KR20200139628A - 척 테이블 기울기 조정 기구 - Google Patents

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KR20200139628A
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사토시 야마나카
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 효율적으로 또한 확실하게 척 테이블의 기울기를 조정한다.
[해결수단] 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지되는 피가공물을 가공하는 가공면을 갖는 가공 유닛을 포함하는, 가공 장치에 배치되고, 상기 가공면에 대한 상기 유지면의 평행도를 조정하는, 척 테이블의 기울기 조정 기구로서, 압전 소자를 적층한 압전 액추에이터가 배치되어 신축 가능한 적어도 1개의 신축 지지 기둥을 포함하는, 상기 척 테이블을 지지하는 적어도 3개의 지지 기둥과, 상기 압전 액추에이터에 접속되는 직류 전원과, 상기 압전 액추에이터에 공급하는 직류 전압값을 제어하는 전압 제어부를 포함한다. 상기 압전 제어부에 의해 제어되는 직류 전압값의 직류 전력을 상기 압전 액추에이터에 공급하고, 상기 신축 지지 기둥의 길이를 제어하여 상기 가공면에 대한 상기 유지면의 평행도를 조정한다.

Description

척 테이블 기울기 조정 기구{CHUCK TABLE TILT ADJUSTMENT MECHANISM}
본 발명은 압전 액추에이터로 구성한 척 테이블 기울기 조정 기구에 관한 것이다.
연삭 지석을 이용하여 피가공물을 연삭 가공하는 연삭 장치는, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블을 구비한다. 또한, 연삭 장치는, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 유지면이 연삭 지석의 가공면과 평행해지도록 척 테이블을 기울이는 조정축을 구비한다. 조정축은, 유지면의 중심을 무게 중심으로 하는 정삼각형의 정점에 배치된다.
상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 것 같은 조정축은, 나사 샤프트와 모터를 가지고 있고, 모터를 이용하여 나사 샤프트를 회전시켜 척 테이블의 기울기를 변경한다. 나사 샤프트는 턴 테이블의 하방에 회전 가능하게 배치되고, 또한 나사 샤프트의 하단은 모터에 연결되며, 척 테이블에는, 나사 샤프트의 나사 부분이 나사 결합하는 너트가 배치된다. 나사 샤프트가 회전하면, 척 테이블과 턴 테이블의 거리가 변하여, 척 테이블의 기울기가 변경된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제1996-090376호 공보
최근, 피가공물이 커진 것 등에 따라, 피가공물을 유지하는 척 테이블도 커져, 그 중량이 무거워졌다. 척 테이블의 중량이 무거우면, 나사 샤프트의 나사의 마찰이 커지기 때문에, 나사 샤프트를 미리 정해진 각도 회전시켰음에도 불구하고, 회전 각도에 따라 척 테이블의 기울기가 미리 정해진 양 변경되지 않는다는 문제가 있다. 따라서, 무거운 척 테이블이라도 미리 정해진 양의 기울기를 변경할 수 있도록 한다는 과제가 있다.
또한, 나사 샤프트의 회전 각도가 적은 경우에도, 나사의 마찰에 의해 나사 샤프트에 뒤틀림이 생겨, 기울기가 변경되지 않는다는 문제가 있다.
또한, 상기 나사 샤프트는 나사 구조를 가지고 있어, 백래시가 발생하기 때문에, 적절하게 기울기를 변경하기 위해서는 백래시 제거 동작이 필요하여, 기울기 조정에 시간이 걸린다는 문제가 있다.
또한, 근소한 양의 기울기 조정도 가능하게 한다는 과제도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 척 테이블의 기울기를 용이하게 조정할 수 있는, 척 테이블의 기울기 조정 기구를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지되는 피가공물을 가공하는 가공면을 갖는 가공 유닛을 포함하는, 가공 장치에 배치되고, 상기 가공면에 대한 상기 유지면의 평행도를 조정하는, 척 테이블의 기울기 조정 기구로서, 압전 소자를 적층한 압전 액추에이터가 배치되어 신축 가능한 적어도 1개의 신축 지지 기둥을 포함하는, 상기 척 테이블을 지지하는 적어도 3개의 지지 기둥과, 상기 압전 액추에이터에 접속된 직류 전원과, 상기 압전 액추에이터에 공급하는 직류 전압값을 제어하는 전압 제어부를 구비하고, 상기 압전 제어부에 의해 제어되는 직류 전압값의 직류 전력을 상기 압전 액추에이터에 공급하고, 상기 신축 지지 기둥의 길이를 제어하여 상기 가공면에 대한 상기 유지면의 평행도를 조정하는 것인, 척 테이블의 기울기 조정 기구가 제공된다.
