(57)【要約】【課題】技術者の勘や経験に頼ることなく、被研削物と研削工具の相対的な位置関係をリアルタイムで自動的に安定化又は変化させることができ、また異常研削もリアルタイムで即座に検知することができる研削盤及び研削方法を提供すること。【解決手段】半導体ウエーハ（被研削物）Ｗを保持して回転駆動するターンテーブル１０と、砥石４５を取り付けて回転駆動する研削工具４０とを具備し、ターンテーブル１０に保持した半導体ウエーハＷに研削工具４０の砥石４５を押し付けた状態で半導体ウエーハＷと研削工具４０とを相対運動させることにより半導体ウエーハＷの被研削面を平面状に研削する研削盤１である。研削工具４０を回転駆動する駆動軸４７を軸支する軸受（エアスピンドル）４９とは別に、研削工具４０近傍に、この研削工具４０の姿勢を制御する磁気軸受６０を設置する。【選択図】図１
2005022059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研削物を保持して回転駆動するターンテーブルと、砥石を取り付けて回転駆動する研削工具とを具備し、前記ターンテーブルに保持した被研削物に研削工具の砥石を押し付けた状態で被研削物と研削工具とを相対運動させることにより被研削物の被研削面を平面状に研削する研削盤において、
前記研削工具に、この研削工具の姿勢を制御する磁気軸受を設置したことを特徴とする研削盤。
【請求項２】
前記研削盤は、前記研削工具の被研削物に対する相対的な姿勢を検出するセンサと、前記センサによって検出した検出データを用いて前記研削工具が予め設定した姿勢となるように前記磁気軸受を制御する姿勢制御手段とを具備することを特徴とする請求項１に記載の研削盤。
【請求項３】
前記センサは、前記磁気軸受の固定側部材と研削工具間の相対的位置の変位を複数箇所で検出する変位センサであることを特徴とする請求項２に記載の研削盤。
【請求項４】
前記センサは、ターンテーブルを設置する研削盤本体と研削工具間の相対的位置の変位を複数箇所で検出する変位センサと、研削盤本体とターンテーブル間の相対的位置の変位を複数箇所で検出する変位センサとを具備して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の研削盤。
【請求項５】
前記磁気軸受は、研削工具を回転駆動する駆動軸を軸支する軸受とは別に、前記研削工具近傍に設置されていることを特徴とする請求項１乃至４の内の何れかに記載の研削盤。
【請求項６】
ターンテーブルに保持した被研削物に研削工具の砥石を押し付けた状態で被研削物と研削工具とを相対運動させることで被研削物の被研削面を平面状に研削する研削方法において、
前記被研削物と研削工具との相対運動は、前記研削工具の被研削物に対する相対的な姿勢をセンサによって検出し、検出した姿勢が予め設定した姿勢となるように前記研削工具を軸支する磁気軸受を制御しながら行うことを特徴とする研削方法。
【請求項７】
被研削物を保持するテーブルと、
砥石を取り付けて回転駆動する研削工具とを具備した研削盤において、
前記研削工具に、磁気軸受を設置したことを特徴とする研削盤。
【請求項８】
前記研削工具に、静圧軸受を設置したことを特徴とする請求項７に記載の研削盤。
【請求項９】
被研削物を保持するテーブルと、
砥石を取り付けて回転駆動する研削工具と、
前記研削工具を軸支する軸受と、
前記研削工具の傾動を制御する磁気軸受と、を備えたことを特徴とする研削盤。
【請求項１０】
前記軸受は、静圧軸受であることを特徴とする請求項９に記載の研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の被研削物の製造工程で使用される平面研削盤に関し、特に被研削物と研削工具の相対的な姿勢を安定化または変化させることによって研削加工を安定化または変化させることができる研削盤及び研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハの加工に、平面研削盤（グラインディング装置）が採用されている。平面研削盤は、一回の研削で半導体ウェーハを大幅に削ることができ、半導体ウェーハの厚みの薄型化に効果的である。
【０００３】
この種の平面研削盤は、図１０に示すように、その下面にリング状に複数の砥石２１１を取り付けることでカップ型とした研削工具２１０を、ターンテーブル２３０上に固定した半導体ウェーハＷの表面に当接させると同時に研削工具２１０とターンテーブル２３０とをそれぞれ独立して回転することで、半導体ウェーハＷの表面を砥石２１１によって平坦に研削するように構成されている。
