KR20200052929A

KR20200052929A - 가공 장치

Info

Publication number: KR20200052929A
Application number: KR1020207010396A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 사와구치; 마나부 오쿠다
Original assignee: 캐논 세미컨덕터 이큅먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: CN111065488B; KR102352534B1; WO2019054280A1; JPWO2019054280A1; CN111065488A; JP6878605B2

Abstract

가공 공구(24)를 유지하는 회전 가능한 척(23)과, 피가공물(W)을 유지하는 척 플레이트(1)와, 상기 척 플레이트(1)가 부착되고 자기 커플링의 종동측 자석(13)을 구비한 로터(4, 5, 6, 12, 13)와, 상기 로터(4, 5, 6, 12, 13)를 회동 가능하게 축 지지하는 정압 기체 베어링(2)과, 상기 정압 기체 베어링(2)의 자세를 조정하는 경사 조정 수단(19)과, 모터(18)와, 상기 모터(18)의 회전 구동력을 상기 자기 커플링의 원동측 자석(16)에 전달하는 전달 수단(14, 17)을 갖는 가공 장치이다.

Description

가공 장치

본 발명은 회전하는 가공 공구와, 피가공물을 유지하는 회전 스테이지를 갖는 가공 장치에 관한 것이다. 특히, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 유지하는 회전 스테이지와, 피가공물을 연삭하기 위한 회전 공구를 구비하고, 회전축의 자세 조정이 가능한 가공 장치에 관한 것이다.

최근, 회전축의 자세를 조정 가능한 회전 장치가 요구되고 있다. 예컨대, 반도체 디바이스의 원료가 되는 실리콘 웨이퍼를 박판화 가공하기 위한 평면 연삭반의 분야에서는, 실리콘 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위해서, 회전하는 연삭 공구 혹은 웨이퍼 배치대의 자세를 적시에 조정하는 것이 필요해지고 있다.

예컨대, 특허문헌 1에는, 벨트를 통해 모터의 회전력이 전달되어 회전하는 연삭 공구와, 연삭 공구를 축 지지하는 에어 스핀들과, 연삭 공구의 자세를 제어하는 자기 베어링을 구비한 연삭반이 개시되어 있다. 이 장치에서는, 변위 센서를 이용하여 피연삭물과 연삭 공구의 경사 상태를 산출하고, 산출한 경사 상태에 기초하여 자기 베어링의 전자 코일의 여자를 제어하여, 피연삭물과 연삭 공구의 상대 자세를 조정하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2005-22059호 공보

상기한 연삭반을 비롯한 가공 장치의 회전 기구에 있어서는, 회전축의 자세를 조정했을 때라도, 회전축에 회전력이 안정적으로 전달되고, 게다가 회전축의 축 지지 기구에 과도한 부하가 가해지지 않는 것이 요구된다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 연삭반에 있어서는, 자기 베어링의 전자 코일의 여자를 제어하여 회전축을 경사지게 하면, 모터의 회전력을 전달하는 벨트의 장력이 변화해 버린다. 이 때문에, 연삭 공구의 자세를 조정할 때마다 벨트의 장력이 변화해 버려, 회전축에 회전력을 안정적으로 전달할 수 없어, 연삭 공구의 회전이 불안정해져 버린다. 또한, 벨트의 주기적인 신축 운동이 회전축에 작용함으로써, 회전축에 불필요한 진동을 야기해 버릴 우려도 있다.

또한, 자기 베어링이 회전축을 경사지게 하고자 하여 강하게 작용하면, 에어 스핀들의 축 지지 기구에 과도한 부하가 가해져, 공기압으로 지지하는 부분의 간극이 불균일해지거나, 경우에 따라서는 부재끼리의 간섭이 발생하여 축 지지 기구의 수명이 짧아질 우려도 있다.

본 발명의 제1 양태에 의하면, 가공 공구를 유지하는 회전 가능한 척과, 피가공물을 유지하는 척 플레이트와, 상기 척 플레이트가 부착되고 자기 커플링의 종동측 자석을 구비한 로터와, 상기 로터를 회동 가능하게 축 지지하는 정압 기체 베어링과, 상기 정압 기체 베어링의 자세를 조정하는 경사 조정 수단과, 모터와, 상기 모터의 회전 구동력을 상기 자기 커플링의 원동측 자석에 전달하는 전달 수단을 갖는 가공 장치이다.

또한, 본 발명의 제2 양태에 의하면, 피가공물을 유지하는 회전 가능한 척 플레이트와, 가공 공구를 유지하는 척과, 상기 척이 부착되고 자기 커플링의 종동측 자석을 구비한 로터와, 상기 로터를 회동 가능하게 축 지지하는 정압 기체 베어링과, 상기 정압 기체 베어링의 자세를 조정하는 경사 조정 수단과, 모터와, 상기 모터의 회전 구동력을 상기 자기 커플링의 원동측 자석에 전달하는 전달 수단을 갖는 가공 장치이다.

본 발명에 의하면, 회전축의 자세를 조정 가능하고, 또한 회전축의 자세를 조정했을 때라도 모터로부터 회전축에 전달되는 회전력의 변동이 작고, 또한 소형인 회전 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 그 외의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 명백해질 것이다. 한편, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 혹은 같은 구성에는, 동일한 참조 번호를 붙인다.

도 1은 실시형태 1의 가공 장치의 단면도이다.
도 2는 하우징부, 경사 조정 기구의 배치의 일례를 도시한 평면도이다.
도 3은 실시형태 1의 초기 상태에 있어서의 회전 스테이지의 자세를 설명하는 단면도이다.
도 4는 실시형태 1의 경사 조정 시에 있어서의 회전 스테이지의 자세를 설명하는 단면도이다.
도 5a는 실시형태 1의 자석부의 평면도이다.
도 5b는 실시형태 2의 자석부의 평면도이다.
도 6은 실시형태 2의 회전 스테이지를 도시한 단면도이다.
도 7은 실시형태 3의 자석부의 평면도이다.
도 8은 실시형태 4의 가공 장치의 단면도이다.

[실시형태 1]

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태 1인 가공 장치에 대해 설명한다.

도 1은 실시형태 1인, 반도체 웨이퍼를 연삭 가공하는 가공 장치의 개략 구성을 모식적으로 도시한 단면도이다.

본 장치는, 상방에 배치한 지석을 회전시키면서 하강시킴으로써, 회전 스테이지의 척 플레이트에 유지되어 회전하고 있는 반도체 웨이퍼에 접촉시켜, 반도체 웨이퍼가 소정의 두께가 될 때까지 연삭하는 장치이다.

