动。
在本发明的各方式的主轴单元中,能够通过调整部调整与主轴的轴向垂直的方向的主轴的外侧面与主轴壳体的内侧面之间的间隙(推力间隙)的距离。因此,例如能够在主轴的温度稳定前的怠速时使推力间隙扩大。因此,能够抑制在怠速时热变形的主轴与主轴壳体接触那样的情况的发生。因此,能够使主轴连续地旋转。
另外,在该主轴单元中,能够通过调整部在磨削加工时使推力间隙变窄而成为通常的距离。因此,能够实现高载荷耐性(高刚性)的推力轴承。
附图说明
图1是示出磨削装置的结构的立体图。
图2是示出主轴单元的结构的图。
图3是示出调整部的结构的图。
图4是示出主轴单元的其他结构的图。
图5是示出调整部的其他结构的图。
标号说明
1:磨削装置;10:基台;11:柱;31:卡盘工作台;32:保持面;50:磨削进给机构;78:主轴单元;70:磨削单元;71:主轴壳体;74:磨轮安装座;75:磨削磨轮;76:磨轮基台;77:磨削磨具;72:主轴;81:第1圆板部;82:第2圆板部;83:圆板部表面;84:径向侧面;73:旋转电动机;85:转子;86:定子;87:冷却夹套;88:冷却水路;91:环状部;92:环状部表面;93:径向侧空气喷出口;95:推力凹部;96:底面;97:侧面;110:空气提供源;111:空气提供路;115:压力元件;116:压力测量部;120:调整部;121:压电致动器;125:密封材料;122:可动部;124:可动部表面;123:推力侧空气喷出口;130:磨削水源;131:磨削水导入路;132:磨削水路;140:直流电源;141:电压控制部;142:电力线;143:电力线;145:第2接点;146:第1接点;150:调整部;151:推力凹部;152:底面;153:侧面;300:径向间隙;301:推力间隙。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示,本实施方式的磨削装置1是加工装置的一例,是用于对作为被加工物的晶片100进行磨削的装置。晶片100例如是半导体晶片。
磨削装置1具有长方体状的基台10和向上方延伸的柱11。
在基台10的上表面侧设置有开口部13。并且,在开口部13内配置有作为保持单元的卡盘工作台31。卡盘工作台31具有对晶片100进行保持的保持面32。
卡盘工作台31的保持面32由多孔材料构成,与吸引源(未图示)连通,由此对晶片100进行吸引保持。即,卡盘工作台31通过保持面32对晶片100进行保持。
另外,卡盘工作台31通过设置于下方的未图示的支承部件能够在利用保持面32保持着晶片100的状态下以通过保持面32的中心且沿Z轴方向延伸的工作台中心轴为中心而旋转。因此,晶片100保持于保持面32而以保持面32的中心为旋转轴进行旋转。
在卡盘工作台31的周围设置有与卡盘工作台31一起沿着Y轴方向移动的罩板39。另外,在罩板39上连结有在Y轴方向上伸缩的折皱12。并且,在卡盘工作台31的下方配设有未图示的Y轴方向移动机构。Y轴方向移动机构使卡盘工作台31沿着Y轴方向移动。
在本实施方式中,大致而言,卡盘工作台31通过Y轴方向移动机构沿着Y轴方向在用于将晶片100载置于保持面32的前方(-Y方向侧)的载置位置与对晶片100进行磨削的后方(+Y方向侧)的磨削位置之间移动。
另外,如图1所示,在基台10上的后方(+Y方向侧)竖立设置有柱11。在柱11的前表面上设置有对晶片100进行磨削的磨削单元70以及磨削进给机构50。
磨削进给机构50使卡盘工作台31和磨削单元70在与保持面32垂直的Z轴方向(磨削进给方向)上相对地移动。在本实施方式中,磨削进给机构50构成为使磨削单元70相对于卡盘工作台31在Z轴方向上移动。
磨削进给机构50具有:与Z轴方向平行的一对Z轴导轨51;在该Z轴导轨51上滑动的Z轴移动工作台53;与Z轴导轨51平行的Z轴滚珠丝杠52;Z轴电动机54;以及安装于Z轴移动工作台53的前表面(正面)的支承壳体56。支承壳体56对磨削单元70进行支承。
Z轴移动工作台53设置成能够在Z轴导轨51上滑动。在Z轴移动工作台53的后表面侧(背面侧)固定有未图示的螺母部。在该螺母部中螺合有Z轴滚珠丝杠52。Z轴电动机54与Z轴滚珠丝杠52的一个端部连结。
在磨削进给机构50中,Z轴电动机54使Z轴滚珠丝杠52旋转,由此Z轴移动工作台53沿着Z轴导轨51在Z轴方向上移动。由此,安装于Z轴移动工作台53的支承壳体56和支承于支承壳体56的磨削单元70也与Z轴移动工作台53一起在Z轴方向上移动。
磨削单元70具有包含主轴壳体71、主轴72和旋转电动机73的主轴单元78。主轴单元78固定于支承壳体56。
主轴壳体71按照沿Z轴方向延伸的方式保持于支承壳体56。主轴72按照与卡盘工作台31的保持面32垂直的方式沿Z轴方向延伸,被主轴壳体71支承为能够旋转。旋转电动机73与主轴72的上端侧连结。通过该旋转电动机73,主轴72以沿Z轴方向延伸的旋转轴为中心而旋转。