【０００４】
そして前記研削加工による半導体ウェーハＷの平坦度は、半導体ウェーハＷと研削工具２１０の相対的な位置関係（主に傾斜角度θ）に依存する。そこで従来、実際に半導体ウェーハＷを研削し満足する平坦度が得られない場合は、微妙な前記傾斜角度θの微調整を技術者の勘と経験によって行う必要があった。そのため前記調整に多大な時間と技術を必要としていた。
【０００５】
また前記傾斜角度θを一度最適なものに調整しても、装置内で発生する振動、外部からの振動、外気温の変化、研削盤内の温度変化、研削工具２１０の切れ味の変化、半導体ウェーハＷの研削前の平坦度や材質の違いなどの外乱によって、平坦度が変化してしまうが、この外乱による研削面の平坦度の変化に対して、リアルタイムでの調整は不可能であった。しかも研削後に調整しなおすとしても、その調整は前述のように技術者の勘と経験によるところが多大であり、さらに平坦度の変化のたび毎に何度も調整しなおす必要があった。
【０００６】
一方研削の途中に異常研削が発生したときも、研削が終了した半導体ウェーハＷをチェックするまでは異常発生を検知することができないために、半導体ウェーハＷ，研削工具２１０，ターンテーブル２３０などに大きなダメージ（例えば半導体ウェーハＷの研削面のいわゆる焼け，損傷など）を与える恐れがあった。この異常研削は、研削水切れ，研削工具２１０の状態の変化，半導体ウェーハＷの初期表面粗さや材質の変化などによって生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、技術者の勘や経験に頼ることなく、被研削物と研削工具の相対的な位置関係をリアルタイムで自動的に安定化又は変化させることができ、また異常研削もリアルタイムで即座に検知することができる研削盤及び研削方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１に記載の発明は、被研削物を保持して回転駆動するターンテーブルと、砥石を取り付けて回転駆動する研削工具とを具備し、前記ターンテーブルに保持した被研削物に研削工具の砥石を押し付けた状態で被研削物と研削工具とを相対運動させることにより被研削物の被研削面を平面状に研削する研削盤において、前記研削工具に、この研削工具の姿勢を制御する磁気軸受を設置したことを特徴とする研削盤である。磁気軸受を設置したので、研削加工時の研削工具と被研削物との相対的な姿勢を容易に所望の姿勢（位置関係）に常に安定化させることができ、被研削物の研削加工を安定化させることができる。また磁気軸受を用いて研削工具と被研削物との相対的な姿勢（位置関係）を調整できるので、被研削物の加工形状を素早く、容易に調整することができる。また非接触式の磁気軸受を使用し、且つ研削工具の姿勢制御を行うので、研削工具をスムーズに高速回転でき、被研削物を高速回転（≧１０００ｒｐｍ）によって加工することが容易に行える。
【０００９】
本願の請求項２に記載の発明は、前記研削盤は、前記研削工具の被研削物に対する相対的な姿勢を検出するセンサと、前記センサによって検出した検出データを用いて前記研削工具が予め設定した姿勢となるように前記磁気軸受を制御する姿勢制御手段とを具備することを特徴とする請求項１に記載の研削盤である。センサを用いて研削工具と被研削物との相対的な姿勢（位置関係）をモニタリングできるので、異常研削をリアルタイムで確認でき、異常研削時の被研削物、研削工具、ターンテーブルなどへのダメージを最小限にすることができる。またセンサを用いて研削工具と被研削物との相対的な姿勢（位置関係）をモニタリングし、モニタリングした結果をフィードバックして研削工具の姿勢制御を行うので、外乱に対する研削加工への影響を最小限にすることができる。
【００１０】
本願の請求項３に記載の発明は、前記センサは、前記磁気軸受の固定側部材と研削工具間の相対的位置の変位を複数箇所で検出する変位センサであることを特徴とする請求項２に記載の研削盤である。
【００１１】
本願の請求項４に記載の発明は、前記センサは、ターンテーブルを設置する研削盤本体と研削工具間の相対的位置の変位を複数箇所で検出する変位センサと、研削盤本体とターンテーブル間の相対的位置の変位を複数箇所で検出する変位センサとを具備して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の研削盤である。
【００１２】
