JPH11132232A - エアースピンドルの傾き調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】研磨装置に配設され、垂直方向の軸心を有し、
下端に研磨砥石が装着される回転可能なスピンドル本体
を、エアーの圧力によって支持するエアースピンドルに
おいて、スピンドル本体の傾きの調整を容易に行う。 【解決手段】スピンドル本体を垂直方向に支持するスラ
ストベアリングに多数備えたエアーの吹き出し口を少な
くとも３つ以上の領域に分割し、各領域毎に個別にエア
ーの供給圧を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置において
研磨砥石が装着されるスピンドル本体をエアーによって
支持し、エアーの供給圧を調整することによりスピンド
ル本体の傾きを調整するようにしたエアースピンドルの
傾き調整機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ等を研磨する研磨装置に
おいては、スピンドル本体の先端に研磨砥石が装着さ
れ、スピンドル本体の回転に伴う研磨砥石の回転により
研磨が行われるが、被研磨物に対してスピンドル本体を
所要角度傾けて研磨しなければならない場合には、エア
ースピンドル全体を傾ける、被研磨物が保持されている
テーブル全体を傾ける等の必要性が生ずる。

【０００３】エアースピンドル全体を傾けたり、被研磨
物が保持されているテーブル全体を傾けたりするために
は、複雑な外部機構を設けなければならず、通常傾きの
調整はボルトの締め具合等を調整することにより行われ
る。

【０００４】しかし、かかる調整方法ではミクロンオー
ダーでの微調整は容易ではなく、かなりの熟練と煩雑な
作業とを必要としていた。

【０００５】そこで、かかる不都合を回避すべく本出願
人は、特開平５−２４８４３９号公報において、エアー
スピンドル全体ではなく、スピンドル本体の傾きの微調
整を、エアーの供給圧の調整によって行うエアースピン
ドルの角度調整方法を開示した。

【０００６】この角度調整方法は、スピンドル本体を支
持するエアーのうち、排気孔を介して外部に排気される
排気量を、ネジの締め具合の調整によって微調整するこ
とにより、エアースピンドルから吹き出すエアーの圧力
に支持位置による差異を設けてスピンドル本体の傾きを
微調整できるようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法においても、ネジを締めたり緩めたりするこ
とによって排気孔からのエアーの排気量を調整しなけれ
ばならず、依然としてかなりの熟練と煩雑な作業を必要
としている。

【０００８】このように、従来の研磨装置においては、
ネジの締め具合の調整等のかなりの熟練を要する煩雑な
作業を行うことなく、容易にスピンドルの傾きを調整で
きるようにすることに解決しなければならない課題を有
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、被加工物の表面を研磨す
る研磨砥石が装着されるスピンドル本体と、該スピンド
ル本体をエアーによって支持するラジアルベアリング、
スラストベアリングを含むハウジングとから構成される
エアースピンドルにおいて、スラストベアリングのエア
ー吹き出し領域は、少なくとも３つの領域に分割されて
おり、該分割されたエアー吹き出し領域へのエアーの供
給圧を個別に調整してスピンドル本体の傾きを調整する
エアースピンドルの傾き調整機構を提供するものであ
る。

【００１０】そして、スラストベアリングは、スピンド
ル本体に形成されたスラストプレートを上部スラスト軸
受け及び下部スラスト軸受けにより挟持するようにエア
ーによって支持し、上部スラスト軸受けまたは下部スラ
スト軸受けの一方若しくは両方のエアー吹き出し領域
が、少なくとも３つの領域に分割されていることを付加
的要件とするものである。

【００１１】このようなエアースピンドルの傾き調整機
構によれば、分割されたエアー吹き出し領域へのエアー
の供給圧を個別に調整するのみで、スピンドル本体の傾
きを自在に調整することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本発明が適用される装置
は、例えば図１に示すような研磨装置１０であり、この
研磨装置１０においては、作業台１１の端部から壁体１
２が起立して設けられており、この壁体１２の内側の面
には一対のレール１３が垂直方向に併設され、レール１
３に沿ってスライド板１４が上下動するのに伴い、スラ
イド板１４に取り付けられた研磨手段１５が上下動する
よう構成されている。また、基台１１上には、半導体ウ
ェーハ等の被研磨物を保持するチャックテーブル１６が
回転可能に配設されている。

【００１３】研磨手段１５においては、図２に示すよう
に、垂直方向の軸心を有するスピンドル本体１７が、ラ
ジアルベアリング１８とスラストベアリング１９とを含
むハウジングによって支持され、駆動源２０に駆動され
て回転可能となっている。また、スピンドル本体１７に
は、軸心に対して直交する方向に円板状のスラストプレ
ート２１が形成されており、スピンドル本体１７の先端
には、マウンタ２２を介して研磨砥石２３が装着されて
いる。

