JP3540634B2 - Processing device using rotary positioning device and tool - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転型位置決め装置に関し、特に、回転装置に搭載されて回転する工具、測定プローブあるいはワークの変位や傾きを高精度に制御する回転型位置決め装置に関する。
また、本発明は、回転型位置決め装置を適用した工具を使用する加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開平6-210633号公報には、回転部と共に回転運動を行う位置決め対象物の変位を位置決めする位置決め装置を備えた加工装置が示されている。図12に基づいて従来の位置決め装置及び加工装置の構成を説明する。図12には従来の位置決め装置を備えた加工装置の概略構成を示してある。図示例の位置決め装置は、超硬合金等の高硬度材料やセラミックス、ガラス等の硬脆性材料の鏡面研削加工を実現する研削加工装置を提供することを目的としている。
【0003】
微小位置決め装置1には20kgf/μm以上の剛性を有する圧電素子から成るアクチュエータが組み込まれ、微小位置決め装置1には研削砥石スピンドル2が搭載され、研削砥石スピンドル2には研削砥石3が取り付けられている。微小位置決め装置1の下には加工力測定装置4が配置され、加工中の反力が測定されると同時に、変位量測定装置5,6によって、微小位置決め装置1及び研削砥石スピンドル2の変位が測定される。
【0004】
加工力測定装置4及び変位量測定装置5,6の信号は、アンプ7,8,9を通して制御装置10に取り込まれ、加工力測定装置4及び変位量測定装置5,6の出力信号に基づき、研削砥石3の切り込み量が制御装置10内で演算される。そして、切り込み量に相当する電圧指令が圧電素子ドライバ11に与えられ、微小位置決め装置1がサブミクロン以下の分解能で位置決めされる。これにより、研削砥石スピンドル2が高精度で移動され、位置決め対象となる研削砥石3が被加工物に対して微小かつ高精度に切り込み送りされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では、回転装置を位置決め装置に搭載する構成となっており、位置決め装置の駆動軸に対し、回転装置の回転軸がオフセットして設置されることになる。このため、位置決め装置によって位置決め対象の変位を位置決めする際に、位置決め装置の位置決め精度に加えオフセットによるアッベ誤差が生じ、回転体に搭載された位置決め対象となる研削砥石3を高精度に位置決めすることが困難になるという問題があった。
【0006】
一方、本発明の利用分野の一つとなるシリコンウエハの高精度鏡面加工に供する研削加工装置においては、研削砥石と被加工物との間の相対変位を微小かつ高精度に位置決めし、被加工物に砥石をサブミクロン以下の精度で微小量だけ切り込ませ、一般に延性モード加工と呼ばれる加工を実現する必要があるが、上述した従来例では、この位置決めを研削砥石を有する研削砥石スピンドルを搭載した位置決め装置によって行っている。
【0007】
しかし、近年、被加工物となるシリコンウエハのサイズが大口径化するに伴ってシリコンウエハを加工する為の研削砥石や研削砥石スピンドルも大型化し、これらの総重量は数十キロのオーダーに達するようになってきた。これは、研削砥石スピンドルを搭載し、これをシリコンウエハに切り込ませるための切り込み軸スライドに対し、切り込み軸スライドの案内部における摩擦の影響等を増大させる事により、スティックスリップ等の非線型要因を誘発することになるため、切り込み軸スライドの位置決め誤差を増大させてしまう。
【0008】
また、上述したような研削加工装置では、研削砥石スピンドルを搭載した切込みスライドの位置や研削砥石スピンドル、ワークスピンドルの回転数は制御されていたが、切込みスライドに搭載された研削砥石スピンドルやワークスピンドルの変形は測定・制御する手段がなかった。このため、加工反力により研削砥石スピンドルやワークスピンドルが変形した場合、その変形量はそのままシリコンウエハの形状誤差となって残ってしまう問題があった。
【0009】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、回転部に搭載して回転部と共に回転する位置決め対象物の変位・傾きを高精度かつ高速に微小位置決めできる回転型位置決め装置、及びこの回転型位置決め装置を適用した工具を使用する加工装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の回転型位置決め装置の構成は、回転装置の回転部にベースを介して保持搭載され前記回転部と共に回転しながら位置決め対象物を保持すると共に前記位置決め対象物を前記回転部の回転軸と平行な方向に微小変位させる回転変位テーブルと、前記ベースに固定され前記回転変位テーブルを保持搭載するダイヤフラムと、前記ベースの周方向に複数設けられ前記ベースに対する前記ダイヤフラムの相対変位を検出する変位量測定装置と、前記変位量測定装置の出力信号を前記ダイヤフラムの法線ベクトルが仮想スクリーン上に描く軌跡に変換して実時間で表示するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【0011】
上記目的を達成するための本発明の工具を使用する加工装置の構成は、請求項1に記載の回転型位置決め装置の回転変位テーブルに加工工具を取り付けて被加工物に対して相対的に位置決め移動可能とし、請求項1に記載の変位量測定装置で加工工具の加工中の負荷によるベースに対する傾きを実時間で測定し、その結果から加工工具がベースに対して所望状態より傾いたら加工工具による加工不良を判定すると共に加工不良の判定結果により加工条件の選定及び加工工具の修正要否を判定する制御手段を備えたことを特徴とする。
【0012】
そして、回転装置の回転部にベースを介して保持搭載され前記回転部と共に回転しながら位置決め対象物を保持すると共に前記位置決め対象物を前記回転部の回転軸と平行な方向に微小変位させる回転変位テーブルと、回転状態にある前記回転変位テーブルを微小変位駆動させるために必要な電力及び信号を固定部側で入出力可能な送受信装置と、回転運動を行う前記位置決め対象物の変位を前記送受信装置を介して制御するコントローラとを備え、前記回転変位テーブルを保持する前記ベースには補強材が設けられていることを特徴とする。
【0013】
また、回転装置の回転部に締結されたベースと、前記ベースに固定され位置決め対象物を保持搭載するダイヤフラムと、前記ベースの周方向に複数設けられ前記ベースに対する前記ダイヤフラムの相対変位を検出するギャップセンサと、前記ギャップセンサの信号を前記ダイヤフラムの法線ベクトルが仮想スクリーン上に描く軌跡に変換して実時間で表示するコントローラとを備えたことを特徴とする。
【0014】
また、被切削物に対して相対的に位置決め移動可能な砥石スピンドルに設けられ砥石の傾きが測定される砥石姿勢測定装置と、砥石姿勢測定装置の測定情報に応じて砥石の傾きを実時間でモニタすると共に適正な加工条件で加工が行われているか否かの判断を行ない判断結果により加工条件の選定及び砥石のドレッシングの要否を判定する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【0015】
