特許 7507636 スピンドルユニットおよび加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】スピンドルユニットおよび加工装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/06 20060101AFI20240621BHJP

   B24B 41/047 20060101ALI20240621BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20240621BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20240621BHJP

   B23B 19/02 20060101ALI20240621BHJP

   F16C 41/00 20060101ALI20240621BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

F16C32/06 C

B24B41/047

B24B49/16

B24B7/04 A

B23B19/02 A

F16C41/00

H01L21/304 622R

H01L21/304 631

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020143348

(22)【出願日】2020-08-27

(65)【公開番号】P2022038715

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-06-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110001014

【氏名又は名称】弁理士法人東京アルパ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 裕之

【審査官】鈴木 貴晴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０８５２５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １７／００ －１７／２６，

３２／００ －３２／０６，

３３／００ －３３／２８，

４１／００ －４１／０４

Ｂ２４Ｂ ４１／００ －５１／００

Ｂ２３Ｂ １９／００ －１９／０２，

２３／００ －２３／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４－２１／３０４，

２１／４６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端に加工具を装着するスピンドルと、該スピンドルを回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングおよびラジアルベアリングを含むスピンドルハウジングと、を備えるスピンドルユニットであって、
該スラストベアリングは、
該スピンドルの軸方向に直交する方向の該スピンドルの外側面と、該スピンドルハウジングの内側面との隙間にエアを供給するエア供給部と、
該スピンドルの外側面に垂直な方向における該隙間の距離を調整可能な調整部と、
を備え、
該調整部は、
該スピンドルに配置され、該スラストベアリングを形成する該スピンドルの外側面を該スピンドルの軸方向に移動させる圧電アクチュエータを備える、
スピンドルユニット。

【請求項2】

加工具を先端に装着したスピンドルが回転可能に支持されている請求項１記載のスピンドルユニットと、被加工物を保持する保持手段とを備え、該スピンドルを回転させて、被加工物を該加工具によって加工する加工装置であって、
該スラストベアリングが形成されている該隙間のエア圧力を測定する圧力測定部と、
該圧力測定部が測定した圧力値が予め設定された値になるように該隙間の距離を調整するために、該圧電アクチュエータに供給する直流電力の電圧を制御する電圧制御部と、
を備える加工装置。

【請求項3】

加工具を先端に装着したスピンドルが回転可能に支持されているスピンドルユニットと、被加工物を保持する保持手段とを備え、該スピンドルを回転させて、被加工物を該加工具によって加工する加工装置であって、
該スピンドルユニットは、先端に加工具を装着するスピンドルと、該スピンドルを回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングおよびラジアルベアリングを含むスピンドルハウジングと、を備え、
該スラストベアリングは、該スピンドルの軸方向に直交する方向の該スピンドルの外側面と、該スピンドルハウジングの内側面との隙間にエアを供給するエア供給部と、該スピンドルの外側面に垂直な方向における該隙間の距離を調整可能な調整部と、を備え、
該調整部は、該スピンドルハウジングに配置され、該スラストベアリングを形成する該スピンドルハウジングの内側面を該スピンドルの軸方向に移動させる圧電アクチュエータを備え、
該スラストベアリングが形成されている該隙間のエア圧力を測定する圧力測定部と、
該圧力測定部が測定した圧力値が予め設定された値になるように該隙間の距離を調整するために、該圧電アクチュエータに供給する直流電力の電圧を制御する電圧制御部と、
を備える加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スピンドルユニットおよび加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

チャックテーブルに保持されたウェーハを研削加工する研削装置は、スピンドルを含むスピンドルユニットを有している。この研削装置では、環状の研削砥石を配置した研削ホイールが、スピンドルの先端に装着されている。スピンドルを回転させることによって回転する研削砥石によって、ウェーハを研削している。

【0003】

特許文献１に開示のように、スピンドルユニットは、スピンドルの外周面を、隙間を形成して囲繞するスピンドルハウジングと、隙間にエアを供給するエア供給部とを備えている。隙間にエアを充満させ加圧することによって、エアベアリングが形成される。

【0004】

また、スピンドルは、特許文献２に開示のように、隙間のエアの圧力を測定することによって、研削砥石にかかる荷重を測定することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－１３２２３２号公報