본 발명의 척 테이블의 기울기 조정 기구에 의하면, 압전 액추에이터에 공급하는 전압을 변경하여 기울기를 조정하기 때문에, 확실하게 미리 정해진 양의 기울기를 변경할 수 있다. 또한, 종래의 백래시 제거가 불필요해져, 작업량을 삭감할 수 있다. 또한, 전압 제어부에 의해 압전 액추에이터에 공급하는 전압을 미세조정함으로써, 근소한 각도의 기울기 조정도 가능하다.
도 1은 연삭 장치의 전체를 나타내는 사시도이다.
도 2는 연삭 장치에 의해 피가공물이 연삭 가공되는 모습을 연삭 장치의 측면에서 본 단면도이다.
도 1에 나타내는 연삭 장치(1)는, 척 테이블(2)의 유지면(20a)에 유지되는 원판 형상의 반도체 웨이퍼 등인 피가공물(W)의 상면(Wa)에, 연삭 지석(340)의 가공면(340a)을 접촉시킴으로써 연삭 가공하는 연삭 장치이며, 연삭 장치(1)는, 가공면(340a)에 대한 유지면(20a)의 평행도를 조정하는, 기울기 조정 기구(5)를 구비ㅎ한. 이하, 연삭 장치(1) 및 기울기 조정 기구(5)에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치(1)는, 연삭 장치(1)에 구비하는 각종 기구를 제어하는 제어 유닛(9)을 구비한다. 또한, 연삭 장치(1)는, Y축 방향으로 연장 설치되는 베이스(10)와, 베이스(10) 위에 있어서의 +Y 방향측으로 세워서 설치되는 칼럼(11)을 구비한다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치(1)의 베이스(10) 위에는, 예컨대 원판 형상을 갖는 척 테이블(2)이 구비된다. 척 테이블(2)은, 흡인부(20)와 흡인부(20)를 지지하는 프레임체(21)를 구비하고, 흡인부(20)의 상면은, 피가공물(W)이 유지되는 유지면(20a)이 된다.
척 테이블(2)에는, 흡인로(28)를 통해 흡인 수단(27)이 접속된다. 예컨대, 유지면(20a)에 피가공물(W)이 배치되어 있는 상태에서, 흡인 수단(27)을 작동시킴으로써, 흡인 수단(27)이 흡인력을 발휘하면, 생겨난 흡인력이 흡인로(28)를 통하여 유지면(20a)에 전달되어, 유지면(20a)에 피가공물(W)이 흡인 유지되게 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 척 테이블(2)의 하방에는, 척 테이블(2)을 지지하는 테이블 베이스(23)와, 테이블 베이스(23)를 회전 가능하게 지지하는 지지부(24)를 갖는 테이블 회전 수단(22)이, 배치된다. 지지부(24)에 인접하는 위치에는, 모터(220)가 배치되고, 지지부(24)는 전동 벨트(221)에 의해 모터(220)에 연결된다. 모터(220)가 작동하면, 모터(220)의 회전력이 전동 벨트(221)에 의해 지지부(24)에 전달되어, 지지부(24)가 회전한다. 이에 의해, 지지부(24)에 테이블 베이스(23)를 통해 연결되는 척 테이블(2)이, Z축 방향의 회전축(25)을 축으로 하여 회전하게 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 척 테이블(2)의 주위에는 커버(12)가 배치되고, 커버(12)에는 주름상자(13)가 Y축 방향으로 신축이 자유롭게 연결된다. 예컨대, 도시하지 않는 수평 이동 수단 등에 의해 구동되어 척 테이블(2)이 Y축 방향으로 이동하면, 이에 따라 커버(12)가 척 테이블(2)과 일체적으로 Y축 방향으로 이동하여, 주름상자(13)가 신축하게 된다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 베이스(10) 위에는, 피가공물(W)의 연삭 중에, 예컨대 피가공물(W)의 상면(Wa)을 향하여 레이저의 조사 등을 행하여, 피가공물(W)의 두께를 측정하는 비접촉 두께 측정 수단(7)이 배치된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 칼럼(11)의 -Y 방향측의 측면에는, 예컨대, 연삭 유닛(3)을 지지하는 연삭 이송 기구(4)가 배치된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 연삭 유닛(3)은, Z축 방향의 회전축(35)을 갖는 스핀들(30)과, 스핀들(30)을 회전 가능하게 지지하는 하우징(31)과, 회전축(35)을 축으로 하여 스핀들(30)을 회전 구동하는 모터(32)와, 스핀들(30)의 하단에 접속되는 원환형의 마운트(33)와, 마운트(33)의 하면에 착탈 가능하게 장착되는 연삭 휠(34)을 구비한다. 연삭 휠(34)은, 휠 베이스(341)와, 휠 베이스(341)의 하면에 환형으로 배열되는 대략 직방체 형상을 갖는, 복수의 연삭 지석(340)을 구비하고, 연삭 지석(340)의 하면은, 피가공물(W)을 연삭하는 가공면(340a)이 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연삭 이송 기구(4)는, Z축 방향의 회전축(45)을 갖는 볼나사(40)와, 볼나사(40)에 대하여 평행하게 배치되는 한 쌍의 가이드 레일(41)과, 볼나사(40)의 상단에 연결되어 회전축(45)을 축으로 하여 볼나사(40)를 회전 운동시키는 모터(42)와, 내부의 너트가 볼나사(40)에 나사 결합하여 측부가 가이드 레일(41)에 미끄럼 접촉하는 승강판(43)과, 승강판(43)에 연결되어 스핀들(30)을 유지하는 홀더(44)를 구비한다.