ベースの剛性が補強材によって向上され、回転変位テーブルの回転中心軸を水平に配置した場合、回転変位テーブルの自重によるベース変形に起因した回転変位テーブルの回転角に依存した変位誤差(回転角依存振れ誤差)が抑制される。これにより、回転型位置決め装置を、例えば、シリコンウエハ等の硬脆性材料の研削加工装置に用いた場合、位置決め対象となる研削砥石に発生する回転角依存振れ誤差が抑制されると同時に、より高精度な位置決めが可能となり、シリコンウエハのサイズの大口径化にも、位置決め精度を劣化させることなく対応することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の一実施形態例に係る回転型位置決め装置の全体構成を示してある。
【0017】
回転装置21は、回転部22と、軸受23(例えば空気静圧軸受)と、回転駆動手段24(例えばDCモーター)とから構成され、軸受23に支持された回転部22を回転駆動手段24によって回転できるようになっている。回転部22には、工具、測定プローブあるいはワーク等の位置決め対象物25を保持した回転変位テーブル26が搭載され、回転変位テーブル26は回転部22と共に回転運動を行いながら、位置決め対象物25を回転部22の回転軸に対して平行な方向に微小かつ高精度に位置決めする。
【0018】
このとき、回転変位テーブル26の変位を微小に駆動回転なアクチュエータ(例えば圧電素子)への電力供給と、回転変位テーブル26の変位を高精度に測定可能な変位量測定装置(例えば静電容量型変位計)からの変位出力信号の受信とを送受信装置27を介して行なう。送受信装置27は、回転体からの信号を固定された外部に入出力可能な、例えば、スリップリングで構成されている。
【0019】
尚、本実施形態例においては、回転変位テーブル26から送受信装置27までの電力供給及び変位出力信号用ケーブルは、回転装置21を中空構造としてその中を通す構造としている。
【0020】
送受信装置27を介して回転装置21の外部に出力された変位出力信号は、変位量測定装置用アンプ28で増幅された後コントローラ29に取り込まれる。コントローラ29では、取り込まれた変位出力信号に基づいて回転変位テーブル26が移動すべき変位量を演算すると共に、アクチュエータに入力すべき指令電圧を演算し、その結果をアクチュエータ用アンプ30に出力する。アクチュエータ用アンプ30では指令電圧を増幅した後、送受信装置27を介して増幅後の信号を供給電力としてアクチュエータへ出力することで回転変位テーブル26の変位が微小かつ高精度に位置決めされる。
【0021】
図2、図3に基づいて回転変位テーブル26の詳細を説明する。図2には回転変位テーブル26の側面断面、図3には回転変位テーブル26の正面状況を示してある。
【0022】
回転変位テーブル26は、可動部31と、弾性案内機構32と、変位量測定装置33a,33b,33cと、アクチュエータ34a,34b,34cと、ベース35とを主な構成要素としている。可動部31は、外周をベース35に固定した薄肉円板状(軸対称)の弾性案内機構32の中心部に配置されることで弾性支持されている。可動部31とベース35の間には、一端がベース35に固定され他端が球形状に加工された3本のアクチュエータ34a,34b,34cが、回転軸に対して120度等配で配置されている。
【0023】
また、可動部31には、3本の与圧ねじ38が配設され、与圧ねじ38の下面側には各々四角錘座が形成されている。与圧ねじ38の四角錘座に対し、アクチュエータ34a,34b,34cの他端に加工された球形状を落とし込むことで、アクチュエータ34a,34b,34cを各々回転自在に保持すると同時に、アクチュエータ34a,34b,34cへの与圧を調整できるようにしている。これにより、可動部31に対してアクチュエータ34a,34b,34cの変位が確実に伝達できるようになっている。
【0024】
一方、3本のアクチュエータ34a,34b,34cの変位をそれぞれ独立に測定するため、3本の変位量測定装置33a,33b,33cが各アクチュエータ34a,34b,34cの近傍に配設されている。変位量測定装置33a,33b,33cはベース35に固定され、可動部31に配設されたターゲット61の下面の変位を測定することで可動部31の変位が測定される。尚、与圧ねじ38及びターゲット61は、緩み止めのために各々ロックナット62,63により可動部31に固定されている。
【0025】
図4、図5に基づいてベース35の構成を説明する。図4にはベース35の正面状況、図5には図4中のV−V線矢視を示してある。
【0026】
図に示すように、ベース35の内部には、中心軸から放射状に、軸対称かつ等配に12本の補強材としての放射状リブ71a〜71lが配置されている。また、ベース35の内部には、ベース35の同心円周状に補強材としての円周リブ72が配設されている。放射状リブ71a〜71l及び円周リブ72はベース35と一体加工され、別部品構成とすることによる剛性低下が起こらないように配慮している。
【0027】
図6には上述した回転装置21におけるコントローラ29の制御ブロックを示してある。
【0028】
回転変位テーブル26に組み込まれた変位量測定装置33からの変位出力信号は、送受信装置27を経由して変位量測定装置用アンプ28に入力される。変位量測定装置用アンプ28から出力された信号は、ノイズフィルタ42によって高周波のノイズ成分をカットしたのち、比較器43で信号発生器44からの指令電圧と比較され誤差信号を得る。その後、誤差信号は、ゲイン調整器45、積分器46、ノッチフィルタ47による信号処理を施され、アクチュエータ用アンプ30に入力される。
【0029】
更に、アクチュエータ用アンプ30からの出力信号は送受信装置27を経由し、アクチュエータ34a,34b,34cに入力されることによって、アクチュエータ34a,34b,34cの変位量がフィードバック制御される。即ち、変位量測定装置33からの変位出力信号が指令電圧より大きい場合、上述のコントローラ29がアクチュエータ34a,34b,34cを縮ませるように制御し、逆の場合、アクチュエータ34a,34b,34cを伸ばすように制御することで、ターゲット61を介して可動部31の変位を調整する。このとき、可動部31は弾性案内機構32によって支持されているため、転がり案内やすべり案内で生じていたがたや摩擦の影響がなく、可動部31を微小且つ高精度に位置決めできる。
【0030】
即ち、アクチュエータ34a,34b,34cに入力する指令電圧を同一とした場合、アクチュエータ34a,34b,34cは同じ変位量だけ伸縮することになる。このため、アクチュエータ34a,34b,34cが接触する可動部31は、回転部22(図1参照)の回転軸に対して平行に微小かつ高精度に移動する。また、アクチュエータ34a,34b,34cに入力する指令電圧をそれぞれ異なった値とすると、アクチュエータ34a,34b,34cが異なった指令電圧に応じてそれぞれ独立して変位する。このため、可動部31は回転部22(図1参照)の回転軸に対して微小に傾くことになる。
【0031】
尚、上述した実施形態例では、3本のアクチュエータ34a,34b,34cと3本の変位量測定装置33a,33b,33cを用いた例について説明したが、アクチュエータ及び変位量測定装置の数を4本あるいはそれ以上とすることにより、より均等で高精度な傾き制御が可能となる。
【0032】
一方、上述した回転変位テーブル26とベース35には、放射状リブ71a〜71l及び円周リブ72がベース35と一体加工されているため、高い剛性が確保されている。即ち、回転変位テーブル26の回転角に依存した変位誤差(回転角依存振れ誤差)を測定した結果、図7に示すように、変位振幅が50nmに収まり、回転角依存振れ誤差が抑制されている。
【0033】