【文献】特開２００８－０４９４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のようなスピンドルユニットでは、スピンドルの先端に装着した研削ホイールの研削砥石をウェーハに押し付けウェーハを研削する研削加工によってスピンドルを傾ける方向に荷重がかかり、その荷重によってスピンドルが傾くことを抑制するために、隙間を狭くしている。つまり、狭い隙間に供給したエアの圧力を高めることによって、研削砥石が荷重を受けた際にスピンドルが傾かないような研削荷重に耐える高剛性のエアベアリングを形成している。

【0007】

しかし、隙間が狭いために、装置の起動当初に、エアベアリングを形成するためのエアの供給や、冷却水の通水などによって、ハウジングまたはスピンドルが熱変形する場合がある。この場合、スピンドルとハウジングとが接触する接触箇所ができ、スピンドルを回転させると、その接触箇所が擦れ凹凸が形成され、スピンドルが回転しなくなることがある。

【0008】

したがって、本発明の目的は、高剛性のエアベアリングを形成するとともに、熱変形が起きそうな状況であっても、スピンドルを連続的に回転させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のスピンドルユニット（本スピンドルユニット）は、先端に加工具を装着するスピンドルと、該スピンドルを回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングおよびラジアルベアリングを含むスピンドルハウジングと、を備えるスピンドルユニットであって、該スラストベアリングは、該スピンドルの軸方向に直交する方向の該スピンドルの外側面と、該スピンドルハウジングの内側面との隙間にエアを供給するエア供給部と、該スピンドルの外側面に垂直な方向における該隙間の距離を調整可能な調整部と、を備え、該調整部は、該スピンドルに配置され、該スラストベアリングを形成する該スピンドルの外側面を該スピンドルの軸方向に移動させる圧電アクチュエータを備える。

【0012】

本発明の加工装置は、加工具を先端に装着したスピンドルが回転可能に支持されている本スピンドルユニットと、被加工物を保持する保持手段とを備え、該スピンドルを回転させて、被加工物を該加工具によって加工する加工装置であって、該スラストベアリングが形成されている該隙間のエア圧力を測定する圧力測定部と、該圧力測定部が測定した圧力値が予め設定された値になるように該隙間の距離を調整するために、該圧電アクチュエータに供給する直流電力の電圧を制御する電圧制御部と、を備える。
本発明の他の加工装置は、加工具を先端に装着したスピンドルが回転可能に支持されているスピンドルユニットと、被加工物を保持する保持手段とを備え、該スピンドルを回転させて、被加工物を該加工具によって加工する加工装置であって、該スピンドルユニットは、先端に加工具を装着するスピンドルと、該スピンドルを回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングおよびラジアルベアリングを含むスピンドルハウジングと、を備え、該スラストベアリングは、該スピンドルの軸方向に直交する方向の該スピンドルの外側面と、該スピンドルハウジングの内側面との隙間にエアを供給するエア供給部と、該スピンドルの外側面に垂直な方向における該隙間の距離を調整可能な調整部と、を備え、該調整部は、該スピンドルハウジングに配置され、該スラストベアリングを形成する該スピンドルハウジングの内側面を該スピンドルの軸方向に移動させる圧電アクチュエータを備え、該スラストベアリングが形成されている該隙間のエア圧力を測定する圧力測定部と、該圧力測定部が測定した圧力値が予め設定された値になるように該隙間の距離を調整するために、該圧電アクチュエータに供給する直流電力の電圧を制御する電圧制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0013】

本スピンドルユニットでは、調整部によって、スピンドルの軸方向に直交する方向のスピンドルの外側面と、スピンドルハウジングの内側面との隙間（スラスト隙間）の距離を調整することが可能である。したがって、たとえば、スピンドルの温度が安定する前のアイドリング時に、スラスト隙間を広げることができる。このため、アイドリング時に、熱変形したスピンドルとスピンドルハウジングとが接触するような事態の発生を、抑制することができる。したがって、スピンドルを連続的に回転させることが可能である。
また、本スピンドルユニットでは、調整部により、研削加工の際にスラスト隙間を通常の距離となるように狭めることができる。したがって、スピンドルユニットに、高剛性のスラストベアリングを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】研削装置の構成を示す斜視図である。