모터(42)를 이용하여 볼나사(40)를 구동함으로써, 볼나사(40)가 회전축(45)을 축으로 하여 회전하면, 이에 따라, 승강판(43)이 가이드 레일(41)에 안내되어 Z축 방향으로 승강 이동하며, 홀더(44)에 유지되는 연삭 유닛(3)이 Z축 방향으로 이동하게 된다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치(1)에는, 가공면(340a)에 대한 유지면(20a)의 평행도를 조정하는 기울기 조정 기구(5)가 배치된다. 기울기 조정 기구(5)는, 신축 지지 기둥(51)과 전압 제어부(60)를 구비한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 척 테이블(2)의 하방에는, 내부 베이스(53)가 배치되고, 내부 베이스(53) 위에는, 적어도 3개의 지지 기둥(50)이 배치된다. 3개의 지지 기둥(50) 중 적어도 하나는, 압전 소자를 적층한 압전 액추에이터(510)를 구비하는 Z축 방향으로 신축 가능한 신축 지지 기둥(51)이고, 신축 지지 기둥(51)이 아닌 지지 기둥(50)은, 신축되지 않는 고정 지지 기둥(52)이다.
도 2에 있어서는, 내부 베이스(53) 위에 1개의 신축 지지 기둥(51)과 2개의 고정 지지 기둥(52)이 배치되어 있다. 또한, 3개의 지지 기둥(50)은, 예컨대, 전부가 신축 지지 기둥(51)이어도 좋고, 2개가 신축 지지 기둥(51)이고 1개가 고정 지지 기둥(52)이어도 좋다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 예컨대 3개의 지지 기둥(50) 위에는, 테이블 베이스(23)를 둘러싸는 환형의 연결 부재(54)가 배치되고, 연결 부재(54)의 측부(54a)는, 테이블 베이스(23)에 연결된다. 이렇게 하여, 척 테이블(2)은, 연결 부재(54) 및 테이블 베이스(23)를 통해 지지 기둥(50)에 지지된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 신축 지지 기둥(51)은 전압 제어부(60)에 접속되고, 전압 제어부(60)는 직류 전원(6)에 접속된다. 전압 제어부(60)는, 신축 지지 기둥(51)에 구비되는 압전 액추에이터(510)에 직류 전원(6)으로부터 공급하는 직류 전력의 직류 전압값을 제어하는 기능을 갖는다.
전압 제어부(60)에 의해 제어되는 미리 정해진 직류 전압값의 직류 전력을, 압전 액추에이터(510)에 공급함으로써, 압전 액추에이터(510)가 Z축 방향으로 신축하여, 신축 지지 기둥(51)을 미리 정해진 길이로 조정할 수 있다. 이에 의해, 고정 지지 기둥(52)을 지점(支點)으로 하여 가공면(340a)에 대한 유지면(20a)의 평행도를 조절할 수 있다.
상기 연삭 장치(1)를 이용한 피가공물(W)의 연삭 가공 시는, 미리, 척 테이블(2)의 유지면(20a)과 연삭 지석(340)의 가공면(340a)이 평행해지도록 조정이 행해진다. 구체적으로는, 직류 전원(6)을 작동시키며, 전압 제어부(60)를 이용하여 직류 전압값을 제어하여, 미리 정해진 직류 전압값의 전력을 압전 액추에이터(510)에 공급한다. 미리 정해진 직류 전압값의 전력이 압전 액추에이터(510)에 공급됨으로써, 압전 액추에이터(510)가 Z축 방향으로 적절하게 신축하여, 신축 지지 기둥(51)이 미리 정해진 길이가 됨으로써, 고정 지지 기둥(52)을 지점으로 하여 가공면(340a)에 대한 유지면(20a)의 평행도가 조정된다.