これにより、回転変位テーブル26の回転中心軸を水平に配置した場合、回転変位テーブル26の自重によるベース35の変形に起因した回転変位テーブル26の回転角依存振れ誤差が抑制される。従って、回転型位置決め装置を、例えば、シリコンウエハ等の硬脆性材料の研削加工装置に用いた場合、位置決め対象となる研削砥石に発生する回転角依存振れ誤差が抑制されると同時に、より高精度な位置決めが可能となり、シリコンウエハのサイズの大口径化にも、位置決め精度を劣化させることなく対応することができる。
【0034】
次に、本発明の他の実施形態例を図8乃至図10に基づいて説明する。図8には本発明の他実施形態例に係る回転型位置決め装置の断面、図9には図8中のIX−IX線矢視、図10には工具姿勢位置決め方法を説明する概念を示してある。本実施形態例は、回転する工具、例えば、ドリル、エンドミル、フライスカッタ、砥石等が搭載される機械全般を想定したものである。
【0035】
図8、図9に示すように、回転装置の回転部としてのスピンドル81にはベースとしてのベースプレート82が締結され、ベースプレート82には円板状の平行板ばね構造を有するダイヤフラム83がアウトサポート84によって外周部が固定され、ダイヤフラム83には工具85が取り付けられている。
【0036】
ベースプレート82には3個のキャップセンサ86が円周上に等間隔に配置され、ギャップセンサ86によってベースプレート82とダイヤフラム83との隙間が測定されるようになっている。ギャップセンサ86の信号は、それぞれスピンドル81の軸心を通って後端に取り付けられた回転継手87を介して外部の信号処理装置88に取り込まれる。
【0037】
つまり、工具85はダイヤフラム83、アウトサポート84及びギャップセンサ86からなる砥石姿勢測定装置80を介してベースプレート82に取り付けられている。
【0038】
加工中の工具85に負荷89が加わった場合、ダイヤフラム83が弾性変形することによってベースプレート82とダイヤフラム83との間に相対変位が生じる。この相対変位を等間隔に配置されたギャップセンサ86が測定し、回転継手87を介して信号処理装置88に伝えられる。
【0039】
図10に示すように、信号処理装置88では3個のギャップセンサ86の信号を受け取り、これから幾何学的に一意に決まるダイヤフラム面に法線ベクトル90を算出する。そして、これを仮想的に立てたスクリーン91上に投影した場合の軌跡として実時間で描くことにより、回転中の工具85のベースプレート82に対する傾き(姿勢)を検出することができる。
【0040】
従って、工具85の傾きを検出することにより、工具85の目つぶれや目詰まり等を知ることが可能となり、切削不良や異常振動を未然に防止し、工具85の目たてや自動交換の判断を自動化することが可能となる。
【0041】
次に、図11に基づいて上述した回転型位置決め装置を半導体ウエハ研削加工装置(工具を使用する加工装置)に適用した例を説明する。図11には半導体ウエハ研削加工装置の平面を示してある。
【0042】
図中X軸方向に往復移動する送りスライド92にはワークスピンドル93が搭載され、図中Z軸方向に往復移動する切込みスライド94には砥石スピンドル95が搭載され、ワークスピンドル93と砥石スピンドル95は向かい合わせの状態になっている。
【0043】
切込みスライド94は切込みスライド駆動モータ96により図中Z軸方向に送り駆動され、切込みスライド94の動きは切込みスライド位置センサ97で測定される。切込みスライド位置センサ97の測定信号は制御装置98でフィードバックされ、高精度な位置決め制御が実行されている。送りスライド92は送りスライド駆動モータ99により図中X軸方向に送り駆動され、送りスライド92の動きは送りスライド位置センサ100で測定される。送りスライド位置センサ100の測定信号は制御装置98でフィードバックされ、高精度な位置決め制御が実行されている。ワークスピンドル93及び砥石スピンドル95は、制御装置98で回転数が制御されている。
【0044】
砥石スピンドル95には、図8乃至図10に示した砥石姿勢測定装置80を介して砥石103が取り付けられている。また、ワークスピンドル93にはウエハチャック装置101が設けられ、ウエハチャック装置101にはウエハ102が固定されている。砥石姿勢測定装置80の3個のギャップセンサ86の信号は砥石スピンドル95の後端に配置された回転継手87を介して外部に取り出され、これを信号処理装置88に取り込んでいる。
【0045】
上述した半導体ウエハ研削加工装置では、先ず、砥石103の外周部がウエハ102の回転中心にくるように送りスライド92を位置決めする。その後、ワークスピンドル93及び砥石スピンドル95を所定の回転数で回転させ、切込みスライド94を低速で図中Z軸方向に移動させる。そして、砥石103とウエハ102が接触してから所定量だけ切込みスライド94を図中Z軸方向に前進させた後、切込みスライド94を後退させる(図中−Z軸方向)。工具103とウエハ102が完全に離れたところで、切込みスライド94、砥石スピンドル95及びワークスピンドル93を停止させ、ウエハ102の加工が終了する。
【0046】
加工中の砥石103及び砥石スピンドル95は、図中−Z軸方向及びX軸方向の加工反力を受けて傾いて回転する。この傾きは砥石姿勢測定装置80のギャップセンサ86によって測定され、図8乃至図10に示した方法で、信号処理装置88によって砥石103の法線ベクトル90の描く軌跡として実時間で表示される。
【0047】
従って、砥石103の傾きを検出することにより、砥石103の目つぶれや目詰まり等を知ることが可能となり、加工条件の選定及び砥石103のドレッシングの要否を判定し切削不良や異常振動を未然に防止することができる。この時、コントローラやアクチュエータ等を付加することにより、傾きを自動的に補正することも可能である。
【0048】
上述した回転型位置決め装置は、回転装置の回転部にベースを介して保持搭載され前記回転部と共に回転しながら位置決め対象物を保持すると共に前記位置決め対象物を前記回転部の回転軸と平行な方向に微小変位させる回転変位テーブルと、回転状態にある前記回転変位テーブルを微小変位駆動させるために必要な電力及び信号を固定部側で入出力可能な送受信装置と、回転運動を行う前記位置決め対象物の変位を前記送受信装置を介して制御するコントローラとを備え、前記回転変位テーブルを保持する前記ベースには補強材が設けられており、位置決め対象物の変位及び傾きを位置決めするための回転変位テーブルが回転装置の回転部に搭載され、回転変位テーブルの駆動軸と、回転部の回転軸とを一致させることができ、駆動軸と前記回転軸とのオフセットによって生じていた誤差をなくすことで位置決め対象物の位置決め精度を向上させることができる。
【0049】
また、回転変位テーブルを構成するベースの剛性が補強材により向上されているため、回転変位テーブルの自重によるベース変形に起因した回転変位テーブルの回転角に依存した変位誤差(回転角依存振れ誤差)の発生を抑制することができる。この結果、回転型位置決め装置を、例えば、シリコンウエハ等の硬脆性材料の研削加工装置に用いた場合、位置決め対象となる研削砥石に発生する回転角依存振れ誤差が抑制されると同時に、より高精度な位置決めが可能となり、シリコンウエハのサイズの大口径化にも、位置決め精度を劣化させることなく対応することができる。
【0050】
また、上述した回転位置決め装置は、回転装置の回転部に締結されたベースと、前記ベースに固定され位置決め対象物を保持搭載するダイヤフラムと、前記ベースの周方向に複数設けられ前記ベースに対する前記ダイヤフラムの相対変位を検出するギャップセンサと、前記ギャップセンサの信号を前記ダイヤフラムの法線ベクトルが仮想スクリーン上に描く軌跡に変換して実時間で表示するコントローラとを備えたので、回転部に取り付けられた工具等の傾きを検出することが可能となり、切削不良や異常振動を未然に防止することができる。
