(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的かつ確実にチャックテーブルの傾きを調整する傾き調整機構を提供する。【解決手段】被加工物が保持される保持面２０ａを有するチャックテーブル２、被加工物の上面に当接する加工面３４０ａを有する研削砥石３４０を備える加工手段３、並びに、伸縮支持柱５１及び伸縮支持柱５１に配設されている圧電アクチュエータ５１０に供給される直流電圧値を制御する電圧制御部６０を有する傾き調整機構５が配設されている加工装置において、直流電源６から供給される直流電圧値を、電圧制御部６０によって制御して、所定の直流電圧値の直流電力を圧電アクチュエータ５１０に供給することにより、伸縮支持柱５１を所定の長さに調節して、固定支持柱５２を支点としてチャックテーブル２の保持面２０ａの傾きを変更する。これにより、研削砥石３４０の加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度を調整する。【選択図】図２
2020196100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工面を有する加工手段と、を備えた加工装置に配設され、該加工面に対する該保持面の平行度を調整する傾き調整機構であって、
該チャックテーブルは、少なくとも３つの支持柱で支持されていて、該３つの支持柱のうち少なくとも１つが圧電素子を積層した圧電アクチュエータが配設され伸縮可能な伸縮支持柱であり、
該傾き調整機構は、
該伸縮支持柱と、該圧電アクチュエータに供給する直流電圧値を制御する電圧制御部と、を備え、
該電圧制御部によって制御された所定の直流電圧値の直流電力を該圧電アクチュエータに供給し、該伸縮支持柱を所定の長さにして、該加工面に対する該保持面の平行度を調整する傾き調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータで構成したチャックテーブル傾き調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削砥石を用いて被加工物を研削加工する研削装置は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルを備えている。また、研削装置は、特許文献１に開示のように保持面が研削砥石の加工面に平行になるようにチャックテーブルを傾ける調整軸を備えている。調整軸は、保持面の中心を重心とする正三角形の頂点に配設される。
【０００３】
上記特許文献１に開示されているような調整軸はネジシャフトとモータとを有しており、モータを用いてネジシャフトを回転させてチャックテーブルの傾きを変更している。ネジシャフトはターンテーブルの下方に回転可能に配設され、また、ネジシャフトの下端はモータに連結されており、チャックテーブルには、ネジシャフトのネジ部分が螺合するナットが配設されている。ネジシャフトが回転するとチャックテーブルとターンテーブルとの距離が変わり、チャックテーブルの傾きが変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９９６−０９０３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、被加工物が大きくなったことなどに伴って、被加工物を保持するチャックテーブルも大きくなり、その重量が大きくなった。チャックテーブルの重量が大きい場合、ネジシャフトのネジの摩擦が大きくなるため、ネジシャフトを所定の角度回転させたにもかかわらず、回転角度に応じてチャックテーブルの傾きが所定量変更されないという問題がある。従って、重たいチャックテーブルであっても所定の量の傾きを変更できるようにするという課題がある。
また、ネジシャフトの回転角度が少ない場合にも、ネジの摩擦によってネジシャフトにねじれが生じ、傾きが変更されないという問題がある。
さらに、上記のネジシャフトはネジ構造を有しており、バックラッシュが発生するため、適切に傾きを変更するためにはバックラッシュ取り動作が必要になり、傾き調整に時間がかかるという問題がある。
また、わずかな量の傾き調整も可能にするという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工面を有する加工手段と、を備えた加工装置に配設され、該加工面に対する該保持面の平行度を調整する傾き調整機構であって、該チャックテーブルは、少なくとも３つの支持柱で支持されていて、該３つの支持柱のうち少なくとも１つが圧電素子を積層した圧電アクチュエータを配設し伸縮可能な伸縮支持柱であり、該傾き調整機構は、該伸縮支持柱と、該圧電アクチュエータに供給する直流電圧値を制御する電圧制御部と、を備え、該電圧制御部によって制御された所定の直流電圧値の直流電力を該圧電アクチュエータに供給し、該伸縮支持柱を所定の長さにして、該加工面に対する該保持面の平行度を調整する傾き調整機構である。