가공면(340a)에 대한 유지면(20a)의 평행도가 조정된 후, 먼저, 도 1 및 도 2에 나타내는 척 테이블(2)의 유지면(20a)에, 피가공물(W)을 그 상면(Wa)을 위로 하여 배치한다. 유지면(20a)에 피가공물(W)이 배치된 상태에서, 흡인 수단(27)을 제어하여 흡인 수단(27)이 흡인력을 발휘하면, 생겨난 흡인력이 흡인로(28)를 통하여 유지면(20a)에 전달되어, 피가공물(W)이 유지면(20a)에 흡인 유지된다.
그리고, 피가공물(W)이 척 테이블(2)의 유지면(20a)에 흡인 유지된 상태에서, 도시하지 않는 수평 이동 수단 등을 이용하여, 척 테이블(2)을 Y축 방향으로 이동시켜, 도 1에 나타내는 바와 같이, 척 테이블(2)을 연삭 유닛(3)의 하방에 위치시킨다. 계속해서, 테이블 회전 수단(22)의 모터(220)를 작동시켜, 모터(220)의 회전력을 전동 벨트(221)에 의해 지지부(24)에 전달시킴으로써, 지지부(24)가 회전축(25)을 축으로 하여 회전한다. 이에 의해, 척 테이블(2) 및 척 테이블(2)의 유지면(20a)에 흡인 유지되는 피가공물(W)이 마찬가지로 회전축(25)을 축으로 하여 회전한다.
또한, 연삭 유닛(3)의 모터(32)를 이용하여 회전축(35)을 축으로 하여 스핀들(30)을 회전시킴으로써, 스핀들(30)에 마운트(33)를 통해 접속되는 연삭 휠(34)의 연삭 지석(340)이, 마찬가지로 회전축(35)을 축으로 하여 회전한다.
피가공물(W)이 회전축(25)을 축으로 하여 회전하고, 또한 연삭 지석(340)이 회전축(35)을 축으로 하여 회전하는 상태에서, 도 1 및 도 2에 나타내는 연삭 이송 기구(4)를 이용하여 연삭 유닛(3)을 강하시켜 피가공물(W)을 연삭 가공한다. 구체적으로는, 모터(42)를 이용하여 볼나사(40)를 구동하면, 볼나사(40)가 회전축(45)을 축으로 하여 회전한다. 볼나사(40)의 회전에 따라, 승강판(43)이 가이드 레일(41)에 안내되면서 -Z 방향으로 강하해 간다. 승강판(43)이 -Z 방향으로 강하해 가면, 승강판(43)에 지지되는 홀더(44) 및 홀더(44)에 지지되는 연삭 유닛(3)이 -Z 방향으로 강하해 감으로써, 연삭 지석(340)의 가공면(340a)이 척 테이블(2)의 유지면(20a)에 유지되는 피가공물(W)의 상면(Wa)에 접촉하여, 피가공물(W)이 연삭된다.
피가공물(W)의 연삭 중, 예컨대 피가공물(W)이 마무리 두께까지 박화되기 전에, 비접촉 두께 측정 수단(7)을 이용하여, 도 2에 나타내는 피가공물(W)의 외주(We), 중심(Wo) 및 외주(We)와 중심(Wo)의 중간 위치(Wh)[피가공물(W)의 원의 반경의 절반의 반경을 갖는 원의 원주 상의 위치]의 3부위에 있어서의 피가공물(W)의 두께를 각각 측정한다. 그리고, 상기 3부위의 각각의 두께가 균일하지 않은 경우, 3부위에 있어서의 측정값이 같아지도록, 척 테이블(2)의 기울기를 조정한다. 이 경우도, 직류 전원(6)을 작동시키며, 전압 제어부(60)를 이용하여 상기 3부위의 두께에 기초하여 직류 전압값을 제어하여, 미리 정해진 직류 전압값의 전력을 압전 액추에이터(510)에 공급한다. 미리 정해진 직류 전압값의 전력이 압전 액추에이터(510)에 공급됨으로써, 압전 액추에이터(510)가 Z축 방향으로 적절하게 신축하여, 신축 지지 기둥(51)이 미리 정해진 길이가 됨으로써, 고정 지지 기둥(52)을 지점으로 하여 가공면(340a)에 대한 유지면(20a)의 평행도가 조정된다.