【図2】スピンドルユニットの構成を示す説明図である。

【図3】調整部の構成を示す説明図である。

【図4】スピンドルユニットの他の構成を示す説明図である。

【図5】調整部の他の構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１に示すように、本実施形態にかかる研削装置１は、加工装置の一例であり、被加工物としてのウェーハ１００を研削するための装置である。ウェーハ１００は、たとえば半導体ウェーハである。

【0016】

研削装置１は、直方体状の基台１０、および、上方に延びるコラム１１を備えている。
基台１０の上面側には、開口部１３が設けられている。そして、開口部１３内には、保持手段としてのチャックテーブル３１が配置されている。チャックテーブル３１は、ウェーハ１００を保持する保持面３２を備えている。

【0017】

チャックテーブル３１の保持面３２は、ポーラス材からなり、吸引源（図示せず）に連通されることにより、ウェーハ１００を吸引保持する。すなわち、チャックテーブル３１は、保持面３２によってウェーハ１００を保持する。

【0018】

また、チャックテーブル３１は、下方に設けられた図示しない支持部材により、保持面３２によってウェーハ１００を保持した状態で、保持面３２の中心を通りＺ軸方向に延在するテーブル中心軸を中心として回転可能である。したがって、ウェーハ１００は、保持面３２に保持されて保持面３２の中心を回転軸として回転される。

【0019】

チャックテーブル３１の周囲には、チャックテーブル３１とともにＹ軸方向に沿って移動されるカバー板３９が設けられている。また、カバー板３９には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバー１２が連結されている。そして、チャックテーブル３１の下方には、図示しないＹ軸方向移動手段が配設されている。Ｙ軸方向移動手段は、チャックテーブル３１をＹ軸方向に沿って移動させる。

【0020】

本実施形態では、チャックテーブル３１は、大まかにいえば、保持面３２にウェーハ１００を載置するための前方（－Ｙ方向側）の載置位置と、ウェーハ１００が研削される後方（＋Ｙ方向側）の研削位置との間を、Ｙ軸方向移動手段によって、Ｙ軸方向に沿って移動される。

【0021】

また、図１に示すように、基台１０上の後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１１が立設されている。コラム１１の前面には、ウェーハ１００を研削する研削手段７０、および、研削送り手段５０が設けられている。

【0022】

研削送り手段５０は、チャックテーブル３１と研削手段７０とを、相対的に、保持面３２に垂直なＺ軸方向（研削送り方向）に移動させる。本実施形態では、研削送り手段５０は、チャックテーブル３１に対して、研削手段７０をＺ軸方向に移動させるように構成されている。

【0023】

研削送り手段５０は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール５１、このＺ軸ガイドレール５１上をスライドするＺ軸移動テーブル５３、Ｚ軸ガイドレール５１と平行なＺ軸ボールネジ５２、Ｚ軸モータ５４、および、Ｚ軸移動テーブル５３の前面（表面）に取り付けられた支持ケース５６を備えている。支持ケース５６は、研削手段７０を支持している。

【0024】

Ｚ軸移動テーブル５３は、Ｚ軸ガイドレール５１にスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル５３の後面側（裏面側）には、図示しないナット部が固定されている。このナット部には、Ｚ軸ボールネジ５２が螺合されている。Ｚ軸モータ５４は、Ｚ軸ボールネジ５２の一端部に連結されている。

【0025】

研削送り手段５０では、Ｚ軸モータ５４がＺ軸ボールネジ５２を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル５３が、Ｚ軸ガイドレール５１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、Ｚ軸移動テーブル５３に取り付けられた支持ケース５６、および、支持ケース５６に支持された研削手段７０も、Ｚ軸移動テーブル５３とともにＺ軸方向に移動する。

【0026】

研削手段７０は、スピンドルハウジング７１、スピンドル７２および回転モータ７３を含む、スピンドルユニット７８を備えている。スピンドルユニット７８は、支持ケース５６に固定されている。