磨削单元70还具有安装于主轴72的下端部的磨轮安装座74和支承于磨轮安装座74的磨削磨轮75。
磨轮安装座74形成为圆板状,固定于主轴72的下端部(前端部)。磨轮安装座74对磨削磨轮75进行支承。
磨削磨轮75形成为外径具有与磨轮安装座74的外径大致相同的直径。磨削磨轮75包含由金属材料形成的圆环状的磨轮基台(环状基台)76。在磨轮基台76的下表面上沿着整个圆周固定有作为加工器具的一例的磨削磨具77。
磨削磨具77形成为环状,以通过该磨削磨具77的中心且沿Z轴方向延伸的旋转轴为中心,借助主轴72、磨轮安装座74和磨轮基台76而通过旋转电动机73进行旋转,对配置于磨削位置的卡盘工作台31所保持的晶片100进行磨削。
这样,在磨削装置1中,磨削磨具77借助磨轮安装座74和磨轮基台76而安装于主轴72的前端。并且,在主轴单元78中,将在前端安装有磨削磨具77的主轴72支承为能够旋转。磨削装置1使这样的主轴72旋转而通过磨削磨具77对作为被加工物的晶片100进行加工。
接着,对本实施方式的主轴单元78进行更详细的说明。
如图2所示,主轴单元78具有:直立姿势的主轴72;覆盖主轴72且支承主轴72的主轴壳体71;覆盖主轴72的下端部分的主轴罩66;以及使主轴72旋转驱动的旋转电动机73。
主轴72沿Z轴方向延伸。在主轴72的中间部分形成有大直径的第1圆板部81。另外,在主轴72的下端部分也形成有大直径的第2圆板部82。
在主轴72的上端连结有旋转电动机73。旋转电动机73具有设置于主轴72的上端部分的转子85和定子86。对定子86施加规定的电压,由此转子85进行旋转,主轴72以轴心为中心而旋转。
另外,定子86隔着冷却夹套87而设置于主轴壳体71的内周面上。在冷却夹套87内形成有大量的冷却水路88。通过这些冷却水路88对旋转电动机73进行冷却。
在主轴壳体71中的主轴72的上端附近设置有旋转检测传感器89。旋转检测传感器89设置成能够与安装在主轴72的上端的被检测部90对置。旋转检测传感器89构成为对被检测部90的旋转移动进行检测,由此对主轴72的旋转进行检测。
在主轴72的前端(下端)连结有上述的磨轮安装座74。在磨轮安装座74上安装有包含磨削磨具77的磨削磨轮75。
在主轴72的上端安装有与磨削水源130连通的磨削水导入路131。另外,磨削水导入路131与设置于主轴72、磨轮安装座74和磨轮基台76内的磨削水路132连通。通过这样的构造,来自磨削水源130的磨削水经由磨削水导入路131和磨削水路132而提供至磨削磨具77。
主轴壳体71构成为围绕主轴72的外侧面,通过空气轴承将主轴72支承为旋转自如。
主轴壳体71在下端部分具有环状部91。环状部91按照进入至主轴72的第1圆板部81与第2圆板部82之间的方式且按照在第1圆板部81和第2圆板部82与环状部91之间形成略微的间隙的方式设置于主轴壳体71。
另外,主轴壳体71具有多个径向侧空气喷出口93,这些径向侧空气喷出口93与连接于空气提供源110的空气提供路111连通,构成径向轴承。
空气提供路111形成为从主轴单元78的外部向包含环状部91的主轴壳体71内延伸,具有开闭阀112和止回阀113。
径向侧空气喷出口93在环状部91中设置成与在主轴72的第1圆板部81与第2圆板部82之间延伸的径向侧面84对置,与空气提供路111连接。
径向侧空气喷出口93朝向主轴72的径向侧面84与主轴壳体71的环状部91之间的间隙即径向间隙300开口。径向侧空气喷出口93朝向该径向间隙300沿径向方向喷出高压的空气,由此在主轴壳体71与主轴72之间即径向间隙300中形成通过空气以非接触的方式将主轴72支承为能够旋转的径向轴承。
另外,主轴壳体71具有构成推力轴承的多个调整部120。
调整部120设置于主轴壳体71的推力凹部95内。推力凹部95和调整部120在主轴壳体71的环状部91中形成为与主轴72的第1圆板部81和第2圆板部82对置。
在图3中示出与第1圆板部81对置的调整部120的结构。如图3所示,调整部120具有:固定于推力凹部95的底面96的压电致动器121;在推力方向(主轴72的轴向)上可动的可动部122;以及配置于可动部122与推力凹部95的侧面97之间的密封材料125。
可动部122设置于压电致动器121的表面上,具有与第1圆板部81对置的可动部表面124。该可动部表面124是主轴壳体71的内侧面的一例,与主轴72的轴向(Z轴方向)垂直。
作为第1圆板部81(第2圆板部82)的表面的圆板部表面83与该可动部表面124对置。该圆板部表面83是主轴72的外侧面的一例,与主轴72的轴向垂直。
可动部122在该可动部表面124上具有与空气提供路111连接的多个推力侧空气喷出口123。推力侧空气喷出口123是空气提供部的一例。即,推力侧空气喷出口123朝向主轴壳体71的可动部表面124与主轴72的圆板部表面83之间的间隙即推力间隙301开口,向该推力间隙301提供空气。
