JPH1110498A - 固体アクチュエータを用いた面振れ修正機構を持つ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦な加工動作面を持つ加工具を備えた加工
装置、特に、カップ型砥石を備えた研削装置において、
加工動作面（研削動作面）の面振れを抑制制御できる面
振れ修正機構を持つ加工装置を提供する。 【解決手段】 平坦な加工動作面（研削動作面８）を持
つ加工具（カップ型砥石１）を備えた加工装置におい
て、ワーク７に対する該加工具（カップ型砥石１）の加
工動作時に発生する加工反力による加工動作面（研削動
作面８）の位置変異をサブミクロンオーダーで微細に修
正することができる固体アクチュエータ５を、該加工具
（カップ型砥石１）と該加工具を固定するための固定台
（スピンドル架台６）との間に介在させる。該加工具
（カップ型砥石１）の位置変異は位置センサで測定し、
該固体アクチュエータ５に適正な位置修正の指示を与え
る。該加工装置は加工動作面の面触れを修正でき、また
微小切込みもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平坦な加工動作面
を持つ加工具でワークを加工できる加工装置であって、
面振れ修正機構を持つ加工装置に関する。特に、大口径
シリコンウエハの平面研削加工に適した、面振れ修正機
構を備えた研削装置に関する。また本発明の面振れ修正
機構を持つ加工装置は、動作加工面を持つ加工具を有す
る加工装置全般に対して同様に適用でき、或いは大口径
の動作加工面を持つ加工具全体に渡って微細な切り込み
をかけるような加工装置に対しても同様に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】砥石装置の研削動作面は通常、ワークに
適用する前に単石のダイヤモンドドレッサーなどを用い
てツルーイング（或いはドレッシング、目直し）が行わ
れる。このツルーイングは、ドレッサーの走り精度に応
じた精度の砥石表面が転写形成され、砥石の研削加工精
度を高めるのに有効な手段である。また、砥石の研削加
工精度を高める別の手段として、砥石の回転軸である砥
石スピンドルの回転精度も砥石の研削加工精度を高める
のに有効な手段である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】砥石によるワークの研
削加工精度は、前記したようにドレッサーの走り精度お
よび砥石スピンドルの回転精度が大きな影響を持つ。し
かしながら、ワークの平面研削に用いられるカップ型砥
石は、その軸芯が砥石スピンドルの軸芯と一致するよう
に固定されているため、カップ型砥石における研削加工
を行う研削動作面の一部がワークの平面に当接する場合
には、上記の研削加工精度の要因以外に、ワークの研削
加工時の加工反力により面振れ（砥石の研削動作面の傾
き）が生じる。

【０００４】この加工反力による面振れは、次の理由で
発生する。即ち、カップ型砥石の研削動作面の全面が同
一水平面であるにもかかわらず、研削加工時には該研削
動作面の一部しかワークに当接しないため、砥石スピン
ドルの軸芯と一致していない該研削動作面において、該
研削動作面に発生する加工反力が、面振れを引き起こ
す。この現象はカップ型砥石を備えた研削装置に特有の
問題点である。ワーク面に許容される平坦誤差としてサ
ブミクロン以下が要求されるような場合、加工反力によ
る研削動作面の面振れがワークの仕上がり形状精度に深
刻な影響を与える。

【０００５】今日、シリコンウエハの大型化が進めれて
いるが、特に、厳密な平面性、平滑性が求められる大型
のシリコンウエハに対して、高度な研削加工精度を有す
る、平面加工に適したカップ型砥石が要求される。

【０００６】そこで、本発明は、平坦な加工動作面を持
つ加工具を備えた加工装置、特に、カップ型砥石を備え
た研削装置において、加工動作面（研削装置においては
研削動作面）の面振れを抑制制御できる面振れ修正機構
を持つ加工装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明は、平坦な加工動作面を持つ加工具を
備えた加工装置において、ワークの加工時に発生する加
工反力による加工動作面の位置変異をサブミクロンオー
ダーで微細に修正することができる固体アクチュエータ
を、該加工具と該加工具を固定するための固定台との間
に介在させ、且つ該加工具の位置変異を検出できる位置
センサと、該位置センサからの位置情報に基づいて該固
体アクチュエータに適正な位置修正の指示を与える制御
装置を備えたことを特徴とする加工動作面の面振れを修
正でき、また微小切込みのできる加工装置である。