【0027】

スピンドルハウジング７１は、Ｚ軸方向に延びるように支持ケース５６に保持されている。スピンドル７２は、チャックテーブル３１の保持面３２と直交するようにＺ軸方向に延び、スピンドルハウジング７１に回転可能に支持されている。回転モータ７３は、スピンドル７２の上端側に連結されている。この回転モータ７３により、スピンドル７２は、Ｚ軸方向に延びる回転軸を中心として回転する。

【0028】

研削手段７０は、さらに、スピンドル７２の下端に取り付けられたホイールマウント７４、および、ホイールマウント７４に支持された研削ホイール７５を備えている。

【0029】

ホイールマウント７４は、円板状に形成されており、スピンドル７２の下端（先端）に固定されている。ホイールマウント７４は、研削ホイール７５を支持している。

【0030】

研削ホイール７５は、外径がホイールマウント７４の外径と略同径を有するように形成されている。研削ホイール７５は、金属材料から形成された円環状のホイール基台（環状基台）７６を含む。ホイール基台７６の下面には、全周にわたって、加工具の一例である研削砥石７７が固定されている。

【0031】

研削砥石７７は、環状に形成されており、その中心を通りＺ軸方向に延びる回転軸を中心として、スピンドル７２、ホイールマウント７４、およびホイール基台７６を介して、回転モータ７３によって回転され、研削位置に配置されているチャックテーブル３１に保持されたウェーハ１００を研削する。

【0032】

このように、研削装置１では、研削砥石７７が、ホイールマウント７４、およびホイール基台７６を介して、スピンドル７２の先端に装着されている。そして、スピンドルユニット７８では、研削砥石７７を先端に装着したスピンドル７２が、回転可能に支持されている。研削装置１は、このようなスピンドル７２を回転させて、被加工物であるウェーハ１００を研削砥石７７によって加工する。

【0033】

次に、本実施形態のスピンドルユニット７８について、より詳細に説明する。

【0034】

図２に示すように、スピンドルユニット７８は、直立姿勢のスピンドル７２、スピンドル７２を覆っており、スピンドル７２を支持するスピンドルハウジング７１、スピンドル７２の下端部分を覆うスピンドルカバー６６、および、スピンドル７２を回転駆動する回転モータ７３を備えている。

【0035】

スピンドル７２は、Ｚ軸方向に延びている。スピンドル７２の中間部分には、大径の第１円板部８１が形成されている。また、スピンドル７２の下端部分にも、大径の第２円板部８２が形成されている。

【0036】

スピンドル７２の上端には、回転モータ７３が連結されている。回転モータ７３は、スピンドル７２の上端部分に設けられたロータ８５と、ステータ８６とを有している。ステータ８６に所定の電圧を印加することにより、ロータ８５が回転し、スピンドル７２が、その軸心を中心として回転する。

【0037】

また、ステータ８６は、冷却ジャケット８７を介して、スピンドルハウジング７１の内周面に設けられている。冷却ジャケット８７内には、多数の冷却水路８８が形成されている。これらの冷却水路８８によって、回転モータ７３が冷却される。

【0038】

スピンドルハウジング７１におけるスピンドル７２の上端近傍には、回転検知センサ８９が設けられている。回転検知センサ８９は、スピンドル７２の上端に取り付けられた被検知部９０に対向可能に設けられている。回転検知センサ８９は、被検知部９０の回転移動を検知することにより、スピンドル７２の回転を検知するように構成されている。

【0039】

スピンドル７２の先端（下端）には、上述したホイールマウント７４が連結されている。ホイールマウント７４には、研削砥石７７を含む研削ホイール７５が装着されている。

【0040】

スピンドル７２の上端には、研削水源１３０に連通される研削水導入路１３１が取り付けられている。また、研削水導入路１３１は、スピンドル７２、ホイールマウント７４およびホイール基台７６内に設けられている研削水路１３２に連通されている。このような構造により、研削水源１３０からの研削水が、研削水導入路１３１および研削水路１３２を介して、研削砥石７７に供給される。