即,推力侧空气喷出口123朝向推力间隙301沿推力方向喷出高压的空气,由此在主轴壳体71的可动部表面124与主轴72的圆板部表面83之间即推力间隙301中形成通过空气以非接触的方式将主轴72支承为能够旋转的推力轴承。
这样,主轴壳体71包含通过空气以非接触的方式将主轴72支承为能够旋转的推力轴承和径向轴承。另外,推力轴承包含作为空气提供部的推力侧空气喷出口123和调整部120。
另外,可动部122设置成能够在推力凹部95内沿着推力方向移动。密封材料125用于在可动部122移动时将可动部122的侧面密封。
如图2和图3所示,在压电致动器121上连接有电力线142。如图1和图2所示,该电力线142与直流电源140和用于控制该直流电源140的电压控制部141连接。即,电压控制部141经由电力线142而与各压电致动器121电连接。电压控制部141对来自直流电源140的直流电力调整电压值并经由电力线142而传递至压电致动器121。
压电致动器121根据从电压控制部141提供的直流电力的电压值而在推力方向上伸缩。即,压电致动器121在推力方向上伸缩,由此使设置于压电致动器121的表面的可动部122在推力方向上移动。可动部122沿着推力方向移动,由此与主轴72的圆板部表面83垂直的方向上的推力间隙301的距离(宽度)、即可动部表面124与圆板部表面83之间的距离发生变动。
这样,压电致动器121配置于主轴壳体71,使形成推力轴承的主轴壳体71的可动部表面124在主轴72的轴向上移动。
另外,如图2和图3所示,在调整部120的可动部122中,在与该第1圆板部81(第2圆板部82)对置的可动部表面124上具有压力元件115。该压力元件115与主轴单元78的外部的压力测量部116连接。
压力元件115生成与可动部表面124与主轴72的圆板部表面83之间的推力间隙301的空气的压力对应的电信号,并传递至压力测量部116。压力测量部116根据该电信号而测量该推力间隙301的空气的压力、即形成有推力轴承的推力间隙301的空气的压力。
在本实施方式中,在对晶片100进行磨削加工时,调整推力间隙301的距离。即,电压控制部141使用与各压力测量部116对应的压电致动器121来调整推力间隙301的距离,使得各压力测量部116所测量的推力间隙301的空气的压力的压力值成为预先设定的压力值。因此,电压控制部141对提供至各压电致动器121的直流电力的电压进行控制。另外,推力间隙301的空气的压力实质上与推力间隙301的距离对应。
例如在磨削装置1中,在使主轴72旋转后,处于怠速状态直至主轴72的温度稳定,在主轴72的温度稳定后,结束该怠速状态而开始加工。
因此,在本实施方式中,预先设定的推力间隙301的空气的压力在处于主轴72的温度稳定的过程中的加工前的怠速时是小的值,在主轴72的温度稳定后是大的值。
在该情况下,电压控制部141在怠速时使推力间隙301的距离扩大。由此,压力测量部116所测量的空气的压力成为预先设定的比较小的压力值。
另外,可以具有预先设定了规定的压力值的设定值,按照在怠速开始时通过压力测量部116测量的空气的压力成为设定值的方式调整推力间隙301的距离。
另外,电压控制部141在主轴72的温度稳定后(结束怠速状态时)按照使推力间隙301的距离变窄的方式控制提供至压电致动器121的直流电力的电压。由此,压力测量部116所测量的空气的压力成为预先设定的比较大的压力值。然后,在磨削装置1中,开始对于晶片100的磨削加工。
另外,例如预先设定的推力间隙301的压力值在磨削加工中恒定。因此,电压控制部141按照在磨削加工中推力间隙301的距离恒定的方式控制提供至压电致动器121的直流电力的电压。由此,压力测量部116所测量的磨削加工中的空气的压力成为预先设定的恒定的压力值。
另外,电压控制部141分别控制提供至压电致动器121的直流电力的电压,使形成于主轴壳体71的环状部91的上表面的推力轴承的推力间隙301的距离与形成于主轴壳体71的环状部91的下表面的推力轴承的推力间隙301的距离均匀。
如上所述,在本实施方式中,通过电压控制部141的控制,调整部120的压电致动器121进行伸缩,从而能够调整推力间隙301的距离。因此,例如在主轴72的温度稳定前的怠速时,能够使推力间隙301扩大。因此,在本实施方式中,在怠速时能够抑制热变形的主轴72与主轴壳体71接触那样的情况的产生。因此,在本实施方式中,能够使主轴72连续地旋转。
另外,在本实施方式中,通过在怠速时使推力间隙301扩大,能够使主轴72顺利地旋转。因此,也能够缩短怠速状态的时间。
另外,在本实施方式中,通过电压控制部141的控制,压电致动器121进行伸缩,由此在磨削加工时能够使推力间隙301变窄而成为通常的距离。因此,能够在主轴单元78中形成高刚性的推力轴承。
