JP2003340711A

JP2003340711A - 研磨機用キャリア

Info

Publication number: JP2003340711A
Application number: JP2002147091A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ii; 達也伊井; Hiromi Sugizono; 博美杉薗
Original assignee: SAGAMI PCI KK; Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works
Current assignee: SAGAMI PCI KK; Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】外側領域部材と内側領域部材とを着脱可能に
嵌合させたキャリアにおいて、嵌合が硬すぎてソリ等が
発生して研磨精度が低下したり、嵌合が緩すぎて結合が
外れたりしないようにする。【解決手段】硬質素材の外側領域部材７と、比較的軟
質な素材の内側領域部材８をあり組み継ぎにより着脱自
在に嵌合させ、内側領域部材８のありほぞ８ｔの形状
を、外側領域部材７のあり溝７ｍの形状より０．０２〜
０．０６ｍｍ程度大きいサイズにして嵌合させる。ま
た、外側領域部材７のありほぞ７ｔの頂面と、内側領域
部材８のあり溝８ｍの底面との間に０．０３〜０．０７
ｍｍ程度の隙間ｄを形成して歪みを逃がす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンウ
エーハやハードディスク基板等の被研磨ワークの表面を
研磨する際に使用される研磨機用キャリアに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばシリコンウエーハやガラス
ハードディスクやアルミハードディスク等の被研磨ワー
クの表面を研磨するに使用されるキャリアとして、本出
願人の提案に係る特開２００２−６６９０９等が知られ
ており、この技術では、外周歯部分の外側領域部材をス
テンレス鋼板や焼入れ鋼板やＳＫ材等の硬質素材にし、
ワークを収容する部分の内側領域部材をエポキシガラス
やアラミド繊維等で強化される繊維強化樹脂製にするこ
とで、キャリアの外周歯の損耗防止を図ると同時に、ワ
ーク外周面の損耗防止を図るようにしている。また、外
側領域部材と内側領域部材とは、一方側が損耗した場合
でも損耗した方だけを容易に交換出来るよう、両者を非
接着状態で嵌合させるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な技術の場合、ワークを研磨する際の研磨荷重を大きく
すると、外側領域部材と内側領域部材の嵌合が部分的に
外れて浮き上がった状態になり、浮き上がった部分によ
ってワークを研磨している研磨布等が損傷するというと
いう問題があった。一方、嵌合を硬くしすぎると、内側
領域部材にソリ等が発生して研磨精度が低下するという
問題があった。

【０００４】そこで本発明は、外側領域部材と内側領域
部材とを着脱可能に嵌合させたキャリアにおいて、嵌合
が硬すぎてソリ等によって研磨精度が低下したり、嵌合
が緩すぎて結合が外れたりしないようにすることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、外周部に歯部が形成される外側領域部材と、
被研磨ワークの保持孔を備えた内側領域部材とが、あり
組み継ぎにより着脱自在に嵌合する円盤状のキャリアに
おいて、前記内側領域部材のありほぞを、前記外側領域
部材のあり溝の形状より所定寸法だけ大き目の形状に
し、また、外側領域部材のありほぞの頂面と、内側領域
部材のあり溝の底面との間に、所定寸法の隙間を形成す
るようにした。

【０００６】ここで、例えば外側領域部材を硬質素材に
し、内側領域部材を比較的軟質な素材にすれば、ワーク
外周部の損耗防止とキャリア外周歯の損耗防止の両方が
同時に図られて好適であるため、比較的軟質素材である
内側領域部材のありほぞの形状を大き目にして嵌合させ
る。この際、内側領域部材のありほぞを、外側領域部材
のあり溝の形状より所定寸法だけ大き目の形状にして嵌
合させれば、研磨荷重が大きくかかる場合でも結合が外
れることがない。また両者を嵌合させる際、両者間に隙
間（逃げ）が全くないと、内側領域部材にソリが発生し
て研磨精度の低下に繋がるため、外側領域部材のありほ
ぞの頂面と、内側領域部材のあり溝の底面との間に所定
寸法の隙間を形成して歪みを逃がすようにする。因み
に、外側領域部材は、ステンレス鋼板や焼入れ鋼板やＳ
Ｋ材やエポキシガラス繊維で強化される硬質の繊維強化
樹脂等の硬質素材が適しており、内側領域部材は、アラ
ミド繊維やガラス繊維等で強化される比較的軟質の繊維
強化樹脂等が適している。

【０００７】また、外側領域部材と内側領域部材を着脱
可能に嵌合させることにより、例えば一方側だけの損耗
が激しいような場合でも、損耗した部材だけを交換する
ことが可能となって経済的である。

【０００８】また本発明では、前記内側領域部材のあり
ほぞと、外側領域部材のあり溝との寸法差を０．０２〜
０．０６ｍｍとし、前記外側領域部材のありほぞの頂面
と、内側領域部材のあり溝の底面との隙間を０．０３〜
０．０７ｍｍとした。

【０００９】ここで、内側領域部材のありほぞと、外側
領域部材のあり溝との寸法差が０．０２ｍｍ以下である
と、嵌合が緩すぎて研磨荷重が大きくなった場合に結合
が外れる可能性が大きくなり、０．０６ｍｍ以上になる
と、嵌合が硬すぎて内側領域部材にソリが発生するよう
になる。このため、寸法差を０．０２〜０．０６ｍｍの
範囲にする。また、外側領域部材のありほぞの頂面と、
内側領域部材のあり溝の底面との隙間を０．０３ｍｍ以
下にすると、寸法の大きい内側領域部材のありほぞを、
寸法の小さい外側領域部材のあり溝に嵌合させた場合の
内側領域部材の歪みを充分吸収出来ない場合があり、
０．０７ｍｍ以上にすると、隙間が大きくなりすぎて研
磨に悪影響を与える可能性がある。このため、隙間を
０．０３〜０．０７ｍｍの範囲とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は本発明に係る
研磨機用キャリアの平面図、図２は同キャリアの分解
図、図３はあり組み継ぎの詳細を示す部分拡大図、図４
は本キャリアが使用される研磨機を説明するための断面
図、図５は同研磨機を説明するための平面図、図６、図
７はキャリアの他の形態例の説明図である。

【００１１】本発明に係る研磨機用キャリアは、例えば
硬質素材である外側領域部材と、比較的軟質素材である
内側領域部材とを着脱可能に嵌合させたキャリアにおい
て、研磨荷重が大きくなっても結合状態が外れることの
ないようにされるとともに、嵌合時にソリ等の発生がな
いようにされており、その嵌合構造に特徴を有している
が、まず、一般的な研磨機について図４、図５に基づき
説明する。

【００１２】この研磨機１は、例えばシリコンウエーハ
や半導体ディスク等の被研磨ワークの表裏面を研磨する
際の装置として構成され、被研磨ワークＷを保持する円
盤状のキャリア２の外周部には、外周歯ｓが形成される
とともに、この外周歯ｓが外側の内歯車３と中央の太陽
歯車４に噛合している。また、キャリア２の内部には、
被研磨ワークＷを収容する保持孔ｈが形成されている。
また、キャリア２の上部と下部には、それぞれ中心軸廻
りに回転自在な上定盤５と下定盤６が設けられている。
そして、上下の定盤５、６によって、保持孔ｈ内に保持
されるワークＷを挟み付けることが出来るようにされ、
また、上定盤５の下面と、下定盤６の上面には、それぞ
れ研磨布５ａ、６ａが設けられている。

【００１３】そして、キャリア２の保持孔ｈ内に収容さ
れるワークＷを上定盤５と下定盤６の各研磨布５ａ、６
ａで挟み込み、太陽歯車４と内歯車３によってキャリア
２を自転させながら公転させ、これと同時に研磨布５
ａ、６ａとワークとの間に研磨液を供給しながら下定盤
６と上定盤５を中心軸廻りに相対回転させることでワー
クＷの表裏面を同時に研磨する。このため、キャリア２
の厚みは、ワークＷの厚みより薄くされており、研磨布
５ａ、６ａがワークＷの表裏面だけに摺接するようにさ
れている。

【００１４】以上のような研磨機１で研磨すると、キャ
リア２の保持孔ｈ内に収容されるワークＷは、キャリア
２の自転や公転と、上下の研磨布５ａ、６ａとの摺動に
よって保持孔ｈ内を動き回り、保持孔ｈとの接触によっ
てワーク外周面は損耗しやすい。また、キャリア２の外
周歯ｓは、内歯車３や太陽歯車４との噛合によって損耗
しやすい。そこで本発明では、図１、図２に示すよう
に、キャリア２として、例えばステンレス鋼板、または
焼入れ鋼板、またはＳＫ材等の金属素材やエポキシガラ
ス等の繊維強化樹脂のような硬質素材である外側領域部
材７と、アラミド繊維やガラス繊維等が使用される比較
的軟質の繊維強化樹脂製の内側領域部材８から構成し、
外側領域部材７の外周部に外周歯ｓを形成し、内側領域
部材８にワーク保持孔ｈを形成することにより、ワーク
Ｗ外周面の損耗防止とキャリア２の外周歯ｓの損耗防止
を図っている。また、これら外側、内側領域部材７、８
を着脱可能に嵌合させている。

【００１５】外側領域部材７と内側領域部材８の嵌合構
造は、基本的にあり組み継ぎ構造とし、図２に示すよう
に、外側領域部材７の内周面に、ありほぞ７ｔとあり溝
７ｍを互い違いに多数形成するとともに、内側領域部材
８の外周面にも、ありほぞ８ｔとあり溝８ｍを互い違い
に多数形成し、一方側のありほぞ７ｔ（８ｔ）を他方側
のあり溝８ｍ（７ｍ）に嵌合させるようにしている。

【００１６】ここで、内側領域部材８のありほぞ８ｔ
は、外側領域部材７のあり溝７ｍより一回り大き目のサ
イズにされ、図３に示すように、ありほぞ８ｔの一方側
の側面ａから頂面ｂを経由して他方側の側面ｃに至る突
出部全域の寸法が、外側領域部材７のあり溝７ｍより
０．０２〜０．０６ｍｍ大きい寸法、実施例では０．０
４ｍｍ大きい寸法にされている。このため、円周方向に
対しては、両方の側面ａ、ｃの寸法差により、外側領域
部材７のあり溝７ｍの寸法より０．０８ｍｍ大きくされ
ることになり、半径方向に対しては、頂面ｂの寸法差に
より０．０４ｍｍ大きくされることになる。

【００１７】また、外側領域部材７のありほぞ７ｔの頂
面と、内側領域部材８のあり溝８ｍの底面との間には隙
間ｄが形成されており、この隙間ｄは、０．０３〜０．
０７ｍｍ、実施例では、０．０５ｍｍに設定されてい
る。

【００１８】因みに、本実施例では、ありほぞ８ｔの付
根部の幅ｘを２．４ｍｍ程度とし、側面ａ、ｃの傾斜角
θを６０度程度とし、また、側面ａと頂面ｂの交差部及
び側面ｃと頂面ｂの交差部にアールを形成するととも
に、あり溝の底面の両端隅部にもアールを形成してい
る。

【００１９】以上のようなキャリア２において、図４に
示すように、保持孔ｈ内に被研磨ワークＷを収容して上
定盤５、下定盤６で挟み込み、外周歯ｓを太陽歯車４、
内歯車３に噛合させてキャリア２を遊星運動させつつ各
研磨布５ａ、６ａでワークＷの表裏面を研磨する。この
際、ワークＷを保持する内側領域部材８は比較的軟質な
素材から形成され、外側領域部材７は硬質の素材である
ため、被研磨ワークＷの外周部の損耗や、キャリア２の
外周歯ｓの損耗は生じにくい。また、外側領域部材７や
内側領域部材８の一方が損耗したような場合、損耗した
部材だけを取り換えることが容易に可能である。

【００２０】ここで、内側領域部材８のありほぞ８ｔを
外側領域部材７のあり溝７ｍより所定寸法大きくし、ま
た、外側領域部材７のありほぞ７ｔの頂面と、内側領域
部材８のあり溝８ｍの底面との間に所定寸法の隙間ｄを
形成することにより、例えば５００ｋｇ程度の研磨荷重
がかかった場合でも結合が外れるような不具合がなく、
しかも外側、内側領域部材７、８を嵌合させた際に内側
領域部材８にソリ等が発生しない。ここで、嵌合寸法を
変えて試験した結果の要約は表１の通りである。

【００２１】

【表１】

【００２２】この結果、内側領域部材８のありほぞ８ｔ
の寸法が、外側領域部材７のあり溝７ｍの寸法に対して
＋０．０６ｍｍを超えるようになると、嵌合時に内側領
域部材８にソリが発生するようになり、＋０．０２ｍｍ
未満であると、研磨荷重を大きくした際に結合が外れ易
くなることが判った。また、外側領域部材７のありほぞ
７ｔの頂面と、内側領域部材８のあり溝８ｍの底面との
隙間ｄが０．０３ｍｍ未満であると、嵌合時にソリが発
生しやすくなり、０．０７ｍｍを超えると、研磨に悪影
響を与えるようになることも判った。

【００２３】ところで、図６、図７はキャリア２の様々
な形態を示す別構成例図であり、図６に示すように、外
側領域部材７の中央から偏心した箇所に内側領域部材８
を嵌合させるようにしても良く、また、図７に示すよう
に、外側領域部材７の複数箇所に内側領域部材８を嵌合
させるようにしても良い。そしてこれらの場合のあり組
み継ぎの嵌合構造も、図３に示す構造と同様である。

【００２４】尚、本発明は以上のような実施形態に限定
されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載し
た事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を
奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば外側
領域部材７と内側領域部材８は、金属素材と繊維強化樹
脂素材の組合せであっても良く、両者とも繊維強化樹脂
素材であっても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明に係る研磨機用キャ
リアは、外側領域部材と内側領域部材とが、あり組み継
ぎにより着脱自在に嵌合する円盤状のキャリアにおい
て、内側領域部材のありほぞを、外側領域部材のあり溝
の形状より所定寸法だけ大き目の形状にし、また、外側
領域部材のありほぞの頂面と、内側領域部材のあり溝の
底面との間に、所定寸法の隙間を形成するようにしたた
め、研磨荷重が大きくかかる場合でも嵌合が外れること
がなく、しかも、ソリ等が発生しないので、研磨精度を
低下させるような不具合がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研磨機用キャリアの平面図

【図２】同キャリアの分解図

【図３】あり組み継ぎの詳細を示す部分拡大図

【図４】本キャリアが使用される研磨機を説明するため
の断面図

【図５】同研磨機を説明するための平面図

【図６】キャリアの他の形態例の説明図

【図７】キャリアの更に他の形態例の説明図

【符号の説明】

２…キャリア、７…外側領域部材、７ｍ…あり溝、７ｔ
…ありほぞ、８…内側領域部材、８ｍ…あり溝、８ｔ…
ありほぞ、ｄ…隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉薗博美神奈川県厚木市飯山3110 株式会社放電精密加工研究所内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AB04 AB08 CB01 CB03 DA06 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周部に歯部が形成される外側領域部材
と、被研磨ワークの保持孔を備えた内側領域部材とが、
あり組み継ぎにより着脱自在に嵌合する円盤状のキャリ
アであって、前記内側領域部材のありほぞは、前記外側
領域部材のあり溝の形状より所定寸法だけ大き目の形状
にされ、また、外側領域部材のありほぞの頂面と、内側
領域部材のあり溝の底面との間には、所定寸法の隙間が
形成されることを特徴とする研磨機用キャリア。
【請求項２】前記内側領域部材のありほぞと、外側領
域部材のあり溝との寸法差は０．０２〜０．０６ｍｍで
あり、前記外側領域部材のありほぞの頂面と、内側領域
部材のあり溝の底面との隙間は０．０３〜０．０７ｍｍ
であることを特徴とする請求項１に記載の研磨機用キャ
リア。