【0041】

スピンドルハウジング７１は、スピンドル７２の外側面を囲繞し、エアベアリングによりスピンドル７２を回転自在に支持するように構成されている。

【0042】

スピンドルハウジング７１は、その下端部分に、環状部９１を備えている。環状部９１は、スピンドル７２の第１円板部８１と第２円板部８２との間に入り込むように、かつ、第１円板部８１および第２円板部８２と環状部９１との間に僅かな隙間が形成されるように、スピンドルハウジング７１に設けられている。

【0043】

また、スピンドルハウジング７１は、エア供給源１１０に接続されたエア供給路１１１に連通されている、ラジアルベアリングを構成する複数のラジアル側エア噴出口９３を備えている。

【0044】

エア供給路１１１は、スピンドルユニット７８の外部から環状部９１を含むスピンドルハウジング７１内に延びるように形成されており、開閉バルブ１１２および逆止弁１１３を備えている。

【0045】

ラジアル側エア噴出口９３は、環状部９１に、スピンドル７２における第１円板部８１と第２円板部８２との間に延びるラジアル側面８４に対向するように設けられており、エア供給路１１１に接続されている。

【0046】

ラジアル側エア噴出口９３は、スピンドル７２のラジアル側面８４とスピンドルハウジング７１の環状部９１との間の隙間であるラジアル隙間３００に向けて開口されている。ラジアル側エア噴出口９３が、このラジアル隙間３００に向けてラジアル方向に高圧のエアを噴出することにより、スピンドルハウジング７１とスピンドル７２との間であるラジアル隙間３００に、スピンドル７２を回転可能にエアによって非接触で支持するラジアルベアリングが形成される。

【0047】

また、スピンドルハウジング７１は、スラストベアリングを構成する複数の調整部１２０を備えている。
調整部１２０は、スピンドルハウジング７１のスラスト凹部９５内に設けられている。スラスト凹部９５および調整部１２０は、スピンドルハウジング７１の環状部９１に、スピンドル７２の第１円板部８１および第２円板部８２に対向するように形成されている。

【0048】

図３に、第１円板部８１に対向する調整部１２０の構成を示す。図３に示すように、調整部１２０は、スラスト凹部９５の底面９６に固定されている圧電アクチュエータ１２１、スラスト方向（スピンドル７２の軸方向）に可動する可動部１２２、および、可動部１２２とスラスト凹部９５の側面９７との間に配されているシール材１２５、を備えている。

【0049】

可動部１２２は、圧電アクチュエータ１２１の表面に設けられており、第１円板部８１に対向する可動部表面１２４を備えている。この可動部表面１２４は、スピンドルハウジング７１における、スピンドル７２の軸方向（Ｚ軸方向）に直交する方向の内側面の一例である。
この可動部表面１２４には、第１円板部８１（第２円板部８２）の表面である円板部表面８３が対向している。この円板部表面８３は、スピンドル７２の軸方向に直交する方向のスピンドル７２の外側面の一例である。

【0050】

可動部１２２は、この可動部表面１２４に、エア供給路１１１に接続されている複数のスラスト側エア噴出口１２３を備えている。スラスト側エア噴出口１２３は、エア供給部の一例である。すなわち、スラスト側エア噴出口１２３は、スピンドルハウジング７１の可動部表面１２４とスピンドル７２の円板部表面８３との間の隙間であるスラスト隙間３０１に向けて開口されており、このスラスト隙間３０１に向けてエアを供給する。

【0051】

すなわち、スラスト側エア噴出口１２３が、スラスト隙間３０１に向けてスラスト方向に高圧のエアを噴出することにより、スピンドルハウジング７１の可動部表面１２４とスピンドル７２の円板部表面８３との間であるスラスト隙間３０１に、スピンドル７２を回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングが形成される。

【0052】

このように、スピンドルハウジング７１は、スピンドル７２を回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングおよびラジアルベアリングを含む。また、スラストベアリングは、エア供給部としてのスラスト側エア噴出口１２３および調整部１２０を含む。

【0053】

また、可動部１２２は、スラスト凹部９５内において、スラスト方向に沿って移動可能に設けられている。シール材１２５は、可動部１２２の移動の際に、可動部１２２の側面を封止するためのものである。