회전 스테이지부터 순서대로 설명해 간다. 도 1에 있어서, 부호 W는 피가공물인 반도체 웨이퍼, 부호 1은 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 척 플레이트이다.

척 플레이트(1)는, 반도체 웨이퍼(W)보다 큰 원판이고, 예컨대 알루미나와 같은 세라믹을 포함한다. 척 플레이트(1)의 상면, 즉 반도체 웨이퍼(W)가 유지되는 면에는, 동심원 형상의 홈(25)이 복수 형성되어 있다. 홈(25)은, 척 플레이트(1)의 바닥면 혹은 측면의 소정의 위치까지 관통하는 도시하지 않은 연통로(連通路)와 접속되어 있고, 이 연통로에는 도시하지 않은 진공 펌프로부터 부압이 공급된다. 반도체 웨이퍼(W)를 척 플레이트에 배치하면, 반도체 웨이퍼(W)의 바닥면과 홈(25)이 형성하는 공간은 부압이 되어, 반도체 웨이퍼(W)는 척 플레이트(1)에 흡착된다.

부호 2는, 척 플레이트(1)를 회동 가능하게 지지하는 정압 기체 베어링이다. 정압 기체 베어링(2)은, 로터부와 베어링 하우징부를 구비하고, 베어링 하우징부의 다공질 스로틀로부터 로터부와의 간극에 기체를 분출함으로써, 로터부를 비접촉으로 회전 가능하게 지지할 수 있다. 다공질 스로틀의 재료에는, 구리 합금, 초경 합금, 카본계 재료, 혹은 다공질 세라믹스 등이 이용된다.

로터부는, 중공축(4), 스러스트 플레이트(5), 스러스트 플레이트(6), 자석 유지부(12), 종동측 자석부(13)를 구비하고 있다. 도면 중의 부호 A1은, 로터부의 중심축이다. 중공축(4), 스러스트 플레이트(5), 스러스트 플레이트(6)는, 금속 재료에 의해 만들어져 있다.

스러스트 플레이트(5)의 상방에는 척 플레이트(1)가 장착되어 있고, 척 플레이트(1)는 로터부와 일체로 회전한다. 또한, 스러스트 플레이트(6)의 하방에는, 중공의 자석 유지부(12)가 설치되고, 그 외측면에는 종동측 자석부(13)가 고정되어 있다. 종동측 자석부(13)는, 후술하는 원동측 자석부(16)와 함께 인·아웃 타입의 자기 커플링을 구성하고 있다. 즉, 자석 유지부(12)에는, 자기 커플링의 일부인 종동측 자석부(13)가, 중심축(A1)을 중심으로 동심원 형상으로 유지되어 있다. 종동측 자석부(13)는, 미리 N극으로 착자(着磁)된 복수의 자석과, 이것과 동수의 미리 S극으로 착자된 자석이, 등각도 간격으로 교대로 배치되어 있다.

하우징부는, 본체(7), 레이디얼 베어링 패드(8), 스러스트 베어링 패드(9), 스러스트 베어링 패드(10)를 구비하고 있다. 레이디얼 베어링 패드(8), 스러스트 베어링 패드(9), 스러스트 베어링 패드(10)는 다공질체를 포함하고, 수축 끼워 맞춤이나 접착 등에 의해 하우징부의 본체(7)에 고착되어 있다. 하우징부의 본체(7)는 원환 형상이고, 그 측면에는 가압 기체 공급 구멍(11)이 형성되어 있으며, 도시하지 않은 가압 기체 공급원에 접속되어 있다. 가압 기체 공급원으로부터 가압 기체 공급 구멍(11)에 공급되는 가압 기체는, 분배 유로(11a)를 거쳐, 레이디얼 베어링 패드(8), 스러스트 베어링 패드(9), 스러스트 베어링 패드(10)에 분배 공급되고, 각 패드로부터는 기체가 분출된다.

레이디얼 베어링 패드(8)는 로터부의 중공축(4)을 둘러싸서 원환형으로 설치되어 있고, 중공축(4)의 외면인 베어링면(3)과 대향하고 있다. 스러스트 베어링 패드(9)는, 로터부의 중심축(A1)을 둘러싸서 원환형으로 설치되어 있고, 스러스트 플레이트(5)의 하면인 베어링면(5a)과 대향하고 있다. 스러스트 베어링 패드(10)는, 로터부의 중심축(A1)을 둘러싸서 원환형으로 설치되어 있고, 스러스트 플레이트(6)의 상면인 베어링면(6a)과 대향하고 있다. 각 패드로부터 분출되는 기체의 압력에 의해, 로터부는 하우징부로부터 이격되어 회전 가능하게 지지된다.

각 베어링 패드에는 카본 그래파이트가 적합하게 이용되고, 각 베어링면의 표면 피복에는 알루미나(Al₂O₃)가 적합하게 이용된다. 예기하지 않은 과부하나 공급되는 기체의 압력 부족 또는 회전 속도의 저하 등에 의해, 서로 대향하는 베어링면이 접촉했을 때에, 마찰을 대폭 저감하여, 눌러붙음이나 스커핑, 혹은 베어링 정밀도의 저하를 방지할 수 있기 때문이다. 카본 그래파이트는, 결정면의 미끄러짐에 의한 자기 윤활성과 내마모성이 우수하고, 마찰의 발생도 한층 대폭 경감할 수 있다고 하는 이점이 있다.

하우징부의 본체(7)는, 지주(26) 및 복수의 경사 조정 기구(19)에 의해 회전 스테이지 케이스(20) 위에 지지되어 있다. 도 2는 본체(7)와 지주(26) 및 경사 조정 기구(19)의 배치를 도시하기 위해서, 원환형의 본체(7)의 하면을 Z 방향을 따라 본 평면도이고, 지주(26)와 2개의 경사 조정 기구(19)가, 원환의 중심에 대해 서로 120도의 각도를 이루어 배치되어 있다. 본체(7)는, 일정한 높이의 지주(26)와, Z 방향으로 신축 가능한 2개의 경사 조정 기구(19)에 의해 지지되어 있고, 2개의 경사 조정 기구(19)의 Z 방향의 신축을 독립적으로 조정함으로써, 회전 스테이지 케이스(20)에 대한 본체(7)의 자세를 제어할 수 있다. 경사 조정 기구(19)로서는, 전동 실린더를 이용한다.