상기한 바와 같이, 전압 제어부(60)를 이용하여 압전 액추에이터(510)에 공급하는 전압을 변경함으로써, 신축 지지 기둥(51)의 길이를 변화시켜 유지면(20a)의 기울기를 조정할 수 있다. 이에 의해, 확실하게 미리 정해진 양의 유지면(20a)의 기울기를 변경할 수 있다. 그리고, 가공면(340a)과 유지면(20a)을 평행하게 한 상태에서, 피가공물(W)이 마무리 두께로 형성될 때까지 연삭되면, 피가공물(W)을 균일한 두께로 마무리할 수 있다.
또한, 기울기 조정 기구(5)를 이용함으로써, 종래의 나사 샤프트가 아니라 압전 액추에이터(510)를 신축시켜 척 테이블(2)의 유지면(20a)의 기울기를 변경할 수 있기 때문에, 백래시 제거가 불필요해져, 기울기 조정에 요하는 작업량을 삭감할 수 있다. 또한, 예컨대, 전압 제어부(60)에 있어서 압전 액추에이터(510)에 공급되는 전압값을 약간 바꿈으로써, 척 테이블(2)의 기울기를 약간 조정할 수 있어, 보다 미세한 기울기 조정이 가능해진다.
또한, 테이블 베이스가, 턴 테이블인 연삭 장치는, 턴 테이블 위에 적어도 2개의 척 테이블이 배치된다. 그 척 테이블을 지지하는 적어도 3개의 지지 기둥이 전부 압전 액추에이터이면, 직류 전압을 제어하여 2개의 척 테이블의 상면 높이를 일치시킬 수 있다. 이에 의해, 가공면을 동일한 높이로 하여 가공할 수 있기 때문에, 가공물의 공급이 균일해져, 2개의 척 테이블에 있어서의 가공 결과에 차이가 나는 일이 없어진다.
전술한 실시형태는, 본 발명의 척 테이블의 기울기 조정 기구를 연삭 장치에 적용한 예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 절삭 장치, 연마 장치 등의 다른 연삭 장치의 척 테이블의 기울기 조정에 적용 가능하다.
1: 연삭 장치, 10: 베이스, 11: 칼럼, 12: 커버, 13: 주름상자, 2: 척 테이블, 20: 흡인부, 20a: 유지면, 21: 프레임체, 22: 테이블 회전 수단, 220: 모터, 221: 전동 벨트, 23: 테이블 베이스, 24: 지지부, 25: 회전축, 27: 흡인 수단, 28: 흡인로, 3: 연삭 유닛, 30: 스핀들, 31: 하우징, 32: 모터, 33: 마운트, 34: 연삭 휠, 340: 연삭 지석, 340a: 가공면, 341: 휠 베이스, 35: 회전축, 4: 연삭 이송 기구, 40: 볼나사, 41: 가이드 레일, 42: 모터, 43: 승강판, 44: 홀더, 45: 회전축, 5: 기울기 조정 기구, 50: 지지 기둥, 51: 신축 지지 기둥, 510: 압전 액추에이터, 52: 고정 지지 기둥, 53: 내부 베이스, 54: 연결 부재, 54a: 연결 부재의 측부, 6: 직류 전원, 60: 전압 제어부, 7: 비접촉 두께 측정 수단, 9: 제어 유닛, W: 피가공물, Wa: 피가공물의 상면, We: 피가공물의 외주, Wo: 피가공물의 중심, Wh: 외주와 중심의 중간 위치

Claims (1)

  1. 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지되는 피가공물을 가공하는 가공면을 갖는 가공 유닛을 포함하는, 가공 장치에 배치되고, 상기 가공면에 대한 상기 유지면의 평행도를 조정하는, 척 테이블의 기울기 조정 기구로서,
    압전 소자를 적층한 압전 액추에이터가 배치되어 신축 가능한 적어도 1개의 신축 지지 기둥을 포함하는, 상기 척 테이블을 지지하는 적어도 3개의 지지 기둥과,
    상기 압전 액추에이터에 접속되는 직류 전원과,
    상기 압전 액추에이터에 공급하는 직류 전압값을 제어하는 전압 제어부를 구비하고,
    상기 압전 제어부에 의해 제어되는 직류 전압값의 직류 전력을 상기 압전 액추에이터에 공급하고, 상기 신축 지지 기둥의 길이를 제어하여 상기 가공면에 대한 상기 유지면의 평행도를 조정하는 것인, 척 테이블의 기울기 조정 기구.
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