【００１４】研磨装置１０において、被研磨物を研磨す
る際は、被研磨物をチャックテーブル１６に保持させて
研磨手段１５の直下に位置付け、駆動源２０による駆動
によりスピンドル本体１７を回転させると共に、研磨手
段１５を下降させることにより、回転する研磨砥石２３
によって被研磨物に適宜の押圧力が加えられて表面が研
磨される。

【００１５】研磨手段１５を上下動させるときは、制御
部４６の制御によってパルスモータドライバ４７を介し
てパルスモータ４８を駆動し、パルスモータ４８の回転
に伴うボールネジ４９の回転によってボールネジ４９に
螺合した駆動部５０を上下動させる。駆動部５０が上下
動すると、駆動部５０に連結されたスライド板１４もレ
ール１３に沿って上下動し、スライド板１４に取り付け
られた研磨手段１５が上下動する。また、スピンドル本
体１７の上部に設けた駆動源２０は、制御部４６と接続
されており、制御部４６による制御の下でスピンドル本
体１７の回転を駆動する。

【００１６】駆動部５０が上下動すると、壁体１２の外
側に配設されたリニアスケール５１によって駆動部５０
の位置情報が検出されて、当該位置情報が制御部４６に
転送される。そして、転送された位置情報は、制御部４
６における研磨手段１５の上下動の精密制御に供され
る。

【００１７】また、制御部４６は、サーボドライバ５２
を介してチャックテーブル１６の下部に配設されたエン
コーダ５３及びサーボモータ５４と接続されており、エ
ンコーダ５３及びサーボモータ５４を駆動することによ
り、チャックテーブル１６も回転可能となっている。

【００１８】ラジアルベアリング１８は、スピンドル本
体１７をその外周面側から包み込むようにして配設さ
れ、スピンドル本体１７の中心に向けて水平方向に吹き
出すエアーによってスピンドル本体１７との間で一定の
距離を保っている。一方、スラストベアリング１９は、
図３に示すように、上部スラスト軸受け２８と下部スラ
スト軸受け２９とからなり、上部スラスト軸受け２８の
吹き出し口３０（３２）、３１（３３）から下方に向け
て吹き出すエアーと、下部スラスト軸受け２９の吹き出
し口３４（３６）、３５（３７）から上方に向けて吹き
出すエアーとによって、スラストプレート２１を挟持す
るようにして支持している。なお、図３における矢印は
エアーが吹き出す方向を表し、矢印の太さは圧力の強さ
を示す。即ち、図３においてはすべての吹き出し口から
吹き出すエアーの圧力は等しくなっている。また、スラ
ストプレート２１と上部スラスト軸受け２８及び下部ス
ラスト軸受け２９との間隔が誇張して描かれているが、
実際には数ミクロン程の間隔であり、後述する傾きの微
調整はこの間隔内で遂行される。

【００１９】図４に示すように、上部スラスト軸受け２
８及び下部スラスト軸受け２９においては多数の吹き出
し口は円弧状に整列している。そして、円弧状に整列し
た多数の吹き出し口は、上部スラスト軸受け２８におい
ては、４つのエアー吹き出し領域３８、３９、４０、４
１に分割されており、下部スラスト軸受け２９において
は、４つのエアー吹き出し領域４２、４３、４４、４５
に分割されている。

【００２０】上部スラスト軸受け２８及び下部スラスト
軸受け２９の各エアー吹き出し領域には、それぞれ同数
の吹き出し口が設けられており（図４の例においてはひ
とつのエアー吹き出し領域あたり５つの吹き出し口があ
る）、各吹き出し口から吹き出すエアーによってスラス
トプレート２１、ひいてはスピンドル本体１７全体が支
持されている。

【００２１】各吹き出し口は、各エアー吹き出し領域毎
にそれぞれ別個の給気口と接続されている。例えば、図
３において、吹き出し口３０は、給気口３０Ａと接続さ
れており、給気口３０Ａから供給されるエアーは、図４
におけるエアー吹き出し領域３８の吹き出し口３０から
吹き出す。また、吹き出し口３１は給気口３１Ａと接続
されており、給気口３１Ａから供給されるエアーは、エ
アー吹き出し領域３９の吹き出し口３１から吹き出す。
このように、各吹き出し口は、エアー吹き出し領域毎に
異なる給気口に接続されているため、各エアー吹き出し
領域毎に個別にエアーの供給圧を調整することができ
る。

【００２２】従って、スラストベアリング１９に設けら
れた吹き出し口から吹き出すエアーをエアー吹き出し領
域毎に個別に調整することにより、スピンドル本体１７
の傾きの微調整を行うことができる。