【発明の効果】
【０００７】
圧電アクチュエータに供給する電圧を変更して傾きを調整するので、確実に所定の量の傾きを変更できる。また、本傾き調整機構を用いた傾きの調整においては、従来のバックラッシュ取りが不要になり、作業量を削減することができた。また、電圧制御部により圧電アクチュエータに供給する電圧を微調整することにより、わずかな角度の傾き調整も可能になった。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】加工装置の全体を表す斜視図である。
【図２】加工装置により被加工物が研削加工される様子を加工装置の側面からみた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１  加工装置
図１に示す加工装置１は、チャックテーブル２の保持面２０ａに保持された円板形状の半導体ウェーハ等である被加工物Ｗの上面Ｗａに、研削砥石３４０の加工面３４０ａを当接させることによって研削加工する加工装置であり、加工装置１は、加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度を調整する傾き調整機構５を備えている。以下、加工装置１、及び傾き調整機構５について説明する。
【００１０】
図１に示すように、加工装置１は、加工装置１に備える各種の機構を制御する制御手段９を備えている。また、加工装置１は、Ｙ軸方向に延設されたベース１０と、ベース１０の上における＋Ｙ方向側に立設されたコラム１１とを備えている。
【００１１】
図１及び図２に示すように、加工装置１のベース１０の上には、例えば円板形状を有するチャックテーブル２が備えられている。チャックテーブル２は、吸引部２０と吸引部２０を支持する枠体２１とを備えており、吸引部２０の上面は、被加工物Ｗが保持される保持面２０ａとなっている。
チャックテーブル２には、吸引路２８を介して吸引手段２７が接続されている。例えば、保持面２０ａに被加工物Ｗが載置されている状態で、吸引手段２７を作動させることにより、吸引手段２７が吸引力を発揮すると、生み出された吸引力が吸引路２８を通じて保持面２０ａに伝達されて、保持面２０ａに被加工物Ｗが吸引保持されることとなる。
図２に示すように、チャックテーブル２の下方には、チャックテーブル２を支持するテーブル基台２３と、テーブル基台２３を回転可能に支持する支持部２４とを有するテーブル回転手段２２が配設されている。支持部２４に隣接する位置には、モータ２２０が配設されており、支持部２４は伝動ベルト２２１によってモータ２２０に連結されている。モータ２２０が作動すると、モータ２２０の回転力が伝動ベルト２２１によって支持部２４に伝達されて、支持部２４が回転する。これにより、支持部２４にテーブル基台２３を介して連結されているチャックテーブル２がＺ軸方向の回転軸２５を軸にして回転することとなる。
図１に示すように、チャックテーブル２の周囲にはカバー１２が配設されており、カバー１２には蛇腹１３がＹ軸方向に伸縮自在に連結されている。例えば、図示しない水平移動手段等により駆動されてチャックテーブル２がＹ軸方向に移動すると、これに伴ってカバー１２がチャックテーブル２と一体的にＹ軸方向に移動して、蛇腹１３が伸縮することとなる。
【００１２】
図１及び図２に示すように、ベース１０の上には、被加工物Ｗの研削中に、例えば被加工物Ｗの上面Ｗａに向けてレーザーの照射等を行って、被加工物Ｗの厚みを測定する非接触厚み測定手段７が配設されている。
【００１３】
図１に示すように、コラム１１の−Ｙ方向側の側面には、例えば、加工手段３を支持する加工送り手段４が配設されている。図１に示すように、加工手段３は、Ｚ軸方向の回転軸３５を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転駆動するモータ３２と、スピンドル３０の下端に接続された円環状のマウント３３と、マウント３３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール３４とを備える。研削ホイール３４は、ホイール基台３４１と、ホイール基台３４１の下面に環状に配列された略直方体形状を有する複数の研削砥石３４０とを備えており、研削砥石３４０の下面は被加工物Ｗを研削する加工面３４０ａとなっている。
【００１４】
図１に示すように、加工送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸４５を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に対して平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の上端に連結され回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回動させるモータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合し側部がガイドレール４１に摺接する昇降板４３と、昇降板４３に連結されスピンドル３０を保持するホルダ４４とを備えている。