本願の請求項５に記載の発明は、前記磁気軸受は、研削工具を回転駆動する駆動軸を軸支する軸受とは別に、前記研削工具近傍に設置されていることを特徴とする請求項１乃至４の内の何れかに記載の研削盤である。これによって研削工具を回転駆動する駆動軸を軸支する軸受を大型化しなくても、十分研削工具の姿勢を目的の姿勢に制御でき、被研削物の研削精度への要求を容易に満足することができる。
【００１３】
本願の請求項６に記載の発明は、ターンテーブルに保持した被研削物に研削工具の砥石を押し付けた状態で被研削物と研削工具とを相対運動させることで被研削物の被研削面を平面状に研削する研削方法において、前記被研削物と研削工具との相対運動は、前記研削工具の被研削物に対する相対的な姿勢をセンサによって検出し、検出した姿勢が予め設定した姿勢となるように前記研削工具を軸支する磁気軸受を制御しながら行うことを特徴とする研削方法である。
【００１４】
本願の請求項７に記載の発明は、被研削物を保持するテーブルと、砥石を取り付けて回転駆動する研削工具とを具備した研削盤において、前記研削工具に、磁気軸受を設置したことを特徴とする研削盤である。
【００１５】
本願の請求項８に記載の発明は、前記研削工具に、静圧軸受を設置したことを特徴とする請求項７に記載の研削盤である。
【００１６】
本願の請求項９に記載の発明は、被研削物を保持するテーブルと、砥石を取り付けて回転駆動する研削工具と、前記研削工具を軸支する軸受と、前記研削工具の傾動を制御する磁気軸受と、を備えたことを特徴とする研削盤である。
【００１７】
本願の請求項１０に記載の発明は、前記軸受は、静圧軸受であることを特徴とする請求項９に記載の研削盤である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果を生じる。
(１)研削工具に、この研削工具の姿勢を制御する磁気軸受を設置したので、研削加工時の研削工具と被研削物との相対的な姿勢を容易に所望の姿勢（位置関係）に常に安定化させることができ、被研削物の研削加工を安定化させることができる。
【００１９】
(２)磁気軸受を用いて研削工具と被研削物との相対的な姿勢（位置関係）を調整できるので、被研削物の加工形状を素早く、容易に調整することができる。
【００２０】
(３)センサを用いて研削工具と被研削物との相対的な姿勢（位置関係）をモニタリングできるので、異常研削をリアルタイムで確認でき、異常研削時の被研削物、研削工具、ターンテーブルなどへのダメージを最小限にすることができる。
【００２１】
(４)センサを用いて研削工具と被研削物との相対的な姿勢（位置関係）をモニタリングし、モニタリングした結果をフィードバックして研削工具の姿勢制御を行うので、外乱に対する研削加工への影響を最小限にすることができる。
【００２２】
(５)非接触式の磁気軸受を使用し、且つ研削工具の姿勢制御を行うので、研削工具をスムーズに高速回転でき、被研削物を高速回転（≧１０００ｒｐｍ）によって加工することが容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態にかかる研削盤（平面研削盤）１を示す全体概略構成図である。同図に示すようにこの研削盤１は、被研削物である半導体ウェーハＷをその上面に保持するターンテーブル（テーブル）１０と、ターンテーブル１０を設置する研削盤本体２０と、下面にリング状に砥石４５を取り付けてなる研削工具４０と、研削工具４０の姿勢を制御する磁気軸受（姿勢制御手段）６０と、研削工具４０や磁気軸受６０を保持する研削工具ヘッド８０と、変位センサ２３，２７，２９からの出力信号を入力して研削工具４０の半導体ウェーハＷに対する相対的な姿勢を検出して研削工具４０の半導体ウェーハＷに対する相対的な姿勢を制御する姿勢制御手段１００と、ターンテーブル１０及び研削工具ヘッド８０及び研削工具４０を駆動制御する駆動制御手段１３０とを具備して構成されている。以下各構成部分について詳細に説明する。
【００２４】
ターンテーブル１０はステンレス製の基台１１上に多孔質セラミック板製のチャックテーブル１３と、その外周に設けられたセラミック製のシールリング１３−１を固定して構成されている。チャックテーブル１３はターンテーブル１０の駆動軸１５内に設けた真空吸引路１７によって真空引きされることで、チャックテーブル１３上に載置した半導体ウェーハＷの裏面全体を吸着・固定する。また、チャックテーブル１３の外周部にシールリング１３−１を設け、真空が外に漏れないように構成されている。駆動軸１５は機械的な軸受１８によって回転自在に軸支され、ベルト１９によって駆動モータ（駆動手段）２１に連結されている。そして駆動モータ２１を回転駆動すれば、ターンテーブル１０及びその上面に固定した半導体ウェーハＷが回転する。ターンテーブル１０の回転速度は、例えば数ｒｐｍ〜数百ｒｐｍである。