한편, 하우징부의 본체(7)의 자세를 조정 가능한 지지 방법은, 본 실시형태의 예에 한정된 것은 아니며, 예컨대 4개의 경사 조정 기구를 정방(正方) 배치해도 좋다. 또한, 경사 조정 기구는, Z 방향의 길이를 제어할 수 있는 것이면 되고, 예컨대 압전 소자를 이용하거나, 전동 모터로 볼 나사를 회동시켜 정압 베어링 본체를 지지하는 가동 핀을 진퇴시키는 방식을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 경사 조정의 기준점은, 도시된 지주(26)의 선단 위치에는 한정되지 않고, 다른 장소에 마련해도 좋다.

회전 스테이지 케이스(20)의 내부에는, 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구로서, 풀리(14), 베어링(15), 원동측 자석부(16), 벨트(17), 모터(18)가 설치되어 있다.

풀리(14)는 중공의 축 부재이며, 그 내경측에는 원동측 자석부(16)가 고정되어 있다. 베어링(15)은 예컨대 깊은 홈 볼베어링이고, 원동측 자석부(16)가 종동측 자석부(13)와 대향하는 높이가 되는 위치에서, 풀리(14)를 회전 가능하게 지지한다. 도 5a는 자석의 배치를 도시하기 위한 평면도이다. 원동측 자석부와 종동측 자석부는, 서로 상이한 직경의 원통의 측면을 따라 N극과 S극이 교대로 배치된 자석이다. 원동측 자석부(16)는, 종동측 자석부(13)와는 반대의 자극(磁極)을 착자한 자석이 대향하도록 배치되어 있고, 자기력의 작용에 의해 커플링 기능을 발휘하게 되어, 풀리(14)가 회전하면, 로터부도 종동하여 회전한다. 원동측 자석부(16)와 종동측 자석부(13)로, 인·아웃 타입의 자기 커플링을 구성하고 있다. 한편, 종동측 자석부(13)와 원동측 자석부(16)의 스러스트 방향(Z 방향)의 길이는, 도 1에서는 동일한 길이로 도시되어 있으나, 반드시 동일하지 않아도 좋다.

반도체 웨이퍼를 연삭 가공하는 가공 장치의 경우, 높은 정밀도로 반도체 웨이퍼를 평탄화하기 위해서는 회전 스테이지의 자세를 조정하여 안정화시킬 필요가 있다. 이 점에서, 예컨대 판스프링과 같은 탄성 부재로 연결시켜 회전력을 전달하는 접촉식의 커플링 방식에서는, 회전 스테이지를 경사지게 했을 때에, 커플링부의 탄성 부재의 변형에 의해 저항이 발생하여, 회전 스테이지의 자세가 불안정해질 수 있다. 또한, 탄성 부재가 반복해서 변형됨으로써 열화되는 경우도 있어, 충분한 내구성을 기대할 수 없다.

한편, 실시형태 1 혹은 후술하는 다른 실시형태에서 이용하는 자기 커플링은, 원동측과 종동측이 비접촉이기 때문에, 회전 스테이지를 경사지게 했을 때에 부재가 변형하여 저항이 발생하는 것과 같은 일은 없고, 또한 높은 내구성을 실현할 수 있다. 한편, 실시형태 1 혹은 후술하는 다른 실시형태의 설명에 있어서 도시하고는 있지 않으나, 자기 커플링의 종동측 자석이 원동측 자석에 접하는 것을 확실히 방지하기 위해서, 경사 각도를 제한하는 스토퍼를 설치해도 좋다.

회전 스테이지 케이스(20)에는, 모터(18)가 고정되고, 모터(18)의 회전 구동력을 풀리(14)에 전달하기 위한 무단(無端)형의 벨트(17)가, 모터(18)의 회전축과 풀리(14)에 감겨져 있다. 풀리(14), 벨트(17), 모터(18)에 의해 벨트 구동 기구가 형성되어 있다.

다음으로, 가공 공구부에 대해 설명한다. 가공 공구부는, 지석을 회전시키면서 하강시켜, 회전 스테이지의 척 플레이트(1)에 유지되어 회전하고 있는 반도체 웨이퍼(W)에 지석을 접촉시킬 수 있다. 가공 공구부는, 빌트 인 모터(21), 베어링(22), 척(23), 지석(24)을 구비하고 있다. 빌트 인 모터(21)의 회전은, 베어링(22)을 통해 지석(24)에 전달된다. 도면 중의 부호 A2는, 빌트 인 모터(21)의 회전축이다. 지석(24)에는, 예컨대 직경 300 ㎜의 다이아몬드 휠이 이용되고, 1000∼4000회전/분의 속도로 회전한다. 지석(24)은 척(23)으로 지지되어 있고, 반도체 웨이퍼(W)를 향해 하강시켜 갔을 때, 반도체 웨이퍼(W)에 Z 방향과 반대측의 힘을 인가하면서 회전축(A2)을 중심으로 회전할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 가공 공구인 지석(24)에 모터의 회전력을 전달하는 데 베어링(22)을 이용하고 있으나, 이것에 한정할 필요는 없다. 예컨대, 벨트와 풀리의 조합이나, 기어를 이용하여 회전력을 전달해도 좋다.

이상의 회전 스테이지와 가공 공구부를 구비한 본 실시형태의 가공 장치는, 반도체 웨이퍼를 박화하기 위한 인피드 가공을 행하는데, 반도체 웨이퍼의 평탄성은, 가공 시에 있어서의 지석(24)과 반도체 웨이퍼(W)의 상대적인 각도에 의존한다. 본 실시형태의 가공 장치에서는, 도시하지 않은 센서를 이용하여 지석(24)과 반도체 웨이퍼(W)의 상대적인 각도를 검지하고, 양자가 적정한 각도가 되도록 경사 조정 기구를 구동 제어하여, 회전 스테이지의 로터의 경사를 조정한다.

도 3은 지석(24)을 반도체 웨이퍼(W)에 접촉시켜 가공을 개시하기 전, 즉 초기 상태에 있어서의 회전 스테이지의 자세를 설명하기 위한 단면도이다.