【0051】
また、上述した回転位置決め装置は、被切削物に対して相対的に位置決め移動可能な砥石スピンドルに設けられ砥石の傾きが測定される砥石姿勢測定装置と、砥石姿勢測定装置の測定情報に応じて砥石の傾きを実時間でモニタすると共に適正な加工条件で加工が行われているか否かの判断を行ない判断結果により加工条件の選定及び砥石のドレッシングの要否を判定する制御装置とを備えたので、砥石の傾きを検出することができ、砥石の目つぶれや目詰まり等を知ることが可能となり、加工条件の選定及び砥石のドレッシングの要否を判定し切削不良や異常振動を未然に防止することが可能となる。
【0052】
【発明の効果】
本発明の回転型位置決め装置は、回転装置の回転部にベースを介して保持搭載され前記回転部と共に回転しながら位置決め対象物を保持すると共に前記位置決め対象物を前記回転部の回転軸と平行な方向に微小変位させる回転変位テーブルと、前記ベースに固定され前記回転変位テーブルを保持搭載するダイヤフラムと、前記ベースの周方向に複数設けられ前記ベースに対する前記ダイヤフラムの相対変位を検出する変位量測定装置と、前記変位量測定装置の出力信号を前記ダイヤフラムの法線ベクトルが仮想スクリーン上に描く軌跡に変換して実時間で表示するコントローラとを備えたので、回転部に取り付けられた工具等の傾きを検出することが可能となり、切削不良や異常振動を未然に防止することができる。
【0053】
本発明の工具を使用する加工装置は、請求項1に記載の回転型位置決め装置の回転変位テーブルに加工工具を取り付けて被加工物に対して相対的に位置決め移動可能とし、請求項1に記載の変位量測定装置で加工中の負荷によるベースに対する加工工具の傾きを実時間で測定し、その結果から加工工具がベースに対して所望状態より傾いたら加工工具による加工不良を判定すると共に加工不良の判定結果により加工条件の選定及び加工工具の修正要否を判定する制御手段を備えたので、加工工具の加工中の負荷によるベースに対する傾きを検出することができ、加工工具の状態を知ることが可能となり、加工条件の選定及び加工項部の修正要否を判定し、加工不良や異常振動を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態例に係る回転型位置決め装置の全体構成図。
【図2】一実施形態例に係る回転変位テーブルの側面断面図。
【図3】一実施形態例に係る回転変位テーブルの正面図。
【図4】ベースの正面図。
【図5】図4中のV−V線矢視図。
【図6】回転変位テーブルの制御ブロック図。
【図7】回転角依存振れ誤差の結果を表すグラフ。
【図8】本発明の他実施形態例に係る回転型位置決め装置の断面図。
【図9】図8中のIX−IX線矢視図。
【図10】工具姿勢位置決め方法を説明する概念図。
【図11】半導体ウエハ研削加工装置の平面図。
【図12】従来の研削加工装置の概略構成図。
【符号の説明】
21 回転装置
22 回転部
23 軸受
24 回転駆動手段
25 位置決め対象物
26 回転変位テーブル
27 送受信装置
28 変位量測定装置用アンプ
29 コントローラ
31 可動部
32 弾性案内機構
33 変位量測定装置
34 アクチュエータ
35 ベース
38 与圧ねじ
42 ノイズフィルタ
43 比較器
44 信号発生器
45 ゲイン調整器
46 積分器
47 ノッチフィルタ
61 ターゲット
62,63 ロックナット
71 放射状リブ
72 円筒リブ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary positioning device, and more particularly, to a rotary positioning device that controls the displacement and tilt of a tool, a measurement probe, or a work that is mounted on a rotating device and rotates with high accuracy.
In addition, the present invention has applied a rotary positioning device. Using tools It relates to a processing device.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-210633 discloses a processing apparatus provided with a positioning device for positioning the displacement of a positioning object that makes a rotary motion together with a rotating unit. The configuration of a conventional positioning device and processing device will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a schematic configuration of a processing device provided with a conventional positioning device. The positioning device in the illustrated example is intended to provide a grinding device that realizes mirror surface grinding of a high-hardness material such as a cemented carbide or a hard brittle material such as ceramics or glass.
[0003]
The micro-positioning device 1 incorporates an actuator composed of a piezoelectric element having a rigidity of 20 kgf / μm or more. The micro-positioning device 1 has a grinding wheel spindle 2 mounted thereon, and the grinding wheel spindle 2 has a grinding wheel 3 attached thereto. I have. A machining force measuring device 4 is arranged below the micro-positioning device 1 to measure a reaction force during machining, and at the same time, the displacement amount measuring devices 5 and 6 measure the displacement of the micro-positioning device 1 and the grinding wheel spindle 2. Measured.