【００２５】
一方研削盤本体２０の上部には、固定側部材であるこの研削盤本体２０と、回転側部材であるターンテーブル１０の下面との間の離間距離を複数箇所で検出する変位センサ（センサ）２３が設置されている。これら変位センサ２３は図２に示すように、この実施の形態ではターンテーブル１０の回転中心に対して円周方向に等間隔（９０°間隔）に四箇所設置されており、各変位センサ２３が各変位センサ２３からターンテーブル１０の下面までの離間距離を測定することで、研削盤本体２０に対してターンテーブル１０の面（つまり半導体ウェーハＷの表面）が、水平な位置からどの程度傾斜しているかを検出する。
【００２６】
また研削盤本体２０の外周から突出するアーム２５の先端には、この研削盤本体２０と、回転側部材である研削工具４０のターゲットベース４１の外周下面との間の離間距離を検出する変位センサ（センサ）２７が設置されている。変位センサ２７はこの実施の形態では図２に示すように、研削工具４０の回転中心に対して円周方向に三箇所設置されており、各変位センサ２７が各変位センサ２７から研削工具４０の下面までの離間距離を測定することで、研削盤本体２０に対して研削工具４０の面（つまり砥石４５の表面）が、水平な位置からどの程度傾斜しているかを検出する。
【００２７】
図３（ａ）は研削工具４０及び磁気軸受６０の部分を詳細に示す要部概略断面図、図３（ｂ）は研削工具４０を下面側（図３（ａ）の矢印Ｃ方向）から見た一部裏面図である。同図及び図１に示すように、研削工具４０は、略円板状のターゲットベース４１の下面にリング状の砥石保持具４３を取り付け、さらに砥石保持具４３の下面に多数の平板状の砥石４５をリング状に取り付けることでカップ型の研削工具４０を構成している。ここで砥石４５は平板状であり、この砥石４５を多数枚砥石保持具４３の下面に全体としてリング状になるように取り付けている。砥石４５は、固定砥粒であり、例えばダイヤモンド製の砥粒（例えば粒径２〜３μm）をレジンボンドなどからなるバインダで固めて構成されている。一方ターゲットベース４１の中央部には駆動軸４７が固定され、この駆動軸４７はエアスピンドル４９によって軸支されている。エアスピンドル４９とはいわゆる静圧軸受であり、駆動軸４７とは非接触状態でエアの力でこの駆動軸４７を浮上させたまま回転自在に確実に支える軸支手段である。エアスピンドル４９の上部から突出した駆動軸４７には、図１に示すように動力伝達機構５１を介して駆動モータ（駆動手段）５３が連結されている。なお研削工具ヘッド８０には、図示はしないがその全体を上下方向に駆動する上下方向駆動機構（例えばボールネジ機構）と、垂直な軸Ｌ１を中心に回動する回転方向駆動機構とが設置されている。
【００２８】
図４は磁気軸受６０の平面図である。同図及び図３に示すように、磁気軸受６０は回転側部材である前記ターゲットベース４１の上面に固定された円筒形状のラジアルターゲット６１と、ラジアルターゲット６１の内部に設置されて固定側部材である研削工具ヘッド８０に固定される四つの電磁石コア６３ａ〜ｄ及び電磁石コア６３ａ〜ｄに巻き回される電磁コイル６５ａ〜ｄとを具備して構成されている。各電磁石コア６３ａ〜ｄの先端と前記ラジアルターゲット６１の内周面とは所定のギャップを有して対向している。電磁石コア６３ａ〜ｄとラジアルターゲット６１は何れもパーマロイなどの磁性材によって構成されている。また各電磁石コア６３ａ〜ｄはコ字状に形成され、電磁コイル６５ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル６５ｂはＸ軸負方向側に配置され、電磁コイル６５ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル６５ｄはＹ軸負方向側に配置されている。
【００２９】
各電磁石コア６３ａ〜ｄの下面にはそれぞれ変位センサ（センサ）２９が取り付けられている。各変位センサ２９は電磁石コア６３ａ〜ｄとその真下に位置する研削工具４０のターゲットベース４１の上面との間の離間距離を測定する。変位センサ２９は図２に示すように、この実施の形態では研削工具４０の回転軸に対して円周方向に等間隔（９０°間隔）に四箇所設置されており、各変位センサ２９が各変位センサ２９から研削工具４０の上面（ターゲットベース４１の上面）までの離間距離を測定することで、固定側部材である電磁石コア６３ａ〜ｄ（つまり研削工具ヘッド８０）に対して回転側部材である研削工具４０の面が、所定の位置（水平位置）からどの程度傾斜しているかを検出する。
