(57)【要約】【課題】頻繁な保守が必要でない、しかも電荷を完全に除去することができ、かつ塵埃の多い環境下で使用することが可能となるスピンドル装置を提供する。【解決手段】内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングＨと、円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸３と、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸３を非接触に支持する空気軸受１，２と、円筒状空洞内に配置されてスピンドル軸３を回転させるモータ（固定子４、回転子５）と、モータを制御するモータ制御器１０と、を有するスピンドル装置において、スピンドル軸３にイオンを吹き付けて静電気を除去するイオン発生手段８，９を設けた。【選択図】図１
2007061996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、前記モータを制御するモータ制御器と、を有するスピンドル装置において、
前記スピンドル軸にイオンを吹き付けて静電気を除去するイオン発生手段を設けたことを特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
前記制モータ御器に前記イオンの吹き付けを指令するイオン吹付指令回路を設けたことを特徴とする請求項１記載のスピンドル装置。
【請求項３】
内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジング内に、回転自在にスピンドル軸と、前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記スピンドル軸を回転させるモータとを備え、かつ前記モータをモータ制御器で制御して成るスピンドル装置の前記スピンドルにイオンを吹き付けて静電気を除去することを特徴とするスピンドル装置の静電気除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気軸受を採用したスピンドル装置に関するもので、特に空気軸受を採用したスピンドル軸に発生し易い静電気の除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気軸受で支承されたスピンドルＳの軸は高速で回転されると空気との摩擦により−（マイナス）の静電気を帯電する。このような静電気が蓄積されたままでスピンドル軸の軸端に搭載されたブレードが被加工物に接触すると、接触した瞬間、高電圧のコロナ放電が起こり、被加工物（例えば、シリコンウエハー）上に構成した半導体回路が損傷する危険がある。
これを解決するものとして、従来より図４に示すような構成の装置が公知であった。図において、１はスラスト軸受、２はラジアル軸受、３は軸、４は固定子、５は回転子、６はブレード、７は被加工物、２０はブラシであるである。
スラスト軸受１およびラジアル軸受２の空気軸受に支承された軸３は、高速での回転で空気との摩擦およびブレード６に吹き付けられる純水により静電気を発生し帯電する。
この状態では、加工するためにスピンドルＳを搭載したＺ軸が降下し、ブレード６が被加工物（シリコンウエハー）７と接触する瞬間に、この間に高電位の放電が発生して、被加工物（シリコンウエハー）７に構成した半導体回路（図示なし）を損傷する危険がある。
これを回避するため、従来装置は、軸３にブラシ２０を接触させ、これをアースに落として除電していた。ところが、ブラシ２０は高速で回転する軸３と接触することにより、摩耗が早く、頻繁な保守が必要となった。
【０００３】
また、このようなブラシの摩耗により頻繁な保守が必要であった欠点を解決するものとして、摩耗するブラシを使用しないで、導電性流体を軸端に接触させる発明も従来技術として知られている（特許文献１参照）。
図５は特許文献１記載のスピンドルＳの接地構成を説明する図で、図において、１はスラスト軸受、２はラジアル軸受、３は軸、３ａは軸端細部、４は固定子、５は回転子、６はブレード、７は被加工物、３０はガリウムから成る導電性流体、３１はハウジングＨに設けられた導電性流体収納窪みである。
スラスト軸受１およびラジアル軸受２の空気軸受に支承された３軸は、高速での回転で空気との摩擦およびブレード６に吹き付けられる純水により静電気を発生し帯電するが、ハウジングＨ内に設けた窪み３１にガリウムから成る導電性流体３０を収納し、この導電性流体３０に軸３の軸端細部３ａを接触させることによって、アースに落として除電するものである。
このようにすると、導電性流体３０は接触摩耗しないので、頻繁な保守が必要なくなった。しかしながら、長い長尺状のスピンドル全体に亘って帯電している電荷全体を、端部だけから、しかも接触面積の狭い部位からアースへ導くことは困難であり、また、導電性流体３０を収納するハウジングＨ内の窪み３ａには塵埃が溜りやすいので、塵埃の多い環境下で使用することができないという欠点があった。
【特許文献１】特開平１０−２１０７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来装置１は軸３の帯電を回避するため、軸３にブラシ１０を接触させ除電していたので、ブラシ１０の摩耗により頻繁な保守が必要であった。
また、従来装置２は摩耗の心配はないが、長い長尺状のスピンドル軸全体に亘って帯電している電荷全体を、端部だけから、しかも接触面積の狭い部位からアースへ導くことは困難であり、完全に除去することができず、また、導電性流体１１を収納するハウジングＨ内の窪みには塵埃が溜りやすいため、塵埃の多い環境下で使用することができないという欠点があった。
そこで本発明の目的は、頻繁な保守が必要でない、しかも電荷を完全に除去することができ、かつ塵埃の多い環境下で使用することが可能となるスピンドル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明はスピンドル装置に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジングと、前記円筒状空洞内に回転自在に挿入されたスピンドル軸と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記円筒状空洞内に配置されて前記スピンドル軸を回転させるモータと、前記モータを制御するモータ制御器と、を有するスピンドル装置において、
前記スピンドル軸にイオンを吹き付けて静電気を除去するイオン発生手段を設けたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のスピンドル装置において、前記モータ制御器に前記イオンの吹き付けを指令するイオン吹付指令回路を設けたことを特徴としている。