【０００８】本発明において、加工具の位置変異をサブ
ミクロンオーダーで微細に修正することができる固体ア
クチュエータには、磁歪素子或いは圧電素子を使用する
ことができる。

【０００９】さらに、具体的な本発明は、平坦な研削動
作面を持つカップ型砥石を備えた研削装置において、ワ
ークの加工時に発生する加工反力による研削動作面の位
置変異をサブミクロンオーダーで微細に修正することが
できる固体アクチュエータを、該カップ型砥石と該カッ
プ型砥石を固定するためのスピンドル架台との間に介在
させ、且つ該カップ型砥石の位置変異を検出できる位置
センサと、該位置センサからの位置情報に基づいて該固
体アクチュエータに適正な位置修正の指示を与える制御
装置を備えたことを特徴とする加工動作面の面振れを修
正でき、また微小切込みのできる加工装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の加工装置を、カップ型砥
石を備えた研削装置を代表例にして、以下に説明する。
研削動作面の面振れを修正できるカップ型砥石を備えた
本発明の研削装置の実施の態様を示す概略を図１（側断
面図）および図２（正面図）に示す。１はカップ型砥石
であり、カップ状の開放側の端面は平坦な研削動作面８
となっている。カップ型砥石１は、カップ形状の底面に
おいて軸芯を同一にして砥石スピンドル２に直結して固
定されている。砥石スピンドル２は、ブラケット４に対
し相対的に回転運動ができるように、静圧軸受けとした
高剛性な軸受部３を介して、ブラケット４に支えられて
いる。

【００１１】スピンドル架台６とブラケット４の間に、
固体アクチュエータ５が少なくとも３個介在し、該固体
アクチュエータ５の動作によりスピンドル架台６とブラ
ケット４の間の距離が一定となる。即ち、固体アクチュ
エータ５は、ワーク７の研削加工時の加工反力による面
振れで生じた、ブラケット４とスピンドル架台６との間
の位置変異を、サブミクロンオーダーで微細に修正して
制御することができる。この修正により、研削動作面８
（加工動作面）の位置変異をサブミクロンオーダーで修
正することができる。

【００１２】固体アクチュエータ５には、例えば、磁歪
素子、圧電素子が使用でき、距離の調整時には、磁界、
或いは電圧を印加することにより、これらの素子自体の
長さを制御することができる。

【００１３】固体アクチュエータ５の最近傍には、スピ
ンドル架台６に対するブラケット４の位置変異を測定で
きる（図示していない）位置センサが設けられている。
スピンドル架台６は高剛性を有し、ワーク７がカップ型
砥石１に対して相対的に運動する構造を持つ場合は定盤
（図示していない）等に固定され、ワーク７が固定され
ている場合は、スピンドル架台６は定盤に対しワーク７
が加工可能なように相対運動を与える構造を持っていて
もよい。

【００１４】上記本発明の面振れ修正機構を持つカップ
型砥石を備えた研削装置の動作を次に説明する。ワーク
７の研削加工を行うにあたって、予め、砥石の端面をツ
ルーイング（或いはドレッシング、目直し）することが
一般的である。

【００１５】次いで、ワーク７に対し相対運動を加えて
加工を行う。加工を行う際、図１および図２に示すよう
にカップ型砥石１の研削動作面８の一部のみがワークに
当接するようになるため加工反力がカップ型砥石１の研
削動作面８の一部にかかるようになり、砥石スピンドル
２が傾きを持ち、したがって、カップ型砥石１の研削動
作面８は、ワーク７の研削加工精度に深刻な影響を与え
る。