【0054】

圧電アクチュエータ１２１には、図２および図３に示すように、電力線１４２が接続されている。この電力線１４２は、図１および図２に示すように、直流電源１４０、および、この直流電源１４０を制御するための電圧制御部１４１に接続されている。すなわち、電圧制御部１４１は、電力線１４２を介して、各圧電アクチュエータ１２１に電気的に接続されている。電圧制御部１４１は、直流電源１４０からの直流電力を、その電圧値を調整しながら、電力線１４２を介して、圧電アクチュエータ１２１に伝達する。

【0055】

圧電アクチュエータ１２１は、電圧制御部１４１から供給された直流電力の電圧値に応じて、スラスト方向に伸縮する。すなわち、圧電アクチュエータ１２１は、スラスト方向に伸縮することにより、その表面に設けられている可動部１２２を、スラスト方向に移動させる。可動部１２２がスラスト方向に沿って移動することにより、スピンドル７２の円板部表面８３に垂直な方向におけるスラスト隙間３０１の距離（幅）、すなわち、可動部表面１２４と円板部表面８３との間の距離が変動される。

【0056】

このように、圧電アクチュエータ１２１は、スピンドルハウジング７１に配置され、スラストベアリングを形成するスピンドルハウジング７１の可動部表面１２４をスピンドル７２の軸方向に移動させるものである。

【0057】

また、調整部１２０の可動部１２２には、図２および図３に示すように、その第１円板部８１（第２円板部８２）に対向する可動部表面１２４に、圧力素子１１５が備えられている。この圧力素子１１５は、スピンドルユニット７８の外部の圧力測定部１１６に接続されている。

【0058】

圧力素子１１５は、可動部表面１２４とスピンドル７２の円板部表面８３との間のスラスト隙間３０１のエア圧力に応じた電気信号を生成し、圧力測定部１１６に伝達する。圧力測定部１１６は、この電気信号に基づいて、このスラスト隙間３０１のエア圧力、すなわち、スラストベアリングが形成されているスラスト隙間３０１のエア圧力を測定する。

【0059】

本実施形態では、ウェーハ１００に対する研削加工の際に、スラスト隙間３０１の距離が調整される。すなわち、電圧制御部１４１は、各圧力測定部１１６によって測定されるスラスト隙間３０１のエア圧力の圧力値が予め設定された圧力値になるように、各圧力測定部１１６に対応する圧電アクチュエータ１２１を用いて、スラスト隙間３０１の距離を調整する。このために、電圧制御部１４１は、各圧電アクチュエータ１２１に供給する直流電力の電圧を制御する。なお、スラスト隙間３０１のエア圧力は、実質的に、スラスト隙間３０１の距離に対応する。

【0060】

たとえば、研削装置１では、スピンドル７２を回転させた後、スピンドル７２の温度が安定するまではアイドリング状態であり、スピンドル７２の温度が安定したアイドリング終了後、加工を開始する。

【0061】

したがって、本実施形態では、予め設定されているスラスト隙間３０１のエア圧力は、スピンドル７２の温度が安定する過程にある加工前のアイドリング時においては小さい値であり、スピンドル７２の温度が安定したアイドリング終了後では大きい値とされる。

【0062】

この場合、電圧制御部１４１は、アイドリング時においてはスラスト隙間３０１の距離を広くする。これにより、圧力測定部１１６によって測定されるエア圧力が、予め設定された比較的に小さい圧力値となる。
なお、予め所定の圧力値を設定した設定値を備え、アイドリング開始時に圧力測定部１１６によって測定されるエア圧力が設定値になるようスラスト隙間３０１の距離を調整してもよい。

【0063】

また、電圧制御部１４１は、スピンドル７２の温度が安定したアイドリング終了後では、スラスト隙間３０１の距離を狭めるように、圧電アクチュエータ１２１に供給する直流電力の電圧を制御する。これにより、圧力測定部１１６によって測定されるエア圧力が、予め設定された比較的に大きい圧力値となる。その後、研削装置１では、ウェーハ１００に対する研削加工が開始される。