另外,在上述实施方式中,能够调整推力间隙301的距离的调整部120设置于主轴壳体71的推力凹部95内。关于此,能够调整推力间隙301的距离的调整部也可以设置于主轴72。
即,主轴单元78可以具有图4所示那样的结构。图4所示的主轴单元78具有如下的结构:在图2所示的结构中代替设置于主轴壳体71的环状部91的调整部120而具有设置于主轴72的第1圆板部81和第2圆板部82的调整部150。
如图4所示,在该结构中,径向侧空气喷出口93也朝向主轴72的径向侧面84与主轴壳体71的环状部91之间的间隙即径向间隙300开口。因此,在径向间隙300中形成通过空气以非接触的方式将主轴72支承为能够旋转的径向轴承。
另外,主轴72具有构成推力轴承的多个调整部150。
调整部150设置于主轴72的推力凹部151内。推力凹部151和调整部150按照与主轴壳体71的环状部91对置的方式形成于主轴72的第1圆板部81和第2圆板部82。
在图5中示出形成于第1圆板部81的调整部150的结构。如图5所示,调整部150具有:固定于推力凹部151的底面152的压电致动器121;在推力方向(Z轴方向)上可动的可动部122;以及配置于可动部122与推力凹部151的侧面153之间的密封材料125。
可动部122设置于压电致动器121的表面上,具有与环状部91对置的可动部表面124。该可动部表面124是主轴72的外侧面的一例,与主轴72的轴向垂直。
环状部91的表面即环状部表面92与该可动部表面124对置。该环状部表面92是主轴壳体71的内侧面的一例,与主轴72的轴向垂直。
环状部91在该环状部表面92上具有与空气提供路111连接的多个推力侧空气喷出口123。各推力侧空气喷出口123是空气提供部的一例,朝向主轴72的可动部表面124与主轴壳体71的环状部表面92之间的间隙即推力间隙301提供空气。由此,在可动部表面124与环状部表面92之间的推力间隙301中形成通过空气以非接触的方式将主轴72支承为能够旋转的推力轴承。
可动部122设置成能够在推力凹部151内沿着推力方向移动。密封材料125在可动部122移动时将可动部122的侧面密封。
如图4和图5所示,在压电致动器121上连接有电力线143。该电力线143经由设置于主轴72的第1接点146、设置于主轴壳体71且与第1接点146电连接的第2接点145以及与第2接点145连接的电力线142而与直流电源140和电压控制部141连接。
这样,电压控制部141与图2所示的结构同样地与各压电致动器121电连接,对来自直流电源140的直流电力调整电压值并且传递至压电致动器121。
另外,第1接点146与第2接点145的接点构造例如可以与直流电动机的接点构造相同。
压电致动器121根据从电压控制部141提供的直流电力的电压值而在推力方向上伸缩,由此使设置于压电致动器121的表面的可动部122在推力方向上移动。可动部122沿着推力方向移动,由此与主轴72的可动部表面124垂直的方向上的推力间隙301的距离、即可动部表面124与环状部表面92之间的距离发生变动。
这样,在图4和图5所示的结构中,压电致动器121配置于主轴72,使形成推力轴承的主轴72的可动部表面124在主轴72的轴向上移动。
另外,在图4和图5所示的结构中,在主轴壳体71的环状部91的环状部表面92上设置有生成与推力间隙301的空气的压力对应的电信号的压力元件115。根据该电信号,压力测量部116对形成有推力轴承的推力间隙301的空气的压力进行测量。
这样,在图4和图5所示的结构的主轴单元78中,也能够在对晶片100进行磨削加工时调整推力间隙301的距离。即,电压控制部141与图2和图3所示的结构同样地能够使用与各压力测量部116对应的压电致动器121来调整推力间隙301的距离,使得各压力测量部116所测量的推力间隙301的空气的压力成为预先设定的压力值。
Claims (6)
1.一种主轴单元,其中,
该主轴单元包含:
主轴,其在前端安装加工器具;以及
主轴壳体,其具有通过空气以非接触的方式将该主轴支承为能够旋转的推力轴承和径向轴承,
该推力轴承具有:
空气提供部,其向与该主轴的轴向垂直的方向的该主轴的外侧面与该主轴壳体的内侧面之间的间隙提供空气;以及
调整部,其能够调整该间隙的与该主轴的外侧面垂直的方向上的距离。
2.根据权利要求1所述的主轴单元,其中,
该调整部具有压电致动器,该压电致动器配置于该主轴而使形成该推力轴承的该主轴的外侧面在该主轴的轴向上移动。
3.根据权利要求1所述的主轴单元,其中,
该调整部具有压电致动器,该压电致动器配置于该主轴壳体而使形成该推力轴承的该主轴壳体的内侧面在该主轴的轴向上移动。
4.一种加工装置,其通过加工器具对被加工物进行加工,其中,
该加工装置具有:
主轴单元,其包含主轴和主轴壳体,该主轴在前端安装该加工器具,该主轴壳体具有通过空气以非接触的方式将该主轴支承为能够旋转的推力轴承和径向轴承;