【００１６】このとき、カップ型砥石１の傾きをブラケ
ット４とスピンドル架台６の間に取り付けた少なくとも
３個の位置センサ（図示していない）により検出し、得
られた結果を固体アクチュエータ５にフィードバックさ
せる。即ち、位置センサにより得られた位置情報を制御
装置（図示していない）に導き、該制御装置においてそ
れぞれの位置センサの近傍に備えられた固体アクチュエ
ータ５の長さを微細に変異させる指示を各固体アクチュ
エータ５へ発し、次いで各固体アクチュエータ５を作動
させて研削動作面８の位置調整を行う。

【００１７】なお、固体アクチュエータ５に磁歪素子を
使用する場合には磁界を調整することにより、また固体
アクチュエータ５に圧電素子を使用する場合には印加電
圧を調整することにより、固体アクチュエータ５の長さ
を変異させて位置調整が行われる。これらの固体アクチ
ュエータ５は、その長さをサブミクロンオーダーで変異
させることができるので、微細な位置調整ができ、した
がって、ワーク７の研削加工精度が向上する。

【００１８】図３は、上記とは別の実施の態様を示す本
発明の研削装置の概略図である。図３の研削装置と図１
に示す研削装置との違いは、図１の研削装置においては
砥石スピンドル２がブラケット４の内部に貫挿されてい
るが、図３の研削装置ではブラケット４が砥石スピンド
ル２の内部に貫挿されている点である。その他の構成は
図１と同様である。

【００１９】上記の発明の実施の態様は、カップ型砥石
装置における面振れ修正機構を例にして説明している
が、本発明はカップ型砥石装置に限定されず、例えば、
φ３００ｍｍ程度の口径の動作加工面を持つ加工具を有
する加工装置全般に対して、面振れをサブミクロン単位
に抑える必要がある場合に広く応用可能である。また大
口径の動作加工面を持つ加工具全体に渡って微細な切り
込みをかけるような加工装置に対しても同様に応用可能
である。

【００２０】

【発明の効果】本発明の平坦な加工動作面を持つ加工具
を備えた加工装置は、少なくとも３個の固体アクチュエ
ータを有する面振れ修正機構を持つので、ワークの被加
工面に対する加工動作面の傾きをサブミクロンオーダー
で調整することができる。したがって、加工装置がカッ
プ型砥石を備えた研削装置である場合は、ワークの被研
削面において精度の高い平坦性が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工（研削）動作面の面振れを修正で
きるカップ型砥石を備えた加工装置（研削装置）の概略
を示す側断面図である。

【図２】本発明の加工（研削）動作面の面振れを修正で
きるカップ型砥石を備えた加工装置（研削装置）の概略
を示す正面図である。

【図３】図１とは別の実施の態様を示す本発明の研削装
置の概略図である。

【符号の説明】

１ カップ型砥石 ２ 砥石スピンドル ３ 軸受部 ４ ブラケット ５ 固体アクチュエータ ６ スピンドル架台 ７ ワーク ８ 研削動作面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦な加工動作面を持つ加工具を備えた
   加工装置において、 ワークの加工時に発生する加工反力による加工動作面の
   位置変異をサブミクロンオーダーで微細に修正すること
   ができる固体アクチュエータを、該加工具と該加工具を
   固定するための固定台との間に少なくとも３個介在さ
   せ、 且つ該加工具の位置変異を検出できる位置センサと、該
   位置センサからの位置情報に基づいて該固体アクチュエ
   ータに適正な位置修正の指示を与える制御装置を備えた
   ことを特徴とする加工装置。
2. 【請求項２】 前記固体アクチュエータが、磁歪素子お
   よび圧電素子から選ばれたものである請求項１記載の加
   工装置。
3. 【請求項３】 前記平坦な加工動作面を持つ加工具を備
   えた加工装置が、平坦な研削動作面を持つカップ型砥石
   を備えた研削装置である請求項１または２記載の加工装
   置。
4. 【請求項４】 前記カップ型砥石は、軸受けを介してブ
   ラケットに支持されており、且つ該ブラケットは固体ア
   クチュエータを介してスピンドル架台に固定されたもの
   である請求項３記載の加工装置。