반도체 웨이퍼(W)가 수평면 즉 XY 평면과 평행하게 되도록, 경사 조정 기구(19)는 하우징부의 본체(7)의 자세를 조정한다. 이 상태에서는, 하우징부로부터 이격되어 회전 가능하게 지지되어 있는 로터부의 주면(主面)은 당연히 수평면 즉 XY 평면과 평행하게 되고, 로터부의 중심축(A1)은 Z축과 평행하게 된다. 풀리(14)는, 회전축 방향이 Z축과 평행하게 되도록 베어링(15)으로 지지되어 있고, 모터(18)의 회전력을 풀리(14)에 전달하기 위한 무단형의 벨트(17)가 팽팽하게 걸려 있는 방향(T)은, 수평 즉 XY 평면과 평행하게 되어 있다. 한편, 도면 중의 부호 C는, 로터부의 중심축(A1)이 수직 즉 Z축과 평행하게 되어 있는 상태에 있어서의 풀리(14)와 로터의 거리, 즉 자기 커플링의 원동측 자석부(16)와 종동측 자석부(13)의 거리이다. 또한, 도면 중의 부호 H는, 경사 조정 시의 기준점인 지주(26)의 선단으로부터, 로터의 최하점인 자기 커플링까지의, Z 방향의 거리이다.

다음으로, 도 4는 지석(24)을 반도체 웨이퍼(W)에 접촉시켜 가공을 하고 있을 때에, 경사 조정 기구를 구동 제어하여, 회전 스테이지의 로터의 경사를 조정하고 있는 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 한편, 설명의 편의로부터, 가공 공구부는 도시를 생략하고 있다.

도 4는 하우징부가 수평면에 대해 θ만큼 경사지도록 경사 조정 기구(19)가 동작한 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서는, 하우징부로부터 이격되어 회전 가능하게 지지되어 있는 로터부의 주면은 당연히 수평면 즉 XY 평면으로부터 θ만큼 경사지고, 로터부의 중심축(A1)은 Z축으로부터 θ만큼 경사져 있다. 그러나, 풀리(14)는, 회전축 방향이 Z축과 평행하게 되도록 베어링(15)으로 지지되어 있고, 모터(18)의 회전력을 풀리(14)에 전달하기 위한 무단형의 벨트(17)가 팽팽하게 걸려 있는 방향(T)은 수평, 즉 XY 평면과 평행하게 되어 있다.

즉, 본 실시형태의 가공 장치에 있어서는, 회전 스테이지의 로터의 경사를 조정했을 때에도, 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구인 풀리(14), 베어링(15), 원동측 자석부(16), 벨트(17), 모터(18)의 배치는 영향을 받지 않는다. 따라서, 로터부의 회전축을 경사지게 하여도, 모터의 회전력을 전달하는 벨트의 장력이 변화해 버리는 일은 없다. 이 때문에, 연삭 공구의 자세를 조정할 때마다 벨트의 장력이 변화해 버리는 일은 없고, 회전축에 회전력을 안정적으로 전달할 수 있어, 반도체 웨이퍼의 회전이 불안정해지는 일은 없다. 또한, 벨트의 주기적인 신축 운동이 회전축에 작용함으로써, 회전축에 불필요한 진동을 야기해 버릴 우려도 없다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼의 가공 정밀도를 매우 높게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 경사 조정 기구가 경사지게 할 수 있는 정압 기체 베어링 혹은 로터의 경사 각도(θ)의 최대값을 θMAX[도]로 했을 때, 이하의 수식 1과 수식 2가 성립하도록 구성되어 있다.

(수식 1)

|U×(1-cosθMAX)-V×sinθMAX|<C

(수식 2)

|U×sinθMAX+V×(cosθMAX-1)|<D

단, C[m]는, 로터부의 중심축(A1)이 연직 방향, 즉 중력 방향(Z축)과 평행하게 되어 있는 상태에 있어서의 풀리(14)와 로터의 거리, 즉 자기 커플링의 원동측 자석부(16)와 종동측 자석부(13)의 거리이다. 한편, 로터부의 중심축(A1)이 연직 방향, 즉 중력 방향(Z축)과 평행하게 되어 있는 상태란, 경사 조정 기구가 조정하는 각도가 0[도]인 상태라고 바꿔 말할 수도 있다.

또한, 로터부의 중심축(A1)이 연직 즉 Z축과 평행하게 되어 있는 상태에 있어서, 경사 조정 시의 기준점인 지주(26)의 선단을 G점으로 하고, 종동측 자석부(13) 중 G점으로부터 가장 먼 최원점(最遠点)을 P점으로 했을 때, U[m]는 G점과 P점의 수평 방향(X 방향)의 거리이다. 또한, V[m]는 G점과 P점의 연직 방향(Z 방향)의 거리이다.

또한, 중심축(A1)이 Z축과 평행하게 되어 있는 상태와 비교하여 자기 커플링이 전달하는 토크가 30% 감소하는 각도까지 중심축(A1)을 경사지게 한 상태에 있어서, 종동측 자석부(13) 중 G로부터 가장 먼 최원점을 Q점으로 했을 때, D[m]는 P점과 Q점의 Z 방향의 거리이다. 바꿔 말하면, 경사 조정 수단이, 경사 각도를, 0도로부터, 자기 커플링이 전달하는 토크가 30% 감소하는 각도까지 증가시키는 동안에, 종동측 자석이 연직 방향으로 이동하는 거리가 D[m]이다.

혹은, 본 실시형태에서는, 상기 수식 1과 하기 수식 3이 성립하도록 구성되어 있다.

(수식 3)

Tq(θMAX)>Tq(θ0)×0.7

단, Tq(θ0)[N·m]은 경사 조정 기구의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서 상기 자기 커플링이 전달하는 토크를 나타내고, Tq(θMAX)[N·m]는 경사 조정 기구의 경사 각도가 θMAX[도]인 상태에 있어서 상기 자기 커플링이 전달하는 토크를 나타낸다. 여기서, Tq(θ0)[N·m]과 Tq(θMAX)[N·m]는, 각각 경사 각도가 0[도]과 θMAX[도]인 상태에 있어서, 동일한 크기의 토크를 원동측 자석부에 입력한 경우에 로터에 전달되는 토크이다.

이와 같이, 본 실시형태의 장치는, 수식 1과 수식 2의 쌍, 혹은 수식 1과 수식 3의 쌍 중, 적어도 한쪽의 쌍을 만족하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 로터부와 구동 기구의 풀리가 접촉하는 일은 없고, 경사 조정 기구의 구동 상태에 상관없이, 안정적으로 구동력을 전달할 수 있다. 나아가서는, 로터부와 구동 기구의 풀리가 접촉하는 일이 없기 때문에, 정압 공기 베어링의 축 지지 기구에 과도한 부하가 가해지는 일은 없고, 정압 공기 베어링의 동작도 안정되어 수명을 길게 할 수 있다.