【００２３】図４のようにエアー吹き出し領域が４つに
分割されている場合においては、対向するエアー吹き出
し領域から吹き出すエアーの圧力に差を設ければ、スピ
ンドル本体１７を傾けることができる。例えば、エアー
吹き出し領域３８の吹き出し口３０から吹き出すエアー
の圧力をエアー吹き出し領域４１の吹き出し口３３から
吹き出すエアーの圧力より強くすると共に、エアー吹き
出し領域４２の吹き出し口３４から吹き出すエアーの圧
力をエアー吹き出し領域４５の吹き出し口３７から吹き
出すエアーの圧力より弱くしたときは、スラストプレー
ト２１が図５のように左下がりの状態となり、これによ
りスピンドル本体１７に傾きが生じることになる。

【００２４】スラストベアリング１９は、図６に示すよ
うに、スラストプレート２１とマウンタ２２との間に形
成された凹部５５に配設されていてもよい。この場合、
上部スラスト軸受け２８の吹き出し口３０、３１、３
２、３３からは上方に向けてエアーを吹き出し、下部ス
ラスト軸受け２９の吹き出し口３４、３５、３６、３７
からは下方に向けてエアーを吹き出して、全体として均
衡が保たれる。

【００２５】そして、この場合も上部スラスト軸受け２
８と下部スラスト軸受け２９が図４のように形成されて
いれば、各エアー吹き出し領域の吹き出し口から吹き出
すエアーの圧力を個別に調整することによりスピンドル
本体１７の傾きを調整することができる。

【００２６】なお、本実施の形態においては、上部スラ
スト軸受け２８と下部スラスト軸受け２９の双方のエア
ー吹き出し領域が４つに分割されている場合を例に挙げ
て説明したが、必ずしも双方が４つの領域に分割されて
いる必要はなく、どちらか片方が分割されていて、個別
に圧力が調整できるようになっていればよい。また、エ
アー吹き出し領域は、３つ以上に分割されていればいく
つに分割されていてもよく、細かく分割されているほ
ど、きめ細かな傾きの調整が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエア
ースピンドルの傾き調整機構によれば、分割されたエア
ー吹き出し領域へのエアーの供給圧を個別に調整するの
みで、スピンドル本体の傾きを自在に調整することがで
きるので、ネジの調整等のかなりの熟練を要する煩雑な
作業が不要となる。また、スピンドル本体とハウジング
との間でかじりが生じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエアースピンドルの傾き調整機構
が適用される研磨装置の一部を示す斜視図である。

【図２】同研磨装置の構成の概略を示す説明図である。

【図３】本発明に係るエアースピンドルの傾き調整機構
の要部を示す説明図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】エアーの供給圧の調整によりスピンドル本体が
傾いた様子を示す説明図である。

【図６】本発明に係るエアースピンドルの傾き調整機構
の第二の実施の形態の要部を示す説明図である。

【符号の説明】

１０……研磨装置 １１……作業台 １２……壁体 １
３……レール １４……スライド板 １５……研磨手段 １６……チャ
ックテーブル １７……スピンドル本体 １８……ラジアルベアリング １９……スラストベアリング ２０……駆動源 ２１…
…スラストプレート ２２……マウンタ ２３……研磨砥石 ２８……上部スラスト軸受け ２９……下部スラスト軸
受け ３０〜３７……吹き出し口 ３０Ａ〜３７Ａ……給気口 ３８〜４５……エアー吹き出し領域 ４６……制御部 ４７……パルスモータドライバ ４８……パルスモータ ４９……ボールネジ ５０……駆動部 ５１……リニア
スケール ５２……サーボドライバ ５３……エンコーダ ５４…
…サーボモータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の表面を研磨する研磨砥石が装
   着されるスピンドル本体と、 該スピンドル本体をエアーによって支持するラジアルベ
   アリング、スラストベアリングを含むハウジングとから
   構成されるエアースピンドルにおいて、 前記スラストベアリングのエアー吹き出し領域は、少な
   くとも３つの領域に分割されており、該分割されたエア
   ー吹き出し領域へのエアーの供給圧を個別に調整して前
   記スピンドル本体の傾きを調整するエアースピンドルの
   傾き調整機構。
2. 【請求項２】 スラストベアリングは、スピンドル本体
   に形成されたスラストプレートを上部スラスト軸受け及
   び下部スラスト軸受けにより挟持するようにエアーによ
   って支持し、前記上部スラスト軸受けまたは前記下部ス
   ラスト軸受けの一方若しくは両方のエアー吹き出し領域
   が、少なくとも３つの領域に分割されている請求項１に
   記載のエアースピンドルの傾き調整機構。