【００３０】
図６は磁気軸受６０を制御する姿勢制御手段１００の機能構成を示すブロック図である。図示するように姿勢制御手段１００は、減算器１１０及びコントローラ１１１を具備し、減算器１１０には研削工具４０の姿勢の目標値と、センサ（変位センサ）２３，２７，２９で検出され座標変換部１１５で変換された制御対象（研削工具４０）の変位値α，βが入力され、その差が誤差信号ｅα，ｅβとしてコントローラ１１１に入力される。ここでα，βはそれぞれ図５に示すように、Ｘ軸回りの傾き、Ｙ軸回りの傾きを示す。Ｘ軸，Ｙ軸は水平面内に位置している。この場合、研削工具４０はＸ軸回りの傾動及びＹ軸回りの傾動の複合運動となる。誤差信号ｅα，ｅβはＰＩＤ＋局部位相進み処理部１１１−１で傾き制御及び減衰処理を受け、さらに振動除去のためノッチフィルタ１１１−２を通って電圧指令信号Ｖα，Ｖβに変換される。そして座標変換部１１１−３で磁気軸受６０用の制御信号Ｖｘｕ，Ｖｙｕに変換されて駆動部１１２に供給される。駆動部１１２は電磁コイル６５ａ〜ｄとこれらを励磁する駆動回路１１２−１，２で構成されている。上記信号Ｖｘｕ，Ｖｙｕのそれぞれは各駆動回路１１２−１，２に供給され、各駆動回路１１２−１，２でラジアルターゲット６１を図４に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流Ｉｘｕ＋，Ｉｘｕ−，Ｉｙｕ＋，Ｉｙｕ−に変換され、各電磁コイル６５ａ〜ｄに供給され、制御対象物（研削工具４０）の姿勢を制御する。即ちラジアルターゲット６１を図４に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向に変位させると、研削工具４０は水平面に対して任意の方向に傾動することができる。
【００３１】
図１に戻って駆動制御手段１３０は、前記研削盤本体２０の駆動モータ２１や、研削工具ヘッド８０の駆動モータ５３や、研削工具ヘッド８０の図示しない上下方向駆動機構及び回転方向駆動機構や、半導体ウェーハＷの真空吸着用の図示しない真空ポンプなどの、研削盤１を駆動する各種機構を制御するものである。
【００３２】
次に上記研削盤１による研削方法を説明する。まずターンテーブル１０のチャックテーブル１３上に研削しようとする半導体ウェーハＷを真空吸着によって固定する。次に駆動モータ２１を駆動することでターンテーブル１０を回転する（例えば数十ｒｐｍ）。一方駆動モータ５３を駆動することでベルト５１を介して研削工具４０を回転し（例えば数千ｒｐｍ）、次に研削工具ヘッド８０を下降して図１に示すように研削工具４０の砥石４５の先端を半導体ウエーハＷの中心を常に通過するように半導体ウェーハＷの被研削面（表面）Ｗ１に当接して半導体ウェーハＷの被研削面Ｗ１を平面状に研削してその厚みを所定の厚みにする。この研削中、図示はしないが研削水を供給する。研削終了後は研削工具ヘッド８０を上昇し、駆動モータ２１，５３を停止し、研削工具ヘッド８０を図示しない揺動手段により、水平方向へ揺動してターンテーブル１０の真上から移動した後に、チャックテーブル１３上の半導体ウェーハＷを取り外す。尚、駆動軸４７はベルト等を介さず、駆動モータを直接連結したダイレクトドライブ方式を用いてもよい。
【００３３】
ところで上記研削中、研削工具４０はターンテーブル１０上に所定の押圧力で押し付けられるので、図１に示すように研削工具４０は研削工具ヘッド８０に対して所定の微小傾斜角度θ１−１傾く恐れがあり、また研削工具ヘッド８０自体が研削盤本体２０に対して微小傾斜角度θ１−２傾く恐れがあり、これらの傾斜角度θ１−１，θ１−２の合計として、図７に示すように、半導体ウェーハＷ（ターンテーブル１０）に対して砥石４５の下面（研削工具４０）が水平面から所望の傾斜角度θだけ傾斜する恐れがある。そこでこの実施の形態においては、研削工具４０が半導体ウェーハＷに対して水平（θ＝０）となるように、または水平面に対して任意の方向に任意の傾斜角度θになるように（即ち予め設定しておいた研削工具４０の姿勢の目標値となるように）、前記姿勢制御手段１００を用いて研削工具４０の姿勢を前記磁気軸受６０によって制御する。これによって研削工具４０は半導体ウェーハＷを最適な姿勢で研削することができる。具体的には研削工具４０を水平にして研削したり、さらに積極的に研削工具４０を任意の姿勢に変化させることによって半導体ウェーハＷの加工形状を変化させることができる。前記磁気軸受６０による研削工具４０の姿勢の制御は、研削中継続して行われるので、装置内で発生する振動、外部からの振動、研削実行中に変化する雰囲気温度や研削工具４０の切れ味、また連続処理している半導体ウェーハＷの研削前の平坦度や材質の違いなどの外乱が生じても、リアルタイムでの研削工具４０の姿勢の調整が自動的に行え、従来のように、技術者の勘と経験に頼る必要がなく、極めて容易に半導体ウェーハＷの適正な研削が実現できる。