[실시형태 2]

실시형태 1의 가공 장치에서는, 회전 스테이지의 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구에, 인·아웃 타입의 자기 커플링을 이용하였으나, 실시형태 2에서는 디스크 타입의 자기 커플링을 이용한다.

도 6은 실시형태 2의 회전 스테이지를 도시한 단면도이고, 실시형태 1과 동일한 로터부와 하우징부를 구비하고 있다. 도 3에 도시된 실시형태 1의 회전 스테이지와 동일한 부분에 대해서는, 도 6에 있어서도 동일한 번호를 붙여 도시하고 있고, 상세한 설명은 생략한다.

도 6에 있어서, 부호 61은 디스크형의 종동측 자석부, 부호 62는 디스크형의 원동측 자석부이고, 모두 도 5b의 평면도에 도시된 바와 같이 자석(51)이 배치되어 있다. 즉, 종동측 자석부(61)는, 미리 N극으로 착자된 복수의 자석과, 이것과 동수의 미리 S극으로 착자된 자석이, 중심축(A1)을 중심으로 등각도 간격으로 방사형으로 교대로 배치되어 있다. 또한, 원동측 자석부(62)도, 미리 N극으로 착자된 복수의 자석과, 이것과 동수의 미리 S극으로 착자된 자석이, 회전축을 중심으로 등각도 간격으로 방사형으로 교대로 배치되어 있다. 그리고, 종동측 자석부(61)와 원동측 자석부(62)는, 서로의 N극과 S극이 대향하도록 배치되어 있고, 자기력의 작용에 의해 커플링 기능을 발휘하게 되어, 풀리(14)가 회전하면, 로터부도 종동하여 회전한다. 원동측 자석부(62)와 종동측 자석부(61)로, 디스크 타입의 자기 커플링을 구성하고 있다.

본 실시형태의 가공 장치에 있어서도, 회전 스테이지의 로터의 경사를 조정했을 때에도, 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구인 풀리(14), 베어링(15), 원동측 자석부(62), 벨트(17), 모터(18)의 배치는 영향을 받지 않는다.

따라서, 로터부의 회전축을 경사지게 하여도, 모터의 회전력을 전달하는 벨트의 장력이 변화해 버리는 일은 없다. 이 때문에, 연삭 공구의 자세를 조정할 때마다 벨트의 장력이 변화해 버리는 일은 없고, 회전축에 회전력을 안정적으로 전달할 수 있어, 반도체 웨이퍼의 회전이 불안정해지는 일은 없다. 또한, 벨트의 주기적인 신축 운동이 회전축에 작용함으로써, 회전축에 불필요한 진동을 야기해 버릴 우려도 없다.

또한, 본 실시형태에서는, 경사 조정 기구가 경사지게 할 수 있는 정압 베어링 혹은 로터의 경사 각도(θ)의 최대값을 θMAX[도]로 했을 때, 이하의 수식 4와 수식 5가 성립하도록 구성되어 있다.

(수식 4)

|E×sinθMAX+F×(cosθMAX-1)|<DS

(수식 5)

|E×(1-cosθMAX)-F×sinθMAX|<XS

단, DS[m]는, 로터부의 중심축(A1)이 연직 방향, 즉 중력 방향(Z축)과 평행하게 되어 있는 상태에 있어서의 원동측 자석부(62)와 종동측 자석부(61)의 거리이다. 한편, 로터부의 중심축(A1)이 연직 방향, 즉 중력 방향(Z축)과 평행하게 되어 있는 상태란, 경사 조정 기구가 조정하는 각도가 0[도]인 상태라고 바꿔 말할 수도 있다.

또한, 로터부의 중심축(A1)이 연직, 즉 Z축과 평행하게 되어 있는 상태에 있어서, 경사 조정 시의 기준점인 지주(26)의 선단을 G점으로 하고, 종동측 자석부(61) 중 G점으로부터 가장 먼 최원점을 P점으로 했을 때, E[m]는, G점과 P점의 수평 방향(X 방향)의 거리이다. 또한, F[m]는 G점과 P점의 연직 방향(Z 방향)의 거리이다.

또한, 중심축(A1)이 Z축과 평행하게 되어 있는 상태와 비교하여 자기 커플링이 전달하는 토크가 30% 감소하는 각도까지 중심축(A1)을 경사지게 한 상태에 있어서, 종동측 자석부(61) 중 G로부터 가장 먼 최원점을 Q점으로 했을 때, XS[m]는 P점과 Q점의 X 방향의 거리이다. 바꿔 말하면, 경사 조정 수단이, 경사 각도를, 0[도]으로부터, 자기 커플링이 전달하는 토크가 30% 감소하는 각도까지 증가시키는 동안에, 종동측 자석이 수평 방향으로 이동하는 거리가 XS[m]이다.

혹은, 본 실시형태에서는, 상기 수식 4와 하기 수식 6이 성립하도록 구성되어 있다.

(수식 6)

Tq(θMAX)>Tq(θ0)×0.7

이와 같이, 본 실시형태의 장치는, 수식 4와 수식 5의 쌍, 혹은 수식 4와 수식 6의 쌍 중, 적어도 한쪽의 쌍을 만족하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 원동측 자석부(62)와 종동측 자석부(61)가 접촉하는 일은 없고, 경사 조정 기구의 구동 상태에 상관없이, 안정적으로 구동력을 전달할 수 있다. 나아가서는, 정압 공기 베어링의 축 지지 기구에 과도한 부하가 가해지는 일은 없고, 정압 공기 베어링의 동작도 안정되어 수명을 길게 할 수 있다.

[실시형태 3]

실시형태 2의 가공 장치에서는, 회전 스테이지의 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구에 도 5b에 도시된 디스크 타입의 자기 커플링을 이용하였으나, 실시형태 3에서는 자석의 배열이 상이한 디스크 타입의 자기 커플링을 이용한다.

실시형태 3의 회전 스테이지도, 디스크형의 종동측 자석부와 디스크형의 원동측 자석부를 구비한다. 회전 스테이지의 단면도는, 도 6과 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.

실시형태 3의 종동측 자석부와 원동측 자석부는, 모두 도 7에 도시된 평면 형상의 자석(71)을 구비한다. 미리 N극으로 착자된 복수의 자석과, 이것과 동수의 미리 S극으로 착자된 자석이, 회전축을 중심으로 등각도 간격으로 방사형으로 교대로 배치되어 있는 점에서는, 실시형태 2와 동일하지만, 회전축 부분에 N극을 배치한 점이 상이하다. 종동측 자석부와 원동측 자석부는, 원주부에서는 서로의 N극과 S극을 대향시켜 커플링시키지만, 회전축 부분에서는 서로 동극성의 자극이 대향하기 때문에 반발력이 발생하여, 스러스트 방향으로 가해지는 하중을 지지하도록 작용한다. 이 때문에, 양 자석부의 간격을 안정시킬 수 있다.