[0004]
The signals from the processing force measuring device 4 and the displacement amount measuring devices 5 and 6 are taken into the control device 10 through the amplifiers 7, 8 and 9, and based on the output signals from the processing force measuring device 4 and the displacement amount measuring devices 5 and 6, The cutting amount of the grinding wheel 3 is calculated in the control device 10. Then, a voltage command corresponding to the cut amount is given to the piezoelectric element driver 11, and the minute positioning device 1 is positioned with a resolution of submicron or less. As a result, the grinding wheel spindle 2 is moved with high accuracy, and the grinding wheel 3 to be positioned is finely and precisely cut into the workpiece.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example described above, the rotation device is mounted on the positioning device, and the rotation axis of the rotation device is installed offset from the drive shaft of the positioning device. Therefore, when positioning the displacement of the positioning target by the positioning device, an Abbe error due to the offset occurs in addition to the positioning accuracy of the positioning device, and the positioning of the grinding wheel 3 as the positioning target mounted on the rotating body is performed with high accuracy. There was a problem that it became difficult.
[0006]
On the other hand, in a grinding apparatus for performing high-precision mirror finishing of a silicon wafer, which is one of the application fields of the present invention, a relative displacement between a grinding wheel and a workpiece is minutely and accurately positioned, and the workpiece is positioned. It is necessary to cut the grindstone by a very small amount with submicron accuracy or less, and it is necessary to realize a process generally called ductile mode machining.In the above-mentioned conventional example, a grinding wheel spindle having a grinding wheel is mounted for this positioning. It is performed by a positioning device.
[0007]
However, in recent years, as the size of the silicon wafer to be processed increases in size, the grinding wheel and the grinding wheel spindle for processing the silicon wafer also increase in size, and their total weight reaches the order of several tens of kilograms. It has become. This is due to the non-linear factors such as stick-slip caused by increasing the effect of friction in the guide of the cutting shaft slide against the cutting shaft slide for cutting the silicon wafer with the grinding wheel spindle. Therefore, a positioning error of the cutting shaft slide is increased.
[0008]
In the above-mentioned grinding apparatus, the position of the cutting slide on which the grinding wheel spindle is mounted and the rotation speed of the grinding wheel spindle and the work spindle are controlled, but the grinding wheel spindle and the work spindle mounted on the cutting slide are controlled. There was no means to measure and control the deformation of. Therefore, when the grinding wheel spindle or the work spindle is deformed due to the processing reaction force, there is a problem that the amount of the deformation remains as a shape error of the silicon wafer.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a rotary positioning device capable of performing high-precision and high-speed fine positioning of a displacement / tilt of a positioning target mounted on a rotary unit and rotating with the rotary unit, and the rotary positioning Applied equipment Using tools It is an object to provide a processing device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the configuration of the rotary positioning device of the present invention is configured such that the positioning target is held while being mounted and mounted on a rotating portion of the rotating device via a base while rotating together with the rotating portion, and the positioning target is held. A rotary displacement table for micro-displacement in a direction parallel to the rotation axis of the rotary unit, a diaphragm fixed to the base and holding and mounting the rotary displacement table, and a plurality of diaphragms provided in the circumferential direction of the base with respect to the base. A displacement measuring device for detecting relative displacement, and the displacement Measurement A controller for converting an output signal of the device into a locus drawn by a normal vector of the diaphragm on a virtual screen and displaying the locus in real time.
[0011]
In order to achieve the above object, a configuration of a processing apparatus using the tool of the present invention is such that a processing tool is mounted on a rotary displacement table of the rotary positioning apparatus according to claim 1 and positioned relative to a workpiece. It can be moved, and the displacement measuring device according to claim 1 To the base due to the load during processing Measure the slope in real time, and from the result When the processing tool is tilted from the desired state with respect to the base Machining with machining tools Bad And processing Bad And control means for determining the selection of the processing conditions and the necessity of correcting the processing tool according to the determination result.
[0012]
And a rotation displacement that holds and mounts the positioning target while rotating with the rotation unit, and minutely displaces the positioning target in a direction parallel to the rotation axis of the rotation unit. A table, a transmitting and receiving device capable of inputting and outputting power and signals required for driving the rotary displacement table in a rotating state by a minute displacement at a fixed portion side, and transmitting and receiving the displacement of the object to be positioned which performs a rotary motion. And a controller that controls the rotary displacement table, and a reinforcing member is provided on the base that holds the rotary displacement table.
[0013]
A base fixed to the rotating portion of the rotating device; a diaphragm fixed to the base for holding and mounting a positioning object; and a plurality of gaps provided in a circumferential direction of the base for detecting a relative displacement of the diaphragm with respect to the base. A sensor for converting a signal of the gap sensor into a locus drawn by a normal vector of the diaphragm on a virtual screen and displaying the locus in real time.
[0014]
In addition, a grindstone attitude measuring device provided on a grindstone spindle that can be positioned and moved relative to the workpiece to measure the inclination of the grindstone, and the inclination of the grindstone in real time according to the measurement information of the grindstone attitude measuring device. A control device is provided for monitoring and determining whether or not the processing is performed under appropriate processing conditions, and for selecting the processing conditions and determining whether or not dressing of the grindstone is necessary based on the determination result.
[0015]
When the rigidity of the base is improved by the reinforcing material and the rotation center axis of the rotary displacement table is horizontally arranged, the displacement error depending on the rotation angle of the rotary displacement table due to the base deformation due to its own weight (rotation angle dependent (Runout error) is suppressed. Thereby, for example, when the rotary positioning device is used for a grinding device for a hard and brittle material such as a silicon wafer, the rotation angle-dependent run-out error generated in the grinding wheel to be positioned is suppressed, and at the same time, a higher Accurate positioning becomes possible, and it is possible to cope with an increase in the size of the silicon wafer without deteriorating the positioning accuracy.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an entire configuration of a rotary positioning device according to an embodiment of the present invention.
[0017]
The rotating device 21 includes a rotating unit 22, a bearing 23 (for example, an aerostatic bearing), and a rotation driving unit 24 (for example, a DC motor). The rotating unit 22 supported by the bearing 23 is rotated by the rotation driving unit 24. It can be rotated. A rotary displacement table 26 holding a positioning object 25 such as a tool, a measurement probe, or a work is mounted on the rotating unit 22. The rotary displacement table 26 rotates the positioning object 25 while rotating with the rotating unit 22. The positioning is performed minutely and with high precision in a direction parallel to the rotation axis of the part 22.