モータ４２を用いてボールネジ４０を駆動することにより、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転すると、これに伴って、昇降板４３がガイドレール４１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともにホルダ４４に保持されている加工手段３がＺ軸方向に移動することとなる。
【００１５】
２  傾き調整機構
図１及び図２に示すように、加工装置１には、加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度を調整する傾き調整機構５が配設されている。
傾き調整機構５は、伸縮支持柱５１と電圧制御部６０とを備えている。図２に示すように、チャックテーブル２の下方には、内部ベース５３が配設されており、内部ベース５３の上には、少なくとも３つの支持柱５０が配設されている。３つの支持柱５０のうちの少なくとも１つは、圧電素子を積層した圧電アクチュエータ５１０が配設され、Ｚ軸方向に伸縮可能な伸縮支持柱５１であり、伸縮支持柱５１でない支持柱５０は、例えば、伸縮しない固定支持柱５２である。図２においては、内部ベース５３の上に１つの伸縮支持柱５１と２つの固定支持柱５２とが配設されている。なお、３つの支持柱５０は、例えば、全てが伸縮支持柱５１であってもよいし、２つが伸縮支持柱５１であって１つが固定支持柱５２であってもよい。図２に示すように、例えば３つの支持柱５０の上には、テーブル基台２３を囲繞する環状の連結部材５４が配設されており、連結部材５４の側部５４ａは、テーブル基台２３に連結されている。こうして、チャックテーブル２は、連結部材５４及びテーブル基台２３を介して支持柱５０に支持されている。
【００１６】
図２に示すように、伸縮支持柱５１は電圧制御部６０に接続されており、電圧制御部６０は直流電源６に接続されている。電圧制御部６０は、伸縮支持柱５１に備える圧電アクチュエータ５１０に直流電源６から供給する直流電力の直流電圧値を制御する機能を有する。
電圧制御部６０によって制御された所定の直流電圧値の直流電力を、圧電アクチュエータ５１０に供給することによって、圧電アクチュエータ５１０がＺ軸方向に伸縮して、伸縮支持柱５１を所定の長さに調整することができる。これにより、固定支持柱５２を支点として加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度を調節することができる。
【００１７】
上記の加工装置１を用いた被加工物Ｗの研削加工の際には、予め、チャックテーブル２の保持面２０ａと研削砥石３４０の加工面３４０ａとが平行となるよう調整が行われる。具体的には、直流電源６を作動させるとともに、電圧制御部６０を用いて直流電圧値を制御して、所定の直流電圧値の電力を圧電アクチュエータ５１０に供給する。所定の直流電圧値の電力が圧電アクチュエータ５１０に供給されることにより、圧電アクチュエータ５１０がＺ軸方向に適宜伸縮して、伸縮支持柱５１が所定の長さになり、固定支持柱５２を支点として加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度が調整される。
【００１８】
加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度が調整された後、まず、図１及び図２に示すチャックテーブル２の保持面２０ａに、被加工物Ｗをその上面Ｗａを上にして載置する。保持面２０ａに被加工物Ｗが載置された状態で、吸引手段２７を制御して吸引手段２７が吸引力を発揮すると、生み出された吸引力が吸引路２８を通じて保持面２０ａに伝達されて、被加工物Ｗが保持面２０ａに吸引保持される。
【００１９】
そして、被加工物Ｗがチャックテーブル２の保持面２０ａに吸引保持された状態で、図示しない水平移動手段等を用いて、チャックテーブル２をＹ軸方向に移動させて、図１に示すように、チャックテーブル２を加工手段３の下方に位置付ける。
次いで、テーブル回転手段２２のモータ２２０を作動させて、モータ２２０の回転力を伝動ベルト２２１によって支持部２４に伝達させることにより、支持部２４が回転軸２５を軸にして回転する。これにより、チャックテーブル２及びチャックテーブル２の保持面２０ａに吸引保持されている被加工物Ｗが同じく回転軸２５を軸にして回転する。
【００２０】