【００３４】
なお研削工具４０の傾きを検知するのに、全ての変位センサ２３，２７，２９を用いなくても良い。即ち例えば半導体ウェーハＷの面の傾きと研削工具４０の面の傾きとは、変位センサ２３と変位センサ２７とを用いれば測定できるので、両者の出力を比較すれば半導体ウェーハＷの面と研削工具４０の砥石４５の面の相対的な傾きが求まる。このとき変位センサ２９は不要である。変位センサ２３は半導体ウェーハＷに最も近い位置でターンテーブル１０の傾きを検知し、変位センサ２７は砥石４５に最も近い位置で研削工具４０の傾きを検知するので、最も正確に半導体ウェーハＷの面と研削工具４０の砥石４５の面の相対的な傾きが求まり、適正な研削実現のために好適である。
【００３５】
また例えば研削盤本体２０と研削盤本体２０に固定している研削工具ヘッド８０は、外乱があっても当初の設定位置からほとんど変化しないので、ターンテーブル１０の面、即ち半導体ウェーハＷの被研削面Ｗ１と、研削工具ヘッド８０に固定した磁気軸受６０の固定側の部材（具体的には電磁石コア６３ａ〜ｄ）とは何れも高い精度で当初の位置（水平位置）を保持している。そこで電磁石コア６３ａ〜ｄに取り付けた変位センサ２９のみの出力を用いて、磁気軸受６０の固定側の部材に対して、研削工具４０がどのように傾斜しているかを求め、この傾斜状態を半導体ウェーハＷの被研削面Ｗ１と研削工具４０の砥石４５の面との傾斜状態として算定し、これによって磁気軸受６０を制御しても良い。この方式の場合、センサは変位センサ２９の一種類で済む（変位センサ２３，２７は不要）。また変位センサ２９は、磁気軸受６０の固定側部材（電磁石コア６３ａ〜ｄ）と研削工具４０の上面間の変位を直接測定することで、この発明が制御しようとしている研削工具４０の面の傾斜状態を直接測定・制御するので、精度の良い研削が実現できる。
【００３６】
もちろん前記三種類の変位センサ２３，２７，２９を全て用いて半導体ウェーハＷに対する研削工具４０の傾斜状態を測定して制御すれば、最も精度良くその研削ができることは言うまでもない。
【００３７】
また変位センサ２７によって、ターンテーブル１０と研削工具４０との離間距離が測定できるので、この測定データから、半導体ウェーハＷの研削量、研削工具の摩耗量の管理をすることもでき、これによって加工条件を修正していくこともできる。
【００３８】
一方研削の途中に異常研削が発生したときも、これを即座にリアルタイムで検出して即座に対応することができる。即ち例えば研削水切れ，研削工具４０による押圧力の変化，半導体ウェーハＷの初期表面粗さや材質の変化などによって、半導体ウェーハＷに押し付けられている研削工具４０が予め設定しておいた所定の傾斜角度を越えた場合や、前記傾斜角度は設定値以内ではあるが目標としている傾斜角度に制御しようとしても制御できないような場合や、電磁コイル６５ａ〜ｄの電流値が所定の値をオーバーした場合などは、異常研削が発生したと判断し、例えば即座に前記研削を停止すると共に、異常信号や警報を発して異常を伝える。つまり本発明においては、磁気軸受６０を制御するためのセンサを用いて異常研削のリアルタイムでの検出も可能となる。これによって半導体ウェーハＷ，研削工具４０，ターンテーブル１０などに大きなダメージ（例えば半導体ウェーハＷの研削面のいわゆる焼け，損傷など）を与える恐れもなくなる。
【００３９】
上記研削盤１のように、駆動軸４７を軸支する軸支手段であるエアスピンドル４９の他に、本発明のように磁気軸受６０を取り付けると、さらに以下のような効果が生じる。即ちエアスピンドル４９は駆動軸４７を軸支する軸支手段として強固なものではあるが、半導体ウェーハＷの研削精度への要求が高まると、このエアスピンドル４９だけで駆動軸４７を支えて研削工具４０の水平度を出そうとした場合、エアスピンドル４９を大型化しなければならなくなるばかりか、例え大型化しても限度があった。これに対して別途姿勢制御用の磁気軸受６０を設ければ、エアスピンドル４９を大型化することなく、半導体ウェーハＷの研削精度への要求を満足することができる。なおこの実施の形態では駆動軸４７の軸支手段としてエアスピンドル４９を用いたが、エアスピンドル４９の代りにメカニカル軸受や磁気軸受を用いても良い。