[0018]
At this time, the displacement of the rotary displacement table 26 is minutely driven, and power is supplied to an actuator (for example, a piezoelectric element) that is driven and rotated, and a displacement measuring device (for example, a capacitance type device) capable of measuring the displacement of the rotary displacement table 26 with high accuracy. The displacement output signal from the displacement meter is received via the transmission / reception device 27. The transmission / reception device 27 is configured by, for example, a slip ring capable of inputting / outputting a signal from the rotating body to a fixed outside.
[0019]
In this embodiment, the power supply and displacement output signal cable from the rotary displacement table 26 to the transmission / reception device 27 has a structure in which the rotating device 21 is hollow and passes therethrough.
[0020]
The displacement output signal output to the outside of the rotation device 21 via the transmission / reception device 27 is amplified by the displacement measurement device amplifier 28 and then taken into the controller 29. The controller 29 calculates the displacement to be moved by the rotational displacement table 26 based on the taken displacement output signal, calculates the command voltage to be input to the actuator, and outputs the result to the actuator amplifier 30. The actuator amplifier 30 amplifies the command voltage, and then outputs the amplified signal to the actuator as supply power via the transmission / reception device 27, whereby the displacement of the rotational displacement table 26 is finely and highly accurately positioned.
[0021]
The details of the rotational displacement table 26 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a cross-sectional side view of the rotary displacement table 26, and FIG.
[0022]
The rotational displacement table 26 has a movable part 31, an elastic guide mechanism 32, displacement measuring devices 33a, 33b, 33c, actuators 34a, 34b, 34c, and a base 35 as main components. The movable portion 31 is elastically supported by being disposed at the center of a thin disk-shaped (axially symmetric) elastic guide mechanism 32 whose outer periphery is fixed to the base 35. Between the movable part 31 and the base 35, three actuators 34a, 34b and 34c, one end of which is fixed to the base 35 and the other end of which is machined in a spherical shape, are arranged at 120 degrees with respect to the rotation axis. ing.
[0023]
The movable portion 31 is provided with three pressurized screws 38, and a square pyramid seat is formed on the lower surface of the pressurized screw 38. By dropping the spherical shape machined at the other end of the actuators 34a, 34b, 34c into the square pyramid seat of the pressurized screw 38, the actuators 34a, 34b, 34c are each held rotatably, and at the same time, the actuators 34a, 34b are held. , 34c can be adjusted. Thereby, the displacement of the actuators 34a, 34b, 34c can be transmitted to the movable portion 31 reliably.
[0024]
On the other hand, in order to independently measure the displacements of the three actuators 34a, 34b, 34c, three displacement amount measuring devices 33a, 33b, 33c are provided near the actuators 34a, 34b, 34c. The displacement measuring devices 33a, 33b, and 33c are fixed to the base 35, and the displacement of the movable portion 31 is measured by measuring the displacement of the lower surface of the target 61 disposed on the movable portion 31. Note that the pressurizing screw 38 and the target 61 are fixed to the movable portion 31 by lock nuts 62 and 63, respectively, to prevent loosening.
[0025]
The configuration of the base 35 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a front view of the base 35, and FIG. 5 shows a view taken along line VV in FIG.
[0026]
As shown in the drawing, twelve radial ribs 71a to 71l as reinforcing members are arranged inside the base 35 radially from the central axis and axially symmetrically and evenly. Further, inside the base 35, a circumferential rib 72 as a reinforcing material is disposed concentrically around the base 35. The radial ribs 71a to 71l and the circumferential rib 72 are integrally formed with the base 35 so as to prevent the rigidity from being reduced by using a separate component.
[0027]
FIG. 6 shows a control block of the controller 29 in the rotating device 21 described above.
[0028]
The displacement output signal from the displacement measuring device 33 incorporated in the rotational displacement table 26 is input to the displacement measuring device amplifier 28 via the transmission / reception device 27. The signal output from the displacement measuring device amplifier 28 is filtered by a noise filter 42 to remove high-frequency noise components, and then compared with a command voltage from a signal generator 44 by a comparator 43 to obtain an error signal. Thereafter, the error signal is subjected to signal processing by a gain adjuster 45, an integrator 46, and a notch filter 47, and is input to the actuator amplifier 30.
[0029]
Further, an output signal from the actuator amplifier 30 is input to the actuators 34a, 34b, and 34c via the transmission / reception device 27, whereby the displacement amounts of the actuators 34a, 34b, and 34c are feedback-controlled. That is, when the displacement output signal from the displacement measuring device 33 is larger than the command voltage, the controller 29 controls the actuators 34a, 34b, 34c to contract, and in the opposite case, extends the actuators 34a, 34b, 34c. By controlling as described above, the displacement of the movable portion 31 is adjusted via the target 61. At this time, since the movable portion 31 is supported by the elastic guide mechanism 32, the movable portion 31 can be finely and highly accurately positioned without being affected by the friction or the friction generated by the rolling guide and the sliding guide.
[0030]
That is, when the command voltages input to the actuators 34a, 34b, 34c are the same, the actuators 34a, 34b, 34c expand and contract by the same amount of displacement. Therefore, the movable part 31 with which the actuators 34a, 34b, and 34c come into contact moves minutely and with high precision in parallel with the rotation axis of the rotating part 22 (see FIG. 1). If the command voltages input to the actuators 34a, 34b, 34c have different values, the actuators 34a, 34b, 34c are independently displaced in accordance with the different command voltages. Therefore, the movable section 31 is slightly inclined with respect to the rotation axis of the rotating section 22 (see FIG. 1).
[0031]
In the embodiment described above, an example is described in which three actuators 34a, 34b, 34c and three displacement measurement devices 33a, 33b, 33c are used, but the number of actuators and displacement measurement devices is four. By using a book or more, it is possible to perform more uniform and accurate tilt control.
[0032]
On the other hand, since the radial ribs 71a to 71l and the circumferential rib 72 are integrally formed with the base 35 on the rotary displacement table 26 and the base 35, high rigidity is secured. That is, as a result of measuring a displacement error (rotation angle-dependent shake error) depending on the rotation angle of the rotation displacement table 26, the displacement amplitude falls within 50 nm as shown in FIG. 7, and the rotation angle-dependent shake error is suppressed. .
[0033]
Accordingly, when the rotation center axis of the rotation displacement table 26 is horizontally arranged, the rotation angle-dependent shake error of the rotation displacement table 26 due to the deformation of the base 35 due to its own weight is suppressed. Therefore, when the rotary positioning device is used, for example, in a grinding device for a hard and brittle material such as a silicon wafer, the rotation angle-dependent run-out error generated in the grinding wheel to be positioned is suppressed, and at the same time, higher accuracy is achieved. This makes it possible to perform accurate positioning, and to cope with an increase in the diameter of the silicon wafer without deteriorating the positioning accuracy.