さらに、加工手段３のモータ３２を用いて回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転させることによって、スピンドル３０にマウント３３を介して接続されている研削ホイール３４の研削砥石３４０が、同じく回転軸３５を軸にして回転する。
【００２１】
被加工物Ｗが回転軸２５を軸にして回転しており、また、研削砥石３４０が回転軸３５を軸にして回転している状態で、図１及び図２に示す加工送り手段４を用いて加工手段３を降下させて被加工物Ｗを研削加工する。具体的には、モータ４２を用いてボールネジ４０を駆動すると、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転する。ボールネジ４０の回転に伴って、昇降板４３がガイドレール４１に案内されながら−Ｚ方向に降下していく。昇降板４３が−Ｚ方向に降下していくと、昇降板４３に支持されているホルダ４４及びホルダ４４に支持されている加工手段３が−Ｚ方向に降下していき、研削砥石３４０の加工面３４０ａがチャックテーブル２の保持面２０ａに保持されている被加工物Ｗの上面Ｗａに当接して、被加工物Ｗが研削される。
【００２２】
被加工物Ｗの研削中、例えば被加工物Ｗが仕上げ厚みにまで薄化される前に、非接触厚み測定手段７を用いて、図２に示す被加工物Ｗの外周Ｗｅ、中心Ｗｏ、及び外周Ｗｅと中心Ｗｏとの中間位置Ｗｈ（被加工物Ｗの円の半径の半分の半径を有する円の円周上の位置）の３箇所における被加工物Ｗの厚みをそれぞれ測定する。そして、当該３箇所のそれぞれの厚みが均一でない場合、３箇所における測定値が等しくなるように、チャックテーブル２の傾きを調整する。この場合も、直流電源６を作動させるとともに、電圧制御部６０を用いて上記３箇所の厚みに基づいて直流電圧値を制御して、所定の直流電圧値の電力を圧電アクチュエータ５１０に供給する。所定の直流電圧値の電力が圧電アクチュエータ５１０に供給されることにより、圧電アクチュエータ５１０がＺ軸方向に適宜伸縮して、伸縮支持柱５１が所定の長さになり、固定支持柱５２を支点として加工面３４０ａに対する保持面２０ａの平行度が調整される。
【００２３】
上記のように、電圧制御部６０を用いて圧電アクチュエータ５１０に供給する電圧を変更することにより、伸縮支持柱５１の長さを変化させて保持面２０ａの傾きを調整できる。これにより、確実に所定の量の保持面２０ａの傾きを変更できる。そして、加工面３４０ａと保持面２０ａとを平行にした状態で、被加工物Ｗが仕上げ厚みに形成されるまで研削されると、被加工物Ｗを均一な厚みに仕上げることができる。
【００２４】
また、傾き調整機構５を用いることによって、従来のネジシャフトではなく圧電アクチュエータ５１０を伸縮させてチャックテーブル２の保持面２０ａの傾きを変更できるため、バックラッシュ取りが不要になり、傾き調整に要する作業量を削減することができる。
さらに、例えば、電圧制御部６０において圧電アクチュエータ５１０に供給される電圧値をわずかに変えることによって、チャックテーブル２の傾きをわずかに調整することができ、より細かな傾き調整が可能となる。
また、テーブル基台が、ターンテーブルである研削装置は、ターンテーブルの上に少なくとも２つのチャックテーブルが配置される。そのチャックテーブルを支持する少なくとも３つの支持柱が全て圧電アクチュエータであったら、直流電圧を制御して２つのチャックテーブルの上面高さを一致させる事ができる。これにより、加工面を同じ高さにして加工する事ができるため、加工水の供給が均一になり、２つのチャックテーブルにおける加工結果に差がでることがなくなる。
【符号の説明】
【００２５】
１：加工装置  １０：ベース  １１：コラム  １２：カバー  １３：蛇腹
２：チャックテーブル  ２０：吸引部  ２０ａ：保持面  ２１：枠体
２２：テーブル回転手段  ２２０：モータ  ２２１：伝動ベルト  ２３：テーブル基台
２４：支持部  ２５：回転軸  ２７：吸引手段  ２８：吸引路
３：加工手段  ３０：スピンドル  ３１：ハウジング  ３２：モータ  ３３：マウント
３４：研削ホイール  ３４０：研削砥石  ３４０ａ：加工面  ３４１：ホイール基台
３５：回転軸
４：加工送り手段  ４０：ボールネジ  ４１：ガイドレール  ４２：モータ
４３：昇降板  ４４：ホルダ  ４５：回転軸
５：傾き調整機構  ５０：支持柱  ５１：伸縮支持柱  ５１０：圧電アクチュエータ
５２：固定支持柱  ５３：内部ベース  ５４：連結部材  ５４ａ：連結部材の側部
６：直流電源  ６０：電圧制御部  ７：非接触厚み測定手段  ９：制御手段
Ｗ：被加工物  Ｗａ：被加工物の上面  Ｗｅ：被加工物の外周  Ｗｏ：被加工物の中心
Ｗｈ：外周と中心との中間位置
【図１】
2020196100.tif 000003
【図２】
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