【００４０】
図８は本発明の他の実施の形態にかかる研削盤（平面研削盤）１−２を示す全体概略構成図である。同図に示す研削盤１−２において前記図１に示す研削盤１と相違する点は、駆動軸４７への研削工具４０の取付構造のみである。即ちこの研削盤１−２においては、駆動軸４７への研削工具４０の取付部分にジンバル機構９０、即ちベアリングボール９１を介在させ、駆動フランジ９２と駆動ピン９３とからなる駆動伝達機構９４を設けることによって、駆動軸４７に対して研削工具４０の傾動を許容しつつ、駆動軸４７から研削工具４０に動力を伝達して一体に回動する機構を設けた点のみである。このように構成すれば、駆動軸４７に対して研削工具４０を水平面に対して所定の角度まで容易に傾動できるので、磁気軸受６０による研削工具４０の傾動動作をよりスムーズに行わせることができる。
【００４１】
図９は本発明のさらに他の実施の形態にかかる研削盤（平面研削盤）１−３を示す全体概略構成図である。同図に示す研削盤１−３において前記図１に示す研削盤１と相違する点は、ターンテーブル１０の側にも姿勢制御用の磁気軸受６０−３を設置し、これによって研削工具４０とターンテーブル１０の両方の姿勢制御を磁気軸受６０，６０−３によって行うようにした点である。この磁気軸受６０−３は、研削工具４０に取り付けた磁気軸受６０とその構造は同一であり、図９，図４を用いて説明すると、磁気軸受６０−３は回転側部材であるターンテーブル１０の下面に固定された円筒形状のラジアルターゲット６１−３と、ラジアルターゲット６１−３の内部に設置されて固定側部材である研削盤本体２０に固定される四つの電磁石コア６３−３ａ〜ｄ及び電磁石コア６３−３ａ〜ｄに巻き回される電磁コイル６５−３ａ〜ｄとを具備して構成されている。各電磁石コア６３−３ａ〜ｄの先端と前記ラジアルターゲット６１−３の内周面とは所定のギャップを有して対向している。電磁石コア６３−３ａ〜ｄとラジアルターゲット６１−３は何れもパーマロイなどの磁性材によって構成されている。また各電磁石コア６３−３ａ〜ｄはコ字状に形成され、電磁コイル６５−３ａはＸ軸正方向側に配置され、電磁コイル６５−３ｂはＸ軸負方向側に配置され、電磁コイル６５−３ｃはＹ軸正方向側に配置され、電磁コイル６５−３ｄはＹ軸負方向側に配置されている。
【００４２】
各電磁石コア６３−３ａ〜ｄの上面にはそれぞれ変位センサ（センサ）２３−３が取り付けられている。各変位センサ２３−３は電磁石コア６３−３ａ〜ｄとその真上に位置するターンテーブル１０の下面との間の離間距離を測定する。変位センサ２３−３はこの実施の形態では前記図２に示す変位センサ２３と同様に、ターンテーブル１０の回転中心に対して円周方向に等間隔（９０°間隔）に四箇所設置されており、各変位センサ２３−３が各変位センサ２３−３からターンテーブル１０の下面までの離間距離を測定することで、固定側部材である電磁石コア６３−３ａ〜ｄ（つまり研削盤本体２０）に対して回転側部材であるターンテーブル１０の面が、所定の位置（水平位置）からどの程度傾斜しているかを検出するものである。なお変位センサ２３−３を、前記図１に示す変位センサ２３として使用することで磁気軸受６０の制御にも利用することができる。
【００４３】
そしてこの磁気軸受６０−３の場合も、前記図６に示す姿勢制御手段１００と同様の制御を行うことで、制御対象物（ターンテーブル１０）の姿勢を制御する。即ちターンテーブル１０が目標値として予め設定した姿勢となるように、ラジアルターゲット６１−３を図４に示すＸ，Ｙ軸の正負の方向へ変位させるための励磁電流を姿勢制御手段１００によって求めてこれら励磁電流を各電磁コイル６５−３ａ〜ｄに供給し、制御対象物（ターンテーブル１０）の姿勢を制御し、ターンテーブル１０を水平面に対して任意の方向に傾動する。
【００４４】
この実施の形態にかかる研削盤１−３は、研磨工具４０の姿勢制御を行なう上に、ターンテーブル１０の姿勢制御も独立して行うので、さらに半導体ウェーハＷに対して研磨工具４０を最適な姿勢で研削することができ、また研削実行中に外乱が生じても、リアルタイムでのターンテーブル１０及び研削工具４０の姿勢の調整が自動的に行える。従って従来のように、技術者の勘や経験に頼る必要がなく、極めて容易に半導体ウェーハＷの適正な研削が実現できる。
【００４５】