[0034]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 shows a cross section of a rotary type positioning apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 9 shows a view taken along line IX-IX in FIG. 8, and FIG. 10 shows a concept for explaining a tool posture positioning method. is there. The present embodiment assumes a general machine on which a rotating tool, for example, a drill, an end mill, a milling cutter, a grindstone or the like is mounted.
[0035]
As shown in FIGS. 8 and 9, a base plate 82 as a base is fastened to a spindle 81 as a rotating portion of the rotating device, and a diaphragm 83 having a disk-shaped parallel leaf spring structure is mounted on the base plate 82 as an out support 84. The outer peripheral portion is fixed by this, and a tool 85 is attached to the diaphragm 83.
[0036]
Three cap sensors 86 are arranged on the base plate 82 at equal intervals on the circumference, and the gap sensor 86 measures the gap between the base plate 82 and the diaphragm 83. The signal from the gap sensor 86 is taken into an external signal processing device 88 via a rotary joint 87 attached to the rear end through the axis of the spindle 81.
[0037]
That is, the tool 85 is attached to the base plate 82 via the grindstone attitude measuring device 80 including the diaphragm 83, the out support 84, and the gap sensor 86.
[0038]
When a load 89 is applied to the tool 85 being processed, the diaphragm 83 is elastically deformed, so that a relative displacement occurs between the base plate 82 and the diaphragm 83. This relative displacement is measured by gap sensors 86 arranged at equal intervals, and transmitted to a signal processing device 88 via a rotary joint 87.
[0039]
As shown in FIG. 10, the signal processing device 88 receives the signals of the three gap sensors 86 and calculates a normal vector 90 on a diaphragm surface which is uniquely determined geometrically from the signals. Then, the inclination (posture) of the rotating tool 85 with respect to the base plate 82 can be detected by drawing this in real time as a trajectory when this is projected onto a virtually erected screen 91.
[0040]
Therefore, by detecting the inclination of the tool 85, it is possible to know that the tool 85 is blinded or clogged, to prevent defective cutting or abnormal vibration, and to determine whether the tool 85 is to be straightened or automatically replaced. Can be automated.
[0041]
Next, the rotary positioning device described above with reference to FIG. Using tools An example in which the present invention is applied to a (processing apparatus) will be described. FIG. 11 shows a plan view of a semiconductor wafer grinding apparatus.
[0042]
A work spindle 93 is mounted on a feed slide 92 that reciprocates in the X-axis direction in the figure, and a grindstone spindle 95 is mounted on a cutting slide 94 that reciprocates in the Z-axis direction in the figure. The work spindle 93 and the grindstone spindle 95 They are facing each other.
[0043]
The cutting slide 94 is fed and driven in the Z-axis direction in the figure by a cutting slide drive motor 96, and the movement of the cutting slide 94 is measured by a cutting slide position sensor 97. The measurement signal of the cutting slide position sensor 97 is fed back by the control device 98, and high-precision positioning control is executed. The feed slide 92 is fed in the X-axis direction in the figure by a feed slide drive motor 99, and the movement of the feed slide 92 is measured by a feed slide position sensor 100. The measurement signal of the feed slide position sensor 100 is fed back by the control device 98, and high-precision positioning control is executed. The number of rotations of the work spindle 93 and the grindstone spindle 95 is controlled by a control device 98.
[0044]
The grindstone 103 is attached to the grindstone spindle 95 via the grindstone posture measuring device 80 shown in FIGS. The work spindle 93 is provided with a wafer chuck device 101, and the wafer 102 is fixed to the wafer chuck device 101. The signals of the three gap sensors 86 of the grindstone attitude measuring device 80 are taken out to the outside via a rotary joint 87 arranged at the rear end of the grindstone spindle 95, and are taken into a signal processing device 88.
[0045]
In the semiconductor wafer grinding apparatus described above, first, the feed slide 92 is positioned so that the outer peripheral portion of the grindstone 103 is at the center of rotation of the wafer 102. Thereafter, the work spindle 93 and the grindstone spindle 95 are rotated at a predetermined rotation speed, and the cutting slide 94 is moved at a low speed in the Z-axis direction in the figure. After the grinding stone 103 and the wafer 102 come into contact with each other, the cutting slide 94 is advanced in the Z-axis direction by a predetermined amount, and then the cutting slide 94 is retracted (−Z-axis direction in the drawing). When the tool 103 and the wafer 102 are completely separated, the cutting slide 94, the grindstone spindle 95, and the work spindle 93 are stopped, and the processing of the wafer 102 is completed.
[0046]
The grindstone 103 and the grindstone spindle 95 during the processing rotate while receiving a processing reaction force in the −Z-axis direction and the X-axis direction in the drawing. This inclination is measured by the gap sensor 86 of the grindstone attitude measuring device 80, and is displayed in real time as a locus drawn by the normal vector 90 of the grindstone 103 by the signal processing device 88 by the method shown in FIGS.
[0047]
Therefore, by detecting the inclination of the grindstone 103, it is possible to know whether the grindstone 103 is blinded or clogged, etc., to determine the necessity of selecting the processing conditions and the dressing of the grindstone 103, and to prevent cutting failure and abnormal vibration. Can be prevented. At this time, the inclination can be automatically corrected by adding a controller, an actuator, and the like.
[0048]
The above-described rotary positioning device is mounted and mounted on a rotating portion of the rotating device via a base, holds the positioning target while rotating with the rotating portion, and moves the positioning target in a direction parallel to the rotation axis of the rotating portion. A rotary displacement table for micro-displacement, a transmitting and receiving device capable of inputting and outputting power and signals required for micro-displacement driving of the rotating rotary displacement table in a rotating state, and the positioning object performing rotary motion And a controller for controlling the displacement of the object through the transmission / reception device, and a reinforcing member is provided on the base for holding the rotational displacement table, and a rotational displacement table for positioning the displacement and inclination of the positioning object. Is mounted on the rotating part of the rotating device so that the drive shaft of the rotary displacement table and the rotating axis of the rotating part can be matched, It is possible to improve the positioning accuracy of the positioning object by eliminating errors have occurred by the offset of the rotation axis.