保持单元,其对被加工物进行保持;
压力测量部,其对空气的压力进行测量;以及
电压控制部,其对直流电力的电压进行控制,
该推力轴承具有:
空气提供部,其向与该主轴的轴向垂直的方向的该主轴的外侧面与该主轴壳体的内侧面之间的间隙提供空气;以及
调整部,其包含能够调整该间隙的与该主轴的外侧面垂直的方向上的距离的压电致动器,
该压力测量部对形成有该推力轴承的该间隙的空气的压力进行测量,
该电压控制部对提供至该压电致动器的直流电力的电压进行控制,以调整该间隙的距离,使得该压力测量部所测量的压力值成为预先设定的值。
5.根据权利要求4所述的加工装置,其中,
该调整部具有该压电致动器,该压电致动器配置于该主轴而使形成该推力轴承的该主轴的外侧面在该主轴的轴向上移动。
6.根据权利要求4所述的加工装置,其中,
该调整部具有该压电致动器,该压电致动器配置于该主轴壳体而使形成该推力轴承的该主轴壳体的内侧面在该主轴的轴向上移动。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020143348A JP7507636B2 (ja) | 2020-08-27 | スピンドルユニットおよび加工装置 | |
JP2020-143348 | 2020-08-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114102308A true CN114102308A (zh) | 2022-03-01 |
Family
ID=80358137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110953028.7A Pending CN114102308A (zh) | 2020-08-27 | 2021-08-19 | 主轴单元和加工装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220063055A1 (zh) |
KR (1) | KR20220027756A (zh) |
CN (1) | CN114102308A (zh) |
TW (1) | TW202209469A (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024041159A1 (zh) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | 深圳市长盈精密技术股份有限公司 | 一种晶圆用超声减薄设备 |
CN115194648B (zh) * | 2022-09-07 | 2023-03-21 | 深圳市长盈精密技术股份有限公司 | 一种晶圆减薄用气浮主轴 |
CN116441598B (zh) * | 2023-06-02 | 2024-04-26 | 新昌县恒博机械有限公司 | 一种多孔型铝阀体固定夹具 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4869626A (en) * | 1986-04-18 | 1989-09-26 | Dynamotion Corporation | High speed drilling spindle |
JPH11132232A (ja) | 1997-10-30 | 1999-05-18 | Disco Abrasive Syst Ltd | エアースピンドルの傾き調整機構 |
US6966817B2 (en) * | 2004-02-11 | 2005-11-22 | Industrial Technology Research Institute | Wafer grinder |
DE102006001935A1 (de) * | 2006-01-14 | 2007-07-19 | Supfina Grieshaber Gmbh & Co.Kg | Bearbeiten von Wafern in einer Aufspannung |
JP2008049445A (ja) | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
JP5184910B2 (ja) * | 2008-02-13 | 2013-04-17 | 株式会社岡本工作機械製作所 | 基板の平面研削装置 |
JP2010064201A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Jtekt Corp | 工作機械の主軸装置 |
JP6664986B2 (ja) * | 2016-02-17 | 2020-03-13 | 株式会社ディスコ | 加工装置 |
