JPH11254282A - 両頭研削装置及び両頭研磨装置 - Google Patents

両頭研削装置及び両頭研磨装置

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JPH11254282A
JPH11254282A JP10069579A JP6957998A JPH11254282A JP H11254282 A JPH11254282 A JP H11254282A JP 10069579 A JP10069579 A JP 10069579A JP 6957998 A JP6957998 A JP 6957998A JP H11254282 A JPH11254282 A JP H11254282A
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double
center
guide
guide surfaces
main shaft
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JP10069579A
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Kozo Abe
耕三 阿部
Akira Isobe
章 磯部
Yoshiyuki Tomita
良幸 冨田
Kazutaka Hara
一敬 原
Ryuzo Mazaki
隆三 真崎
Akio Iwase
昭雄 岩瀬
Hiroshi Nagata
浩 永田
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • 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
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
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    • B23Q1/267—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members with means to prevent skewness between the relatively slidable members
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    • B24B7/17—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings for simultaneously grinding opposite and parallel end faces, e.g. double disc grinders

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振れの精度を向上させ、ピッチング誤差を少
なくし、位置決め精度を高めると同時に加工反力に対す
る剛性を確保することができる両頭研削装置、及び両頭
研磨装置を提供する。 【解決手段】 主軸１３を支持・移動させるための案内
面１４ａ、１４ｂ、１４ｃが複数形成され、該複数の案
内面１４ａ、１４ｂ、１４ｃによる合成された駆動ポイ
ントが、主軸１３の重心と一致している両頭研削装置、
あるいは両頭研磨装置である。案内面の本数は３本であ
ることが、ワークの搬入・搬出の妨げとならないために
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、両端面の平面度お
よび平行度が必要とされるワークについて、その両端面
を同時に研削するのに適した両頭研削装置、あるいはそ
の両端面を同時に研磨するのに適した研磨装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体シリコンウエハ、光学部品、Ｃ
Ｄ、ＭＤ等に適用されるワークにおいては、その表面の
平面度や平行度の要求が高く、年々厳しいものとなって
いる。従来、両端面の平面度および平行度が必要とされ
るワークの両端面を同時に高効率で研削して仕上げるこ
とのできる装置として両頭研削装置が知られている。こ
の両頭研削装置で加工されるワークの仕上がり精度は、
平面度、平行度ともに、一般的に数μｍ程度である。
【０００３】図１に従来の横型の両頭研削装置の一例の
正面図、図２はその側面図を示す。図１及び図２の両頭
研削装置は、端面に平坦な研削動作面を有するカップ型
砥石１ａ、１ｂの開放側を２個向かい合わせてワーク２
の両側に対して同時に接触可能に移動して研削動作でき
るように配置した両頭研削装置である。
【０００４】図１及び図２の両頭研削装置において、主
軸モータにより主軸に相対的回転運動が与えられ、回転
中心軸を同一とし対向する２本の主軸３ａ、３ｂの各々
の先端には、カップ型砥石１ａ、１ｂが設けられ、各々
のカップ型砥石１ａ、１ｂの研削動作面は対向してい
る。主軸３ａ、３ｂの各々はすべりもしくは転がりのガ
イド４によって拘束されている。このガイド４は、ベッ
ド８上に固定され、両頭研削装置が横型のものでは、通
常、主軸３ａ、３ｂの下部に位置し、主軸３ａ、３ｂの
回転中心軸に平行に２本配置されている。
【０００５】主軸３ａ、３ｂの回転力は主軸３ａ、３ｂ
の上部に配置されたスピンドルモータ５によって伝動ベ
ルトを介して伝動される。なお、図１では横型の両頭研
削装置を示しているが、縦型の両頭研削装置でも縦方向
に並べ変えた類似構造がとられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の両頭研削装
置では、主軸を回転させるには、転がり軸受けが使用さ
れている。このような主軸の回転精度を確保するため
に、アンギュラ玉軸受けを対向して配置し予圧をかけた
り、また剛性を確保するために、円錐ころ軸受けを使用
したりしているが、それらの手段によっても、精度にお
いて１μｍ、剛性においては２０ｋｇｆ／μｍが通常出
せる限界である。
【０００７】さらに、前記従来の両頭研削装置では、ガ
イドには減衰性を考慮してすべり案内面が多く使用され
るが、１μｍ以下の位置決め精度で微小運動させる場
合、このようなガイドではステイックスリップを起こ
し、これが研削加工面におけるピッチング誤差の原因と
なっている。
【０００８】またさらに、前記従来の両頭研削装置で
は、図２に示すように、カップ型砥石１ａ、１ｂの研削
動作面における加工ポイント７と、ガイド４面、また、
駆動される部分の中心としての運動中心６の距離が離れ
ており、主軸３ａ、３ｂの径が大きくなるほどこれらの
距離が開く傾向があり、ワークの大型化に伴ってますま
すこの傾向が増大する。しかしながら、加工ポイント７
と、ガイド４面や運動中心６の距離が大きくなると剛性
の確保が困難となると共に、アッベの誤差による計測誤
差などが生ずるという問題がある。
【０００９】一方、近年、例えば、光学部品のガラスや
半導体シリコンウエハなどにおいて、加工面の仕上がり
精度の要求が年々厳しくなっていると同時に、シリコン
ウエハ等のワークの大型化に伴い研削装置の大型化も避
けられない。両頭研削装置を用いた研削方式によるワー
クの仕上がり精度について、平坦度でサブミクロン、面
粗さで十数ｎｍを達成するためには、１０〜１００ｎｍ
の位置決め精度とあわせて、加工時の反力に対する十分
な剛性を持つ必要がある。
【００１０】そこで、本発明は、前記問題点を解消乃至
抑制することができる両頭研削装置を提供し、詳しく
は、振れの精度を向上させ、ピッチング誤差を少なく
し、位置決め精度を高めると同時に加工反力に対する剛
性を確保することができる両頭研削装置、及び両頭研磨
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、半導体シリコンウエハ等を加工す
る装置において、主軸を支持・移動させるための案内面
及びその支持機構が複数形成され、該複数の案内面によ
り合成された、駆動される部分の中心としての運動中心
が、前記主軸の中心とほぼ一致あるいは一致しているこ
とを特徴とする両頭研削装置あるいは両頭研磨装置であ
る。
【００１２】本発明によれば、全ての案内面により合成
された運動中心が、前記主軸の中心とほぼ一致あるいは
一致しているため、両頭研削装置あるいは両頭研磨装置
の加工動作ポイントと近接したものとなる。したがっ
て、主軸によりワークを研削加工したときの加工反力の
うち、主軸の曲げ成分を小さくすることが可能となり、
加工反力に対する剛性を確保しやすいものとなる。
【００１３】本発明の両頭研削装置あるいは両頭研磨装
置において、前記案内面の本数は３本以上であること
が、案内面による運動中心を主軸の中心と一致させるた
めに必要であり、案内面を有する案内面部材がワークの
搬入・搬出の妨げとならないようにするためには、案内
面は３本が最も好ましい。
【００１４】両頭研削装置あるいは両頭研磨装置を横型
のものとし、案内面を３本使用したた場合には、案内面
及びその支持機構の配置は、次のような組み合わせが好
ましい。第一番の組み合わせは、主軸の下側の水平面上
に配置した２本の案内面と主軸の上側に配置した１本の
案内面からなる組み合わせである。第二番目の組み合わ
せは、主軸の上側の水平面上に配置した２本の案内面と
主軸の下側に配置した１本の案内面からなる組み合わせ
である。いずれの場合も３つの案内面及びその支持機構
は３角形又は正三角形に配置し、その幾何学的な重心位
置に主軸を配置することが好ましい。このような構成か
らなる、本発明の両頭研削装置あるいは両頭研磨装置は
横型に限定されず、縦型にも同様に複数の案内面の配置
が適用できる。
【００１５】本発明の両頭研削装置あるいは両頭研磨装
置における複数の案内面は、一体に成形された少なくと
も一つの案内面部材で形成してもよい。
【００１６】本発明の両頭研削装置あるいは両頭研磨装
置に配置される複数の案内面部材の案内機構は、種類の
異なるものが含まれてもよい。特に、横型両頭研削装置
あるいは横型両頭研磨装置に適用する場合には、主軸の
上側に配置した案内面の案内機構は、静圧案内機構であ
ることが望ましく、また、主軸の上側と下側に配置する
案内面の種類を静圧案内機構とすべり案内機構に使い分
けて組み合わせることも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の両頭研削装置の一例を斜
視図として図３及び側面図として図４に示す。図３及び
図４の両頭研削装置において、主軸１３の端面に平坦な
研削動作面を有するカップ型砥石１１ａ、１１ｂの開放
側を２個向かい合わせてワーク１２の両側に対して同時
に接触可能に移動して研削動作できるように、２本の主
軸１３が対向して配置されている。主軸１３はサドル１
５により一体固定されて主軸装置１６を構成している。
【００１８】摺動できる２本の案内面１４ａ、１４ｂが
同一水平面上に且つ主軸装置１６下面に適合するよう
に、ベッド１７に固定されており、各々の案内面１４
ａ、１４ｂの案内機構は、Ｖ字型のすべり案内機構とな
っている。主軸装置１６の上面は案内面上側の案内面１
４ｃに適合するように形成されており、図４には、静圧
案内機構の案内面１４ｃが示されている。このように摺
動可能な２本の案内面１４ａ、１４ｂと案内面１４ｃは
三角形又は正三角形に構成され、その幾何学的な重心位
置に主軸が配置されている。
【００１９】下側の案内面１４ａ、１４ｂはすべり案内
機構であるので、減衰性が確保できる。また上側の案内
面１４ｃは静圧案内機構であるので、下側の案内面１４
ａ、１４ｂにより生じたピッチング誤差を最小に抑える
ことができる。このようにピッチング誤差を抑制できる
ことから、全ての案内面により合成された運動中心を本
発明では主軸中心に位置するように設定している。主軸
１３の切込方向の駆動源としては油圧シリンダーもしく
はリニアモータ等を用いることができる。
【００２０】図３及び図４に示す態様では、案内面は３
本設けられ、２本が主軸装置下面、１個が主軸装置上面
に当接して設けられているが、上側に静圧案内機構の案
内面を２本、下側にすべり案内機構の案内面を１本設け
てもよい。
【００２１】図５に本発明の横型の両頭研削装置の別の
態様を示す。図５に示す態様のように、複数の案内面を
有する一つの案内面部材１８を用いてもよく、上側に静
圧案内機構の２本の案内面１４ｃ、１４ｄを設けてもよ
い。
【００２２】ワークの搬入・搬出の妨げとならないよう
にするためには、案内面は３本が好ましいが、この点が
克服できれば案内面部材１８の総計を４個以上としても
よい。
【００２３】本発明の両頭研削装置の主軸の回転機構に
静圧ベアリングが使用できる。この場合、静圧媒体は油
もしくは水が適用でき、転がり軸受けでは得られない精
度と剛性を確保することが可能となる。例えば、転がり
軸受けでは、精度の振れが１μｍ程度であるが、静圧軸
受けでは０．０１〜０．１μｍが達成される。
【００２４】上記の態様は、両頭研削装置について説明
しているが、主軸の先端に取り付けた加工作動部材を研
磨用のものに付け換えれば、同様に両頭研磨装置として
使用できる。
【００２５】
【発明の効果】両頭研削装置あるいは両頭研磨装置にお
ける主軸を支持・移動させるための複数本、好ましくは
３本の案内面による運動中心を主軸の中心位置とほぼ一
致あるいは一致させているので、ワークを研削加工した
ときの加工反力のうち主軸の曲げ成分を小さくすること
が可能となり、加工反力に対する剛性を確保しやすいも
のとなる。
【００２６】主軸に使用されるベアリングとして、静圧
ベアリングを使用する場合には、剛性を確保できると共
に振れの精度をミクロンレベルからサブミクロンレベル
に引き上げることができる。
【００２７】案内面の案内機構としてすべり案内機構と
静圧案内機構の複数の案内面を組み合わせて配置した場
合には、ピッチング誤差を少なくすることができる。
【００２８】上記の要件を備える場合には、本発明の両
頭研削装置あるいは両頭研磨装置は、１０〜１００ｎｍ
レベルの位置決めが可能になると共に、加工反力に対し
て十分な剛性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の横型の両頭研削装置の一例の正面図を示
す。
【図２】従来の横型の両頭研削装置の一例の側面図を示
す。
【図３】本発明の両頭研削装置の一例を斜視図として示
す。
【図４】本発明の両頭研削装置の一例を側面図として示
す。
【図５】本発明の両頭研削装置の別の態様を示す。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ カップ型砥石 ２ ワーク ３ａ、３ｂ 主軸 ４ ガイド ５ａ、５ｂ 主軸モータ ６ 運動中心 ７ 加工ポイント ８ ベッド １１ａ、１１ｂ カップ型砥石 １２ ワーク １３ 主軸 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 案内面 １５ サドル １６ 主軸装置 １７ ベッド １８ 案内面部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 良幸 神奈川県平塚市夕陽ケ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 (72)発明者 原 一敬 神奈川県平塚市夕陽ケ丘63番30号 住友重 機械工業株式会社平塚事業所内 (72)発明者 真崎 隆三 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 岩瀬 昭雄 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 永田 浩 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体シリコンウエハ等を加工する装置
    において、主軸を支持・移動させるための案内面及びそ
    の支持機構が複数形成され、該複数の案内面により合成
    された運動中心が、前記主軸の中心とほぼ一致している
    ことを特徴とする両頭研削装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の両頭研削装置において、
    複数の案内面により合成された運動中心が、主軸の中心
    と一致していることを特徴とする両頭研削装置。
  3. 【請求項３】 前記案内面は３本である請求項１又は２
    記載の両頭研削装置。
  4. 【請求項４】 半導体シリコンウエハ等を加工する装置
    において、主軸を支持・移動させるための案内面及びそ
    の支持機構が複数形成され、該複数の案内面により合成
    された運動中心が、前記主軸の中心とほぼ一致している
    ことを特徴とする両頭研磨装置。
JP10069579A 1998-03-04 1998-03-04 両頭研削装置及び両頭研磨装置 Pending JPH11254282A (ja)

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DE (1) DE69905207T2 (ja)
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