또한, 앞서 서술한 수식 2의 관계를 만족시키도록 구성되어 있기 때문에, 본 실시형태의 장치에 있어서도, 원동측 자석부(62)와 종동측 자석부(61)가 접촉하는 일은 없고, 경사 조정 기구의 구동 상태에 상관없이, 안정적으로 구동력을 전달할 수 있다. 나아가서는, 정압 공기 베어링의 축 지지 기구에 과도한 부하가 가해지는 일은 없고, 정압 공기 베어링의 동작도 안정되어 수명을 길게 할 수 있다.

[실시형태 4]

실시형태 1∼3의 가공 장치에서는, 피가공물을 유지하는 회전 스테이지의 회전 기구에, 경사 조정 기구를 구비한 정압 기체 베어링과 자기 커플링을 이용하였으나, 실시형태 4에서는, 가공 공구의 회전 기구에 경사 조정 기구를 구비한 정압 기체 베어링과 자기 커플링을 이용한다.

도 8은 실시형태 4의 반도체 웨이퍼를 연삭 가공하는 가공 장치의 개략 구성을 모식적으로 도시한 단면도이다.

본 장치는, 상방에 배치한 지석을 회전시키면서 하강시켜, 회전 스테이지의 척 플레이트에 유지되어 회전하고 있는 반도체 웨이퍼에 접촉시켜, 반도체 웨이퍼가 소정의 두께가 될 때까지 연삭하는 장치이다.

회전 스테이지부터 순서대로 설명해 간다. 도 8에 있어서, 부호 W는 피가공물인 반도체 웨이퍼, 부호 1은 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 척 플레이트이다.

척 플레이트(1)는, 반도체 웨이퍼(W)보다 큰 원판형이고, 예컨대 알루미나와 같은 다공질 재료를 포함한다. 척 플레이트(1)의 상면, 즉 반도체 웨이퍼(W)가 유지되는 면에는, 동심원 형상의 홈(25)이 복수 형성되어 있다. 홈(25)은, 척 플레이트(1)의 바닥면 혹은 측면의 소정의 위치까지 관통하는 도시하지 않은 연통로와 접속되어 있고, 이 연통로에는 도시하지 않은 진공 펌프로부터 부압이 공급된다. 반도체 웨이퍼(W)를 척 플레이트에 배치하면, 반도체 웨이퍼(W)의 바닥면과 홈(25)이 형성하는 공간은 부압이 되어, 반도체 웨이퍼(W)는 척 플레이트(1)에 흡착된다. 빌트 인 모터(21)의 회전은, 베어링(22)을 통해 척 플레이트(1)에 전달된다. 도면 중의 부호 A2는, 빌트 인 모터(21)의 회전축이다.

다음으로, 가공 공구부에 대해 설명한다. 가공 공구부는, 지석을 회전시키면서 하강시켜, 회전 스테이지의 척 플레이트(1)에 유지되어 회전하고 있는 반도체 웨이퍼(W)에 지석을 접촉시킬 수 있다. 지석(24)에는, 예컨대 직경 300 ㎜의 다이아몬드 휠이 이용되고, 1000∼4000회전/분의 속도로 회전한다. 지석(24)을 반도체 웨이퍼(W)를 향해 하강시켜 갔을 때, 지석(24)은 척(23)을 통해 스러스트 플레이트(5) 및 스러스트 플레이트(6)로 Z 방향으로 지지되어 있기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)에 Z 방향과 반대측의 힘을 인가하면서 회전축(A1)을 중심으로 회전할 수 있다.

부호 2는, 가공 공구를 회동 가능하게 지지하는 정압 기체 베어링이다. 정압 기체 베어링(2)은, 로터부와 베어링 하우징부를 구비하고, 베어링 하우징부의 다공질 스로틀로부터 로터부와의 간극에 기체를 분출함으로써, 로터부를 비접촉으로 회전 가능하게 지지할 수 있다. 다공질 스로틀의 재료에는, 구리 합금, 초경 합금, 카본계 재료, 혹은 다공질 세라믹스 등이 이용된다.

스러스트 플레이트(5)의 하방에는 척(23)을 통해 지석(24)이 장착되어 있고, 지석(24)은 로터부와 일체로 회전한다. 또한, 스러스트 플레이트(6)의 상방에는, 중공의 자석 유지부(12)가 설치되고, 그 외측면에는 종동측 자석부(13)가 고정되어 있다. 종동측 자석부(13)는, 원동측 자석부(16)와 함께 인·아웃 타입의 자기 커플링을 구성하고 있다. 즉, 자석 유지부(12)에는, 자기 커플링의 일부인 종동측 자석부(13)가, 중심축(A1)을 중심으로 동심원 형상으로 유지되어 있다. 종동측 자석부(13)는, 미리 N극으로 착자된 복수의 자석과, 이것과 동수의 미리 S극으로 착자된 자석이, 등각도 간격으로 교대로 배치되어 있다.

레이디얼 베어링 패드(8)는 로터부의 중공축(4)을 둘러싸서 원환형으로 설치되어 있고, 중공축(4)의 외면인 베어링면(3)과 대향하고 있다. 스러스트 베어링 패드(9)는, 로터부의 중심축(A1)을 둘러싸서 원환형으로 설치되어 있고, 스러스트 플레이트(5)의 상면과 대향하고 있다. 스러스트 베어링 패드(10)는, 로터부의 중심축(A1)을 둘러싸서 원환형으로 설치되어 있고, 스러스트 플레이트(6)의 하면과 대향하고 있다. 각 패드로부터 분출되는 기체의 압력에 의해, 로터부는 하우징부로부터 이격되어 회전 가능하게 지지된다.

하우징부의 본체(7)는, 복수의 경사 조정 기구(19)에 의해 가공 공구 케이스(80)에 현가(懸架)되어 있다. 경사 조정 기구(19)의 Z 방향의 신축을 독립적으로 조정함으로써, 가공 공구 케이스(80)에 대한 본체(7)의 자세를 제어할 수 있다. 그 결과, 로터부와 함께 회전하는 지석(24)의 자세를 제어할 수 있다. 경사 조정 기구(19)로서는, 예컨대 전동 실린더를 이용한다.