US11731231B2 (en) * | 2019-01-28 | 2023-08-22 | Micron Technology, Inc. | Polishing system, polishing pad, and related methods |
FR3097147B1 (fr) * | 2019-06-14 | 2021-06-11 | Mitis | Broche à actionneurs piézoélectriques |
US11602821B2 (en) * | 2020-01-17 | 2023-03-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Wafer polishing head, system thereof, and method using the same |
-
2021
- 2021-07-28 KR KR1020210099290A patent/KR20220027756A/ko active Search and Examination
- 2021-08-10 US US17/398,425 patent/US20220063055A1/en active Pending
- 2021-08-19 CN CN202110953028.7A patent/CN114102308A/zh active Pending
- 2021-08-24 TW TW110131291A patent/TW202209469A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20220027756A (ko) | 2022-03-08 |
JP2022038715A (ja) | 2022-03-10 |
US20220063055A1 (en) | 2022-03-03 |
TW202209469A (zh) | 2022-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114102308A (zh) | 主轴单元和加工装置 | |
EP1207981B1 (en) | Spindle assembly for force controlled polishing | |
EP2028378A2 (en) | Mechanism for varying the end of stroke position of a cylinder and substrate processing apparatus including same | |
US12017323B2 (en) | Polishing head system and polishing apparatus | |
JP2007223014A (ja) | スピンドルユニット | |
KR20200139628A (ko) | 척 테이블 기울기 조정 기구 | |
JP7507636B2 (ja) | スピンドルユニットおよび加工装置 | |
US20200316735A1 (en) | Spindle device and machine tool | |
JP2022065818A (ja) | 研削装置 | |
US20230126644A1 (en) | Setup method | |
JP2011083864A (ja) | 加工装置 | |
JP7393977B2 (ja) | 微調整ネジおよび加工装置 | |
JP2017104952A (ja) | 研削装置 | |
JP7474082B2 (ja) | ウェーハの研削方法 | |
JP2023173585A (ja) | スピンドルユニット | |
JP6829404B2 (ja) | 切断装置及び切断方法 | |
KR20240069614A (ko) | 스핀들 유닛 및 가공 장치 | |
JP2023150190A (ja) | 研削装置 | |
JP2001293653A (ja) | 平面研磨装置 | |
US20220048152A1 (en) | Processing apparatus | |
JP2023161339A (ja) | ウェーハの研削装置及び研削方法 | |
JP2022061634A (ja) | 微調整装置、加工装置及び被加工物の加工方法 | |
JP6558242B2 (ja) | ダイシング装置及びダイシング方法 | |
JP2021104552A (ja) | 研削装置 | |
JP2022038713A (ja) | クリープフィード研削方法及び研削装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |