JP2001038608A - 球体研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ボール半導体のような球体の表面を精度良く
効率的に研磨する研磨装置を提供する。 【解決手段】 下部定盤１１と相対的に回転可能に配設
された中心歯車２２とを備え、上部定盤１８は、昇降手
段に連結され、昇降により下部定盤との間に所定のクリ
アランス２８を形成して作用位置と待避位置とに位置付
けられるよう構成され、遊星歯車４０は、外周歯車２０
と中心歯車２２とに噛合している球体研磨装置１０を構
成する。そして、遊星歯車に形成された球体収容孔４１
に球体を収容し、遊星歯車が自転しながら中心歯車の周
りを公転すると共に、この球体が上部定盤の研磨布１８
ａと下部定盤の研磨布１１ａとによって挟持されて表面
が満遍なく研磨され、両研磨布の間に形成されるクリア
ランスに対応する直径を有する高精度の球体が形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、球体の表面を研磨
する球体研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の回路は、半導体ウェー
ハの面に幾多の工程を経て形成され、ダイシングにより
チップに分割され、種々の電化製品に利用されている。

【０００３】ところが、このような製造方法に起因して
以下のような問題が発生している。 （１） シリコンインゴットから切り出されたウェーハ
は、研磨、ポリッシング、ダイシング等の工程を経て最
終的な完成品となるが、最終的に完成品として利用され
るシリコンは１％程度にすぎず、原材料の歩留まりが非
常に悪い。 （２） ウェーハの搬送、加工においてクリーンルーム
が不可欠であるため、膨大な設備費がかかる。 （３） 各工程において、スライシング装置、ポリッシ
ング装置、拡散炉、研磨装置、ステッパ、ダイシング装
置等の装置が必要であるが、ウェーハの径が変わるとそ
れに対応してすべての装置を入れ換えなければならず、
膨大な設備費が必要となる。 （４） 半導体チップは薄い小片であるため、欠けやす
く強度が低く寿命も比較的短い。

【０００４】そこで、以上のような問題点をすべて解消
するためのひとつの手法として、半導体を、物理的に最
も安定し、破損、変形等しないボール状に予め加工して
おき、例えば直径が１ｍｍ〜２ｍｍ程のボール状に加工
された半導体（以下、「ボール半導体」という）の表面
にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する製造方法が提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法を実現するためには、ボール半導体のような球体の表
面を精度良く効率的に研磨できる装置が不可欠であり、
そのような研磨装置を提供することに課題を有してい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、球体の表面を研磨する球
体研磨装置であって、上面に研磨布が敷設された下部定
盤と、下面に研磨布が敷設された上部定盤と、研磨すべ
き球体を収容する少なくとも１つの球体収容孔が形成さ
れた遊星歯車と、下部定盤の外周の内側面に固定された
外周歯車と、下部定盤の中心部において、下部定盤と相
対的に回転可能に配設された中心歯車とを少なくとも備
え、上部定盤は昇降手段に連結され、昇降により下部定
盤との間に所定のクリアランスを形成して作用位置と待
避位置とに位置付けられるよう構成され、遊星歯車は、
外周歯車と中心歯車とに噛合している球体研磨装置を提
供する。

【０００７】そして、下部定盤と上部定盤との間に形成
されるクリアランスには、遊離砥粒が供給されること、
中心歯車を固定すると共に、下部定盤を駆動源に連結し
て回転可能とし、下部定盤の回転によって外周歯車を回
転させ、遊星歯車が中心歯車の周りを公転しながら自転
するようにしたこと、上部定盤は、自由回転可能に昇降
手段に連結されていること、上部定盤には、遊離砥粒を
供給する遊離砥粒供給路が形成されること、球体収容孔
は、遊星歯車の自転中心部以外の領域に２以上形成され
ること、遊星歯車は２以上配設されることを付加的要件
とする。

【０００８】このように構成される球体研磨装置によれ
ば、遊星歯車に形成された球体収容孔に球体が収容さ
れ、遊星歯車が自転しながら中心歯車の周りを公転する
と共に、この球体は上部定盤の研磨布と下部定盤の研磨
布とによって挟持されて表面が満遍なく研磨されるた
め、両研磨布の間に形成されるクリアランスに対応する
直径を有する高精度の球体を形成することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例とし
て、図１に示す球体研磨装置１０について説明する。ま
ず、図１を参照して説明すると、この球体研磨装置１０
においては、下部定盤１１が基部１２に回転可能に支持
されており、基部１２の端部からは壁部１３が起立して
設けられている。

【００１０】壁部１３の片側の側面には一対のガイドレ
ール１４が垂直方向に配設されており、このガイドレー
ル１４には昇降手段１５が摺動可能に係合している。ま
た、図示していないが、昇降手段１５は壁部１３の中央
部を貫通し、壁部１３の後部側の側面に沿って垂直方向
に配設されたボールスクリュー（図示せず）に螺合して
いる。そして、ボールスクリューに連結されたパルスモ
ータ１６に駆動されてボールスクリューが回動するのに
伴って、ボールスクリューに螺合した昇降手段１５が昇
降する構成となっている。

【００１１】昇降手段１５の下部においては、軸部１７
が自由回転可能に連結されている。そして、軸部１７の
下端は上部定盤１８に固定されており、上部定盤１８は
自由回転可能となっている。

【００１２】図２及び図３に示すように、下部定盤１１
の上面には研磨布１１ａが敷設されており、外周部から
は内側に向けて外周歯車２０が形成されている。また、
図３に示すように、下部定盤１１の中心部には孔が形成
され、ここには基部１２から上方に突出した固定軸２１
が貫通し、固定軸２１の上部には中心歯車２２が固定さ
れている。

【００１３】固定軸２１は、下部定盤１１の中心部から
下方に垂設された内周壁２３をベアリング２４を介して
回動可能に支持している。この内周壁２３は、駆動源で
ある下部定盤駆動モーター２５によって駆動伝達ベルト
２６を介して駆動され、固定軸２１と非接触の状態で回
転可能となっている。

【００１４】図３を参照して説明を続けると、上部定盤
１８の下部には研磨布１８ａが敷設されている。また、
軸部１７から上部定盤１８には遊離砥粒の通路となる遊
離砥粒供給路２７が連通しており、遊離砥粒供給路２７
は、上部定盤１８の内部において分岐してクリアランス
２８に向けて開口している。

【００１５】このクリアランス２８は、下部定盤１１の
研磨布１１ａと上部定盤１８の研磨布１８ａとの間に形
成される空間であり、研磨時はここに遊離砥粒供給路２
７から遊離砥粒が供給される。

【００１６】なお、基部１２の上面２９とその周囲に立
設された内側壁３０及び外側壁３１とで遊離砥粒受け皿
３２が形成され、上面２９には遊離砥粒を排出する遊離
砥粒排出口３３が設けられており、遊離砥粒供給路２７
から供給される遊離砥粒は、クリアランス２８を通り通
路１１ｂを経由して遊離砥粒排出口３３から排出され
る。

【００１７】図２〜４に示すように、下部定盤１１の外
周歯車２０及び中心歯車２２には、遊星歯車４０が噛合
している。この遊星歯車４０には、研磨すべき球体を収
容する複数の球体収容孔４１が表裏面を貫通して形成さ
れている。この球体収容孔４１は、遊星歯車４０の自転
中心以外の領域に形成されている。

【００１８】なお、図示した例においては球体収容孔４
１は複数形成されているが、少なくとも１つ形成されて
いればよい。また、遊星歯車４０は、２つ以上配設され
ていてもよい。

【００１９】ボール半導体のような球体を研磨する際
は、まず、パルスモータ１６の駆動により昇降手段１５
を上昇させることにより上部定盤１８を待避位置に位置
付けておき、遊星歯車４０の球体収容孔４１に個別に研
磨すべき球体を収容する。

【００２０】そして、昇降手段１５を下降させることに
よって上部定盤１８を下降させていき、下部定盤１１の
研磨布１１ａと上部定盤１８の研磨布１８ａとの間に研
磨すべき球体が適宜の圧力で挟持されるようにする。こ
のときの上部定盤１８の位置が作用位置であり、下部定
盤１１と上部定盤１８との間に形成される空間がクリア
ランス２８となる。

【００２１】次に、遊離砥粒供給路２７から遊離砥粒を
クリアランス２８に供給しながら、下部定盤駆動モータ
２５の駆動により下部定盤１１を回転させ、外周歯車２
０と中心歯車２２との間に相対的な回転が起こると、遊
星歯車４０がを自転すると共に、中心歯車２２の周りを
公転し、球体収容孔４１が遊星運動する。また、これと
同時に球体収容孔４１に収容された球体がその内部で自
由回転しながら下部定盤１１の研磨布１１ａと上部定盤
１８の研磨布１８ａとによって表面を研磨される。この
とき、球体収容孔４１は遊星歯車４０の自転中心以外の
領域に形成されているため、球体収容孔４１に収容され
た球体は、螺旋を描きながら公転する。また、上部定盤
１８は、研磨布１８ａと球体とが接触して遊星歯車３０
が回転するのに伴い自由回転する。

【００２２】このようにして、球体が球体収容孔４１の
内部で自由回転し、遊星歯車４０が自転しながら螺旋を
描くようにして公転することにより、研磨布１１ａ、１
８ａ及び遊離砥粒によって、球体の表面が満遍なく研磨
され、クリアランス２８に対応した直径を有する高精度
な球体が形成される。

【００２３】なお、本実施の形態においては、中心歯車
２２を固定し、下部定盤１１を回転させる構成とした
が、逆に、中心歯車２２を回転させ、下部定盤１１を固
定するようにしてもよい。また、中心歯車２２と下部定
盤１１の双方を回転させるようにしてもよい。即ち、中
心歯車２２と下部定盤１１の外周歯車２０との相対的な
回転によって遊星歯車４０を自転させることができれば
よい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る球体
研磨装置によれば、遊星歯車に形成された球体収容孔に
球体が収容され、遊星歯車が自転しながら中心歯車の周
りを公転すると共に、この球体は上部定盤の研磨布と下
部定盤の研磨布とによって挟持されて表面が満遍なく研
磨されるため、両研磨布の間に形成されるクリアランス
に対応する直径を有する高精度の球体を形成することが
できる。従って、ボール半導体のように小さな球体を高
精度に研磨する場合に特に適している。また、ベアリン
グ等の硬球体も精度良く研磨することができ、広く球体
の研磨に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る球体研磨装置の実施の形態の一例
の外観を示す斜視図である。

【図２】同球体研磨装置の内部構造を示す斜視図であ
る。

【図３】同球体研磨装置の内部構造を示す断面図であ
る。

【図４】同球体研磨装置において、遊星歯車が自転及び
公転する様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…球体研磨装置 １１…下部定盤 １１ａ…研磨布 １１ｂ…通路 １２…基部 １３…壁部 １４…ガイドレール １５…昇降手段 １６…パルスモータ １７…軸部 １８…上部定盤 １８ａ…研磨布 ２０…外周歯車 ２１…固定軸 ２２…中心歯車 ２３…内周壁 ２４…ベアリング ２５…下部定盤駆動モータ ２６…駆動伝達ベルト ２７…遊離砥粒供給路 ２８…クリアランス ２９…上面 ３０…内側壁 ３１…外側壁 ３２…遊離砥粒受け皿 ３３…遊離砥粒排出口 ４０…遊星歯車 ４１…球体収容孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 球体の表面を研磨する球体研磨装置であ
   って、 上面に研磨布が敷設された下部定盤と、 下面に研磨布が敷設された上部定盤と、 研磨すべき球体を収容する少なくとも１つの球体収容孔
   が形成された遊星歯車と、 該下部定盤の外周の内側面に固定された外周歯車と、 該下部定盤の中心部において、該下部定盤と相対的に回
   転可能に配設された中心歯車とを少なくとも備え、 該上部定盤は、昇降手段に連結され、昇降により下部定
   盤との間に所定のクリアランスを形成して作用位置と待
   避位置とに位置付けられるよう構成され、 該遊星歯車は、該外周歯車と該中心歯車とに噛合してい
   る球体研磨装置。
2. 【請求項２】 下部定盤と上部定盤との間に形成される
   クリアランスには、遊離砥粒が供給される請求項１に記
   載の球体研磨装置。
3. 【請求項３】 中心歯車を固定すると共に、下部定盤を
   駆動源に連結して回転可能とし、 該下部定盤の回転によって外周歯車を回転させ、遊星歯
   車が該中心歯車の周りを公転しながら自転するようにし
   た請求項１または２に記載の球体研磨装置。
4. 【請求項４】 上部定盤は、自由回転可能に昇降手段に
   連結されている請求項１乃至３に記載の球体研磨装置。
5. 【請求項５】 上部定盤には、遊離砥粒を供給する遊離
   砥粒供給路が形成される請求項１乃至４に記載の球体研
   磨装置。
6. 【請求項６】 球体収容孔は、遊星歯車の自転中心部以
   外の領域に２以上形成される請求項１乃至５に記載の球
   体研磨装置。
7. 【請求項７】 遊星歯車は２以上配設される請求項１乃
   至６に記載の球体研磨装置。