[0049]
In addition, since the rigidity of the base constituting the rotary displacement table is improved by the reinforcing material, a displacement error (rotation angle dependent run-out error) depending on the rotation angle of the rotary displacement table caused by deformation of the base due to its own weight of the rotary displacement table. Can be suppressed. As a result, when the rotary positioning device is used for, for example, a grinding device for a hard and brittle material such as a silicon wafer, a rotation angle-dependent run-out error generated in a grinding wheel to be positioned is suppressed, and at the same time, a higher level is achieved. Accurate positioning becomes possible, and it is possible to cope with an increase in the size of the silicon wafer without deteriorating the positioning accuracy.
[0050]
In addition, the above-described rotary positioning device includes a base fastened to a rotating part of the rotary device, a diaphragm fixed to the base and holding and mounting a positioning target, and a plurality of diaphragms provided in a circumferential direction of the base with respect to the base. A gap sensor that detects the relative displacement of the sensor, and a controller that converts the signal of the gap sensor into a locus drawn by a normal vector of the diaphragm on a virtual screen and displays the locus in real time, so that the controller is attached to the rotating unit. It is possible to detect the inclination of a tool or the like that has been cut, and it is possible to prevent cutting defects and abnormal vibrations.
[0051]
In addition, the above-described rotary positioning device is provided on a grindstone spindle that is provided on a grindstone spindle that can be relatively positioned and moved with respect to the workpiece, and a grindstone posture measuring device in which the inclination of the grindstone is measured, according to measurement information of the grindstone posture measuring device. A control device that monitors the inclination of the grindstone in real time and determines whether or not machining is being performed under appropriate machining conditions, and selects a machining condition based on the determination result and determines whether or not dressing of the grindstone is necessary. Therefore, the inclination of the grindstone can be detected, and it is possible to know whether the grindstone is crushed or clogged, etc., and it is possible to select the processing conditions and determine the necessity of dressing the grindstone to prevent cutting defects and abnormal vibration. It is possible to do.
[0052]
【The invention's effect】
The rotary positioning device of the present invention holds and mounts the positioning target while rotating and rotating with the rotary unit on the rotary unit of the rotary device via a base, and holds the positioning target parallel to the rotation axis of the rotary unit. A rotational displacement table for minute displacement in a direction, a diaphragm fixed to the base for holding the rotational displacement table, and a plurality of displacement measuring devices provided in a circumferential direction of the base for detecting relative displacement of the diaphragm with respect to the base. And the displacement amount Measurement It has a controller that converts the output signal of the device into a locus drawn by the normal vector of the diaphragm on a virtual screen and displays it in real time, so that it is possible to detect the inclination of a tool or the like attached to the rotating part Thus, defective cutting and abnormal vibration can be prevented.
[0053]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a machining apparatus using the tool according to the first aspect, wherein a machining tool is attached to the rotary displacement table of the rotary positioning apparatus according to the first aspect so as to be relatively movable with respect to a workpiece. With displacement measuring device To the base due to the load during processing Measure the inclination of the machining tool in real time, and from the result When the processing tool is tilted from the desired state with respect to the base Machining with machining tools Bad And processing Bad Control means for selecting the processing conditions and determining whether or not the processing tool needs to be corrected based on the determination result of To the base due to the load during processing The inclination can be detected, the state of the processing tool can be known, the selection of processing conditions and the necessity of correction of the processing item part can be determined, and processing defects and abnormal vibration can be prevented beforehand. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a rotary positioning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side cross-sectional view of a rotary displacement table according to one embodiment.
FIG. 3 is a front view of a rotary displacement table according to one embodiment;
FIG. 4 is a front view of a base.
FIG. 5 is a view taken along line VV in FIG. 4;
FIG. 6 is a control block diagram of a rotational displacement table.
FIG. 7 is a graph showing a result of a rotation angle-dependent shake error.
FIG. 8 is a sectional view of a rotary positioning device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view taken along line IX-IX in FIG. 8;
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a tool posture positioning method.
FIG. 11 is a plan view of a semiconductor wafer grinding apparatus.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a conventional grinding apparatus.
[Explanation of symbols]
21 Rotating device
22 Rotating part
23 Bearing
24 rotation drive means
25 Positioning target
26 Rotational displacement table
27 Transceiver
28 Amplifier for displacement measurement device
29 Controller
31 Moving parts
32 elastic guide mechanism
33 Displacement measuring device
34 Actuator
35 base
38 Pressurized screw
42 Noise Filter
43 Comparator
44 signal generator
45 Gain adjuster
46 Integrator
47 Notch filter
61 Target
62, 63 Lock nut
71 Radial rib
72 cylindrical rib

Claims (2)

回転装置の回転部にベースを介して保持搭載され前記回転部と共に回転しながら位置決め対象物を保持すると共に前記位置決め対象物を前記回転部の回転軸と平行な方向に微小変位させる回転変位テーブルと、
前記ベースに固定され前記回転変位テーブルを保持搭載するダイヤフラムと、
前記ベースの周方向に複数設けられ前記ベースに対する前記ダイヤフラムの相対変位を検出する変位量測定装置と、
前記変位量測定装置の出力信号を前記ダイヤフラムの法線ベクトルが仮想スクリーン上に描く軌跡に変換して実時間で表示するコントローラと
を備えたことを特徴とする回転型位置決め装置。
A rotation displacement table that holds and mounts the positioning target while rotating with the rotation unit and that is held and mounted on the rotation unit of the rotation device via a base, and that minutely displaces the positioning target in a direction parallel to the rotation axis of the rotation unit; ,
A diaphragm fixed to the base and holding the rotational displacement table;
A displacement amount measurement device that is provided in the circumferential direction of the base and detects relative displacement of the diaphragm with respect to the base,
A rotary positioning device comprising: a controller that converts an output signal of the displacement measuring device into a locus drawn by a normal vector of the diaphragm on a virtual screen and displays the locus in real time.
請求項1に記載の回転型位置決め装置の回転変位テーブルに加工工具を取り付けて被加工物に対して相対的に位置決め移動可能とし、
請求項1に記載の変位量測定装置で加工工具の加工中の負荷によるベースに対する傾きを実時間で測定し、
その結果から加工工具がベースに対して所望状態より傾いたら加工工具による加工不良を判定すると共に加工不良の判定結果により加工条件の選定及び加工工具の修正要否を判定する制御手段を備えた
ことを特徴とする工具を使用する加工装置。
A machining tool is attached to the rotary displacement table of the rotary positioning device according to claim 1 so as to be relatively movable with respect to the workpiece,
The displacement measuring device according to claim 1, wherein the inclination of the machining tool with respect to the base due to the load during machining is measured in real time,
A control means is provided for judging a machining defect by the machining tool when the machining tool is tilted from a desired state with respect to the base from the result, and for selecting machining conditions and necessity of correction of the machining tool based on the decision result of the machining defect. A processing device using a tool characterized by the following.
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