【0064】

また、たとえば、予め設定されているスラスト隙間３０１の圧力値は、研削加工中では一定である。したがって、電圧制御部１４１は、研削加工中におけるスラスト隙間３０１の距離が一定となるように、圧電アクチュエータ１２１に供給する直流電力の電圧を制御する。これにより、圧力測定部１１６によって測定される研削加工中のエア圧力が、予め設定された一定の圧力値となる。
なお、電圧制御部１４１は、圧電アクチュエータ１２１に供給する直流電力の電圧を各々制御し、スピンドルハウジング７１の環状部９１の上面に形成されるスラストベアリングのスラスト隙間３０１の距離と下面に形成されるスラストベアリングのスラスト隙間３０１の距離とを均一にする。

【0065】

以上のように、本実施形態では、電圧制御部１４１の制御により、調整部１２０の圧電アクチュエータ１２１が伸縮することにより、スラスト隙間３０１の距離を調整することが可能である。したがって、たとえば、スピンドル７２の温度が安定する前のアイドリング時に、スラスト隙間３０１を広げることができる。このため、本実施形態では、アイドリング時に、熱変形したスピンドル７２とスピンドルハウジング７１とが接触するような事態の発生を、抑制することができる。したがって、本実施形態では、スピンドル７２を連続的に回転させることが可能である。

【0066】

また、本実施形態では、アイドリング時に、スラスト隙間３０１を広げることにより、スピンドル７２を円滑に回転させることができる。したがって、アイドリング時間を短縮することも可能である。

【0067】

また、本実施形態では、電圧制御部１４１の制御により圧電アクチュエータ１２１が伸縮することにより、研削加工の際に、スラスト隙間３０１を、通常の距離となるように狭めることができる。したがって、スピンドルユニット７８に、高剛性のスラストベアリングを形成することができる。

【0068】

なお、上述の実施形態では、スラスト隙間３０１の距離を調整可能な調整部１２０が、スピンドルハウジング７１のスラスト凹部９５内に設けられている。これに関し、スラスト隙間３０１の距離を調整可能な調整部は、スピンドル７２に設けられてもよい。

【0069】

すなわち、スピンドルユニット７８は、図４に示すような構成を有していてもよい。図４に示すスピンドルユニット７８は、図２に示す構成において、スピンドルハウジング７１の環状部９１に設けられる調整部１２０に代えて、スピンドル７２の第１円板部８１および第２円板部８２に設けられる調整部１５０を備えた構成を有している。

【0070】

図４に示すように、この構成でも、スピンドル７２のラジアル側面８４とスピンドルハウジング７１の環状部９１との間の隙間であるラジアル隙間３００に向けて、ラジアル側エア噴出口９３が開口されている。したがって、ラジアル隙間３００に、スピンドル７２を回転可能にエアによって非接触で支持するラジアルベアリングが形成される。

【0071】

また、スピンドル７２は、スラストベアリングを構成する複数の調整部１５０を備えている。
調整部１５０は、スピンドル７２のスラスト凹部１５１内に設けられている。スラスト凹部１５１および調整部１５０は、スピンドル７２の第１円板部８１および第２円板部８２に、スピンドルハウジング７１の環状部９１に対向するように形成されている。

【0072】

図５に、第１円板部８１に形成された調整部１５０の構成を示す。図５に示すように、調整部１５０は、スラスト凹部１５１の底面１５２に固定されている圧電アクチュエータ１２１、スラスト方向（Ｚ軸方向）に可動する可動部１２２、および、可動部１２２とスラスト凹部１５１の側面１５３との間に配されているシール材１２５、を備えている。

【0073】

可動部１２２は、圧電アクチュエータ１２１の表面に設けられており、環状部９１に対向する可動部表面１２４を備えている。この可動部表面１２４は、スピンドル７２の軸方向に直交する方向のスピンドル７２の外側面の一例である。

【0074】

この可動部表面１２４には、環状部９１の表面である環状部表面９２が対向している。この環状部表面９２は、スピンドルハウジング７１における、スピンドル７２の軸方向に直交する方向の内側面の一例である。

【0075】

環状部９１は、この環状部表面９２に、エア供給路１１１に接続されている複数のスラスト側エア噴出口１２３を備えている。各スラスト側エア噴出口１２３は、エア供給部の一例であり、スピンドル７２の可動部表面１２４とスピンドルハウジング７１の環状部表面９２との間の隙間であるスラスト隙間３０１に向けてエアを供給する。これにより、可動部表面１２４と環状部表面９２との間のスラスト隙間３０１に、スピンドル７２を回転可能にエアによって非接触で支持するスラストベアリングが形成される。