一方研削の途中にターンテーブル１０側に異常研削が発生したときも、これを即座にリアルタイムで検出して即座に対応することができる。即ち例えば研削水切れ，研削工具４０による押圧力の変化，半導体ウェーハＷの初期表面粗さや材質の変化などによって、研削工具４０が押し付けられているターンテーブル１０が予め設定しておいた所定の傾斜角度を越えた場合や、前記傾斜角度は設定値以内ではあるが目標としている傾斜角度に制御しようとしても制御できないような場合は、ターンテーブル１０に異常研削が発生したと判断し、例えば即座に前記研削を停止すると共に、異常信号や警報を発して異常を伝える。つまり本発明においては、磁気軸受６０−３を制御するためのセンサを用いて異常研削のリアルタイムでの検出も可能となり、これによって半導体ウェーハＷ，ターンテーブル１０，研削工具４０などに大きなダメージ（例えば半導体ウェーハＷの研削面のいわゆる焼け，損傷など）を与える恐れもなくなる。
【００４６】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば砥石４５の形状、構造、材質に種々の変形が可能であることは言うまでもない。また本発明にかかる研削盤によって研削する被研削物は半導体ウェーハＷに限らず、他の各種被研削物の研削、例えばデバイスウェーハのバックグラインディング、ガラス基板の平面研削、一般機械部品の平面研削などに用いても良い。また上記実施の形態では半導体ウェーハＷを真空吸着によってターンテーブル１０のチャックテーブル１３に吸着・固定したが、半導体ウェーハＷ等の被研削物のターンテーブル１０への固定は上記固定方法に限定されず、他の種々の方法を用いて固定しても良い。またセンサ２３，２７，２９は必ずしも上記の位置に設置しなくても良く、要は研削工具の被研削物に対する相対的な姿勢を検出することができる位置であればどこに設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる研削盤（平面研削盤）１を示す全体概略構成図である。
【図２】ターンテーブル１０と研削工具４０に対する変位センサ２３，２７，２９の設置位置を示す図である。
【図３】図３（ａ）は研削工具４０及び磁気軸受６０の部分を詳細に示す要部概略断面図、図３（ｂ）は研削工具４０を下面側から見た一部裏面図である。
【図４】磁気軸受６０（６０−３）の平面図である。
【図５】研削工具４０のＸ軸回りの傾きαと、Ｙ軸回りの傾きβの関係の説明図である。
【図６】磁気軸受６０を制御する姿勢制御手段１００の機能構成を示すブロック図である。
【図７】研削工具４０の傾斜状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる研削盤（平面研削盤）１−２を示す全体概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる研削盤（平面研削盤）１−３を示す全体概略構成図である。
【図１０】従来の平面研削盤を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  研削盤（平面研削盤）
Ｗ  半導体ウェーハ（被研削物）
１０  ターンテーブル（テーブル）
１１  基台
１３  チャックテーブル
１５  駆動軸
１７  真空吸引路
１８  軸受
１９  ベルト
２０  研削盤本体
２１  駆動モータ（駆動手段）
２５  アーム
２３，２７，２９  変位センサ
４０  研削工具
４１  ターゲットベース
４３  砥石保持具
４５  砥石
４７  駆動軸
４９  エアスピンドル（静圧軸受、軸受）
５１  動力伝達機構
５３  駆動モータ（駆動手段）
６０  磁気軸受（姿勢制御手段）
６１  ラジアルターゲット
６３ａ〜ｄ  電磁石コア
６５ａ〜ｄ  電磁コイル
８０  研削工具ヘッド
１００  姿勢制御手段
１１０  減算器
１１１  コントローラ
１１２  駆動部
１１５  座標変換部
１３０  駆動制御手段
１−２  研削盤（平面研削盤）
９０  ジンバル機構
９１  ベアリングボール
１−３  研削盤（平面研削盤）
６０−３  磁気軸受
６１−３  ラジアルターゲット
６３−３ａ〜ｄ  電磁石コア
６５−３ａ〜ｄ  電磁コイル
２３−３  変位センサ（センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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