가공 공구 케이스(80)의 내부에는, 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구로서, 풀리(14), 베어링(15), 원동측 자석부(16), 벨트(17), 모터(18)가 설치되어 있다.

풀리(14)는 중공의 축 부재이고, 그 내경측에는 원동측 자석부(16)가 고정되어 있다. 베어링(15)은 예컨대 깊은 홈 볼베어링이고, 원동측 자석부(16)가 종동측 자석부(13)와 대향하는 높이가 되는 위치에서, 풀리(14)를 회전 가능하게 지지한다. 도 5a는 자석의 배치를 도시하기 위한 평면도이다. 원동측 자석부(16)에는, 종동측 자석부(13)와는 반대의 자극을 착자한 자석이 대향하여 배치되어 있고, 자기력의 작용에 의해 커플링 기능을 발휘하게 되어, 풀리(14)가 회전하면, 로터부도 종동하여 회전한다. 원동측 자석부(16)와 종동측 자석부(13)로, 인·아웃 타입의 자기 커플링을 구성하고 있다. 한편, 종동측 자석부(13)와 원동측 자석부(16)의 스러스트 방향(Z 방향)의 길이는, 도 8에서는 동일한 길이로 도시되어 있으나, 반드시 동일하지 않아도 좋다.

가공 공구 케이스(80)에는, 모터(18)가 고정되고, 모터(18)의 회전 구동력을 풀리(14)에 전달하기 위한 무단형의 벨트(17)가, 모터(18)의 회전축과 풀리(14)에 감겨져 있다. 풀리(14), 벨트(17), 모터(18)에 의해 벨트 구동 기구가 형성되어 있다.

본 실시형태의 가공 장치에 있어서는, 가공 공구부의 로터의 경사를 조정했을 때에도, 로터부에 회전력을 부여하기 위한 구동 기구인 풀리(14), 베어링(15), 원동측 자석부(16), 벨트(17), 모터(18)의 배치는 영향을 받지 않는다.

따라서, 인피드 가공을 행할 때에 로터부의 회전축을 경사지게 하여도, 모터의 회전력을 전달하는 벨트의 장력이 변화해 버리는 일은 없다. 이 때문에, 연삭 공구의 지석(24)의 자세를 조정할 때마다 벨트의 장력이 변화해 버리는 일은 없고, 회전축에 회전력을 안정적으로 전달할 수 있어, 지석(24)의 회전이 불안정해지는 일은 없다. 또한, 벨트의 주기적인 신축 운동이 회전축에 작용함으로써, 회전축에 불필요한 진동을 야기해 버릴 우려도 없다.

또한, 앞서 서술한 수식 1의 관계를 만족시키도록 구성되어 있기 때문에, 본 실시형태의 장치에 있어서도, 원동측 자석부와 종동측 자석부가 접촉하는 일은 없고, 경사 조정 기구의 구동 상태에 상관없이, 안정적으로 구동력을 전달할 수 있다. 나아가서는, 정압 공기 베어링의 축 지지 기구에 과도한 부하가 가해지는 일은 없고, 정압 공기 베어링의 동작도 안정되어 수명을 길게 할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서는 자기 커플링으로서 도 5a에 도시된 인·아웃 타입을 이용하였으나, 도 5b 혹은 도 7에 도시된 디스크 타입을 이용하는 것도 가능하다.

[다른 실시형태]

본 발명의 실시형태는, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 적절히 변경하거나, 조합하거나 하는 것이 가능하다.

예컨대, 실시형태 1 내지 3에서는, 모터의 회전력을 회전 스테이지에 전달하는 경로 중에 있어서, 벨트와 풀리를 이용하여 원동측 자석부에 회전력을 전달하였으나, 본 발명의 실시형태는 이 예에 한정하지 않는다. 예컨대, 모터로부터 기어 혹은 감속기를 통해 자기 커플링의 원동측 자석부에 회전력을 전달해도 좋고, 경우에 따라서는, 모터와 원동측 자석부를 직결시켜도 좋다. 이러한 경우에도, 본 발명에 의하면 자기 커플링의 작용에 의해 전달계가 분리되기 때문에, 로터의 경사를 조정했을 때에 원동측에 영향이 미치는 일은 없다.

또한, 경사 조정의 기준점의 위치는, 전술한 실시형태에서 나타낸 예에서와 같이 한정되지 않고, 다른 장소에 마련해도 좋다.

또한, 자기 커플링의 종동측 자석이 원동측 자석에 접하는 일이 없도록, 경사를 제한하는 스토퍼를 설치해도 좋다.

나아가서는, 본 발명의 실시는, 반도체 웨이퍼를 피가공물로 하는 연삭 장치에 한정하는 것이 아니다. 또한, 피가공물의 유지 기구는 진공 척에 한정되는 것은 아니며, 피가공물의 성질에 맞춰, 예컨대 정전 척 등의 다른 유지 기구를 이용해도 좋다.

또한, 본 발명을 실시한 가공 장치가 행하는 가공 처리는, 평탄화를 목적으로 한 연삭에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 구멍 뚫기, 절삭, 곡면 연마 등이어도 좋다. 즉, 본 발명은 목적으로 하는 가공 처리에 따라, 가공 공구나 피가공물의 유지 기구를 적절히 선택하면, 그 회전축의 축 지지에 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 자기 커플링의 종동측 자석을 구비한 로터와, 로터를 회동 가능하게 축 지지하는 정압 기체 베어링과, 정압 기체 베어링의 자세를 조정하는 경사 조정 수단과, 모터와, 모터의 회전 구동력을 자기 커플링의 원동측 자석에 전달하는 전달 수단을 설치한 본 발명의 회전 장치에 있어서, 회전시키는 대상물은 피가공물이나 가공 공구로 한정되지 않는다. 즉, 실시형태에서 설명한 가공 장치에 포함되는 기구와 동일한 회전 장치를 이용하면, 유지한 대상물을 정밀도 좋게 회전시킬 수 있기 때문에, 본 발명의 회전 장치는, 측정 장치 등의 산업 기기에도 적용할 수 있다.

본 발명은 회전하는 가공 공구와, 피가공물을 유지하는 회전 스테이지를 갖는 가공 장치에 있어서 실시할 수 있다. 특히, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 유지하는 회전 스테이지와, 피가공물을 연삭하기 위한 회전 공구를 구비하고, 회전축의 자세 조정이 가능한 가공 장치에 있어서 적합하게 실시할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공표하기 위해서, 이하의 청구항을 첨부한다.

1: 척 플레이트 2: 정압 기체 베어링
3: 베어링면 4: 중공축
5: 스러스트 플레이트 5a: 베어링면
6: 스러스트 플레이트 6a: 베어링면
7: 본체 8: 레이디얼 베어링 패드
9: 스러스트 베어링 패드 10: 스러스트 베어링 패드
11: 가압 기체 공급 구멍 11a: 분배 유로
12: 자석 유지부 13: 종동측 자석부
14: 풀리 15: 베어링
16: 원동측 자석부 17: 벨트
18: 모터 19: 경사 조정 기구
20: 회전 스테이지 케이스 21: 빌트 인 모터
22: 베어링 23: 척
24: 지석 26: 지주
51: 자석 61: 디스크형의 종동측 자석부
62: 디스크형의 원동측 자석부 71: 자석
W: 반도체 웨이퍼

Claims

가공 공구를 유지하는 회전 가능한 척과,
피가공물을 유지하는 척 플레이트와,
상기 척 플레이트가 부착되고, 자기 커플링의 종동측 자석을 구비한 로터와,
상기 로터를 회동 가능하게 축 지지하는 정압 기체 베어링과,
상기 정압 기체 베어링의 자세를 조정하는 경사 조정 수단과,
모터와,
상기 모터의 회전 구동력을 상기 자기 커플링의 원동측 자석에 전달하는 전달 수단
을 갖는 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 척 플레이트는 진공 척이고, 상기 로터는 중공의 회전축을 가지며, 상기 회전축의 중공의 부분을 통해 상기 척 플레이트에 부압을 공급하는 것인 가공 장치.
피가공물을 유지하는 회전 가능한 척 플레이트와,
가공 공구를 유지하는 척과,
상기 척이 부착되고, 자기 커플링의 종동측 자석을 구비한 로터와,
상기 로터를 회동 가능하게 축 지지하는 정압 기체 베어링과,
상기 정압 기체 베어링의 자세를 조정하는 경사 조정 수단과,
모터와,
상기 모터의 회전 구동력을 상기 자기 커플링의 원동측 자석에 전달하는 전달 수단
을 갖는 가공 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달 수단은, 상기 원동측 자석이 고정된 풀리와, 상기 풀리와 상기 모터의 회전축에 감겨진 무단(無端)형의 벨트를 갖는 것인 가공 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 커플링의 원동측 자석과 종동측 자석은, 서로 상이한 직경의 원통의 측면을 따라 N극과 S극이 교대로 배치된 자석인 것인 가공 장치.
제5항에 있어서, 상기 경사 조정 수단이 상기 정압 기체 베어링을 경사지게 하는 각도의 최대값을 θMAX[도]로 하고,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 상기 자기 커플링의 원동측 자석과 종동측 자석의 거리를 C[m]로 하며,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0도인 상태에 있어서의 경사 조정의 기준점으로부터 상기 종동측 자석의 최원점(最遠點)까지의 연직 방향의 거리를 V[m], 수평 방향의 거리를 U[m]로 하고,
상기 경사 조정 수단이, 경사 각도를, 0[도]으로부터, 자기 커플링이 전달하는 토크가 30% 감소하는 각도까지 증가시키는 동안에, 상기 종동측 자석이 연직 방향으로 이동하는 거리를 D[m]로 했을 때,
|U×(1-cosθMAX)-V×sinθMAX|<C
또한
|U×sinθMAX+V×(cosθMAX-1)|<D
가 성립하는 것인 가공 장치.
제5항에 있어서, 상기 경사 조정 수단이 상기 정압 기체 베어링을 경사지게 하는 각도의 최대값을 θMAX[도]로 하고,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 상기 자기 커플링의 원동측 자석과 종동측 자석의 거리를 C[m]로 하며,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 경사 조정의 기준점으로부터 상기 종동측 자석의 최원점까지의 연직 방향의 거리를 V[m], 수평 방향의 거리를 U[m]로 하고,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서 상기 자기 커플링이 전달하는 토크를 Tq(θ0)[N·m]으로 하며,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 θMAX[도]인 상태에 있어서 상기 자기 커플링이 전달하는 토크를 Tq(θMAX)[N·m]로 했을 때,
|U×(1-cosθMAX)-V×sinθMAX|<C
또한
Tq(θMAX)>Tq(θ0)×0.7
이 성립하는 것인 가공 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 커플링의 원동측 자석과 종동측 자석은, 서로 상이한 디스크의 주면(主面)을 따라 N극과 S극이 방사형으로 교대로 배치된 자석인 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제8항에 있어서, 상기 경사 조정 수단이 상기 정압 기체 베어링을 경사지게 하는 각도의 최대값을 θMAX[도]로 하고,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 상기 자기 커플링의 원동측 자석과 종동측 자석의 거리를 DS[m]로 하며,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 경사 조정의 기준점으로부터 상기 종동측 자석의 최원점까지의 연직 방향의 거리를 F[m], 수평 방향의 거리를 E[m]로 하고,
상기 경사 조정 수단이, 경사 각도를, 0[도]으로부터, 자기 커플링이 전달하는 토크가 30% 감소하는 각도까지 증가시키는 동안에, 상기 종동측 자석이 수평 방향으로 이동하는 거리를 XS[m]로 했을 때,
|E×sinθMAX+F×(cosθMAX-1)|<DS
또한
|E×(1-cosθMAX)-F×sinθMAX|<XS
가 성립하는 것인 가공 장치.
제8항에 있어서, 상기 경사 조정 수단이 상기 정압 기체 베어링을 경사지게 하는 각도의 최대값을 θMAX[도]로 하고,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 상기 자기 커플링의 원동측 자석과 종동측 자석의 거리를 DS[m]로 하며,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서의 경사 조정의 기준점으로부터 상기 종동측 자석의 최원점까지의 연직 방향의 거리를 F[m], 수평 방향의 거리를 E[m]로 하고,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 0[도]인 상태에 있어서 상기 자기 커플링이 전달하는 토크를 Tq(θ0)[N·m]으로 하며,
상기 경사 조정 수단의 경사 각도가 θMAX[도]인 상태에 있어서 상기 자기 커플링이 전달하는 토크를 Tq(θMAX)[N·m]로 했을 때,
|E×sinθMAX+F×(cosθMAX-1)|<DS
또한
Tq(θMAX)>Tq(θ0)×0.7
이 성립하는 것인 가공 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공물은 반도체 웨이퍼이고, 상기 가공 공구는 지석이며, 상기 지석을 이용한 인피드 가공에 의해 상기 반도체 웨이퍼를 연마하는 것인 가공 장치.