請求項３記載の発明はスピンドル装置の静電気除去方法に係り、内部に軸方向に円筒状空洞の形成されたハウジング内に、回転自在にスピンドル軸と、前記スピンドル軸を非接触に支持する空気軸受と、前記スピンドル軸を回転させるモータとを備え、かつ前記モータをモータ制御器で制御して成るスピンドル装置の前記スピンドル軸にイオンを吹き付けて静電気を除去することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
以上の構成により、非接触でスピンドルの軸の静電気を除去することを可能ならしめるので、頻繁な保守が必要でない、しかも電荷を完全に除去することができ、かつ塵埃の多い環境下で使用することが可能となるスピンドル装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の実施例を図１および図２に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例に係るスピンドル装置の構成を示す断面図、図２は図１のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
両図において、１はスラスト軸受、２はラジアル軸受、３は軸、４は固定子、５は回転子、６はブレード、７は被加工物、８はイオン針、９はイオン発生コントローラー（イオン吹付指令回路）、１０はモータ制御器である。
イオン発生コントローラー９で制御された電圧でイオン針部８で発生させたイオンを空気と一緒に帯電したイオン風を軸３に吹き付けることで、軸３に帯電していた電荷はイオン風のイオンで中和され、イオン針部８と軸３とが非接触で、軸３の除電が可能となる。
【０００８】
図２は図１のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
図において、上から順に（１）〜（４）はスピンドル装置の除電開始時（１）から除電終了（４）までの状態を時系列で示している。
図（１）において、スピンドルＳの軸３の表面には図のようにマイナスイオン（−）が帯電している。モータ制御器１０は運転開始からどの位の回転数でどのくらいの時間が経過したらスピンドル軸３にどの程度のイオンが帯電するかのデータを備えているので、それに基づいて同じモータ制御器１０内に設けられたイオン発生コントローラー９により除電開始指令を出すようにする。
イオン発生コントローラー９により除電開始されると、イオン針８の先端から図のようにプラスイオン（＋）とマイナスイオン（−）が同数、軸３の軸方向に吹き出される。イオン針８の先端から軸３の軸方向に吹き出されたプラスイオン（＋）とマイナスイオンは軸３の表面に沿って流れていく。
その間に、図（２）に示すように、イオン針８の先端から吹き出されたプラスイオン（＋）はスピンドル軸３の表面のマイナスイオン（−）に引き寄せられ、イオン針８の先端から吹き出されたマイナスイオン（−）はスピンドル軸３の表面にそって進んでいく。
図（３）では、イオン針８の先端から吹き出されたプラスイオン（＋）とスピンドル軸３の表面のマイナスイオン（−）とが引き寄せられた結果、中和して、スピンドル軸３の表面のマイナスイオン（−）は消滅する。イオン針８の先端から吹き出されたマイナスイオン（−）はスピンドル軸３の表面にそって進んでいく。
図（４）では、スピンドル軸３の表面のすべてのマイナスイオン（−）がイオン針８の先端から吹き出されたプラスイオン（＋）と中和した結果、スピンドル軸３の表面からマイナスイオン（−）は消滅する。
イオン針８の先端から吹き出された剰余のプラスイオン（＋）とマイナスイオン（−）はスピンドル軸３の表面にそって進んでいく。
この状態になったら、イオン発生コントローラー９により除電を終了する。
除電終了のタイミングは時間で終了してもよいし、別途、帯電計測器を設けてそれからの信号を用いても良い。
【０００９】
ここで、イオン針８からイオンを発生するイオン発生器としては、例えば、特開平９−７３９９４号記載の静電気除去装置を用いることができる。
図３は本発明で使用するイオン発生器の１例を示す概念図である。
図において、４０はイオン発生器、４１は回転電極、４２は固定電極、４３はケーシング、４４は高電圧発生電源である。回転電極４１は、回転軸４１ａ、金属円板４１ｂ、鋼線材４１ｃより成る。
次に、このイオン発生器４０の動作について説明する。
イオン発生器４０が稼働されると、送風機構からイオン発生器４０の後方から前方に向けて空気流Ａが形成される。この空気流Ａにより回転電極４１が回転開始し、高電圧発生回路４４から回転電極４１と固定電極４２に高電圧が印加される。電源線は回転軸４１ａ、金属円板４１ｂを介して鋼線材４１ｃ導通しているため、回転状態を保持している回転電極４１が固定電極４２に対する他方の電極として機能し、回転電極４１の鋼線材４１ｃと固定電極４２との間で放電作用が誘起され、この放電作用で生成されたイオン化空気Ｉは、図に示すように、ケーシング４３から外部に放出されることになる。
【００１０】
以上のように、本発明によれば、非接触でスピンドル軸の静電気を除去することを可能ならしめるので、頻繁な保守が必要でない、しかも電荷を完全に除去することができなるスピンドル装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係るスピンドル装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のスピンドル装置の除電原理を説明する概念図である。
【図３】本発明で使用するイオン発生器の１例を説明する概念図である。
【図４】従来技術１に係るスピンドル装置の構成を示す断面図である。
【図５】従来技術２に係るスピンドル装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１．スラスト軸受
２．ラジアル軸受
３．軸
４．固定子
５．回転子
６．ブレード
７．被加工物
８．イオン針
９．イオン発生コントローラー
１０．モータ制御器
４０．イオン発生器
４１．回転電極
４１ａ．回転軸
４１ｂ．金属円板
４１ｃ．鋼線材
４２．固定電極
４３．ケーシング
４４．高電圧発生回路
Ｈ．ハウジング
Ｓ．スピンドル
【図１】
2007061996.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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