【0076】

可動部１２２は、スラスト凹部１５１内において、スラスト方向に沿って移動可能に設けられている。シール材１２５は、可動部１２２の移動の際に、可動部１２２の側面を封止する。

【0077】

圧電アクチュエータ１２１には、図４および図５に示すように、電力線１４３が接続されている。この電力線１４３は、スピンドル７２に設けられた第１接点１４６、スピンドルハウジング７１に設けられて第１接点１４６に電気的に接続されている第２接点１４５、および、第２接点１４５に接続された電力線１４２を介して、直流電源１４０および電圧制御部１４１に接続されている。

【0078】

このように、電圧制御部１４１は、図２に示した構成と同様に、各圧電アクチュエータ１２１に電気的に接続されており、直流電源１４０からの直流電力を、その電圧値を調整しながら、圧電アクチュエータ１２１に伝達する。
なお、第１接点１４６と第２接点１４５との接点構造は、たとえば、直流モータの接点構造と同様であってよい。

【0079】

圧電アクチュエータ１２１は、電圧制御部１４１から供給された直流電力の電圧値に応じて、スラスト方向に伸縮することにより、その表面に設けられている可動部１２２を、スラスト方向に移動させる。可動部１２２がスラスト方向に沿って移動することにより、スピンドル７２の可動部表面１２４に垂直な方向におけるスラスト隙間３０１の距離、すなわち、可動部表面１２４と環状部表面９２との間の距離が変動される。

【0080】

このように、図４および図５に示す構成では、圧電アクチュエータ１２１は、スピンドル７２に配置され、スラストベアリングを形成するスピンドル７２の可動部表面１２４を、スピンドル７２の軸方向に移動させる。

【0081】

また、図４および図５に示す構成では、スピンドルハウジング７１の環状部９１の環状部表面９２に、スラスト隙間３０１のエア圧力に応じた電気信号を生成する圧力素子１１５が備えられている。この電気信号に基づいて、圧力測定部１１６が、スラストベアリングが形成されているスラスト隙間３０１のエア圧力を測定する。

【0082】

このように、図４および図５に示す構成のスピンドルユニット７８でも、ウェーハ１００に対する研削加工の際に、スラスト隙間３０１の距離を調整することが可能である。すなわち、電圧制御部１４１は、図２および図３に示した構成と同様に、各圧力測定部１１６によって測定されるスラスト隙間３０１のエア圧力が予め設定された圧力値になるように、各圧力測定部１１６に対応する圧電アクチュエータ１２１を用いて、スラスト隙間３０１の距離を調整することができる。

【符号の説明】

【0083】

１：研削装置、１０：基台、１１：コラム、
３１：チャックテーブル、３２：保持面、
５０：研削送り手段、７８：スピンドルユニット、
７０：研削手段、７１：スピンドルハウジング、７４：ホイールマウント、
７５：研削ホイール、７６：ホイール基台、７７：研削砥石、
７２：スピンドル、８１：第１円板部、８２：第２円板部、
８３：円板部表面、８４：ラジアル側面、
７３：回転モータ、８５：ロータ、８６：ステータ、
８７：冷却ジャケット、８８：冷却水路、
９１：環状部、９２：環状部表面、
９３：ラジアル側エア噴出口、
９５：スラスト凹部、９６：底面、９７：側面、
１１０：エア供給源、１１１：エア供給路、
１１５：圧力素子、１１６：圧力測定部、
１２０：調整部、１２１：圧電アクチュエータ、１２５：シール材、
１２２：可動部、１２４：可動部表面、１２３：スラスト側エア噴出口、
１３０：研削水源、１３１：研削水導入路、１３２：研削水路、
１４０：直流電源、１４１：電圧制御部、１４２：電力線、１４３：電力線、
１４５：第２接点、１４６：第１接点、
１５０：調整部、１５１：スラスト凹部、１５２：底面、１５３：側面、
３００：ラジアル隙間、３０１：スラスト隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】