JP2004142040A

JP2004142040A - 両面研磨装置およびこれを用いた研磨加工方法

Info

Publication number: JP2004142040A
Application number: JP2002310467A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Moriya; 守屋　紀彦
Original assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Current assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: CN100400235C; KR20040036581A; JP4163485B2; KR101051214B1; TW200408503A; US6939204B2; US20040082273A1; TWI301092B; EP1413396A1; MY134629A; DE60306295D1; EP1413396B1; CN1498724A; DE60306295T2

Abstract

【課題】ワークに的確にスラリーを供給できて高精度の研磨加工を可能とし、異種ワークについても汎用的に使用可能とする。
【解決手段】上定盤１０と下定盤１２とでワーク２０を挟圧し、上定盤に所定配置で設けられたスラリー供給孔４８からワーク２０にスラリーを供給しつつ上定盤と下定盤とを回転駆動してワークを研磨する両面研磨装置において、前記スラリー供給孔４８からスラリーに圧力を加えて供給するスラリーの供給装置６０を設け、前記スラリー供給孔４８とスラリーの供給装置６０とを各々独立に連通する流路６４を設け、該流路の各々にスラリーの流通を制御する弁機構７０を設け、前記スラリーの供給機構から圧送されるスラリーの流通を制御する前記弁機構７０の制御部を設けたことを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両面研磨装置およびこれを用いた研磨加工方法に関し、より詳細にはワークへのスラリーの供給方法を特徴とする両面研磨装置およびこれを用いた研磨加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両面研磨装置では上定盤と下定盤とでワークを挟み、ワークにスラリーを供給しながら上定盤と下定盤を互いに逆方向に回転駆動してワークを研磨加工する。図５に両面研磨装置の従来の構成例を示す（たとえば、特許文献１参照）。この両面研磨装置は、互いに逆方向に回転駆動される上定盤１０と下定盤１２との間に、太陽ギア１４とインターナルギア１６の双方に外周縁が噛合するキャリア１８を配置し、太陽ギア１４とインターナルギア１６の作用によってキャリア１８が自公転移動するとともに、上定盤１０と下定盤１２が回転駆動されることにより、キャリア１８の透孔内に担持されたワーク２０の両面が研磨されるように形成されている。
【０００３】
２２は下定盤１２を支持する下定盤受け、２４は下定盤受け２２を回転自在に支持する基台である。下定盤１２は回転軸２２ａを介して下定盤受け２２が回転駆動されることによって回転する。上定盤１０は駆動軸２６、係止部材２８、２９を介して回転駆動される。
３０は太陽ギア１４を回転駆動する回転軸、３２はインターナルギア１６の支持を兼ねたケーシング部である。
【０００４】
図５に示す両面研磨装置では、上定盤１０の上方に吊り板４０を配置し、吊り板４０に断面形状がＵ字形のスラリーリング４２を取り付け、スラリーリング４２に接続管４４と接続チューブ４６を接続して、上定盤１０に設けたスラリー供給孔４８とスラリーリング４２とを連通する構成としている。５０は各々の接続チューブ４６に設けた流量調節バルブである。吊り板４０は上定盤１０とともに一方向に回転し、スラリーリング４２に供給されたスラリーは接続管４４、接続チューブ４６、スラリー供給孔４８からワーク２０に供給される。流量調節バルブ５０はスラリー供給孔４８へのスラリーの供給量を調節するもので、たとえば定盤の回転中心に近い側のスラリー供給孔４８にはより多くのスラリーを供給するといったように制御される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２６２８６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の両面研磨装置においては、定盤に設けられているスラリー供給孔４８から供給するスラリーの量を調節することによって、ワークの全体に均等にスラリーを供給するといった方法がなされている。しかしながら、従来の両面研磨装置でスラリーを供給する方法は、図５に示すようにスラリーリング４２からスラリーを自重によって流下させて供給する方法であり、したがってスラリーの供給を調節する場合に、スラリー供給孔を選択したり、スラリー供給量を微妙に調節するといったことが難しいという問題があった。
【０００７】
また、両面研磨装置ではワークを交換したり、装置をメンテナンスしたりする際に上定盤を上位置までつり上げる。その際に上定盤の研磨面にワークが付着して上定盤とともにワークが持ち上げられてしまうことがある。上定盤とともにワークが持ち上げられると、ワークが落下して損傷するという問題があり、とくに、最近のワークのように大判で薄く形成されているワークは定盤に付着しやすいという問題がある。ワークを自動的に給排して研磨加工を行う自動機においては、上定盤を吊り上げた際にワークが上定盤に付着しないようにしなければならない。
【０００８】
上定盤にワークが付着する問題を解決する方法としては、上定盤からワークに向けてミスト状の流体を吐出させる方法（特開平１１−２２６８６４号公報）、上定盤に剥離用流体吹き出し口を設け、高圧エアをワークに向けて吹き出してワークを剥離する方法（特開平９−６６４４８号公報）、上定盤の研磨面から常時は退避位置にある剥離部材によってワークを押し出して機械的に剥離する方法（特開平６−５５１３６号公報）、上定盤側から圧縮空気等の圧力流体を噴出させて剥離する方法（特開昭５８−１７１８２５号公報）等がある。
【０００９】
しかしながら、ワークを剥離するための圧力流体を吐出する吐出口を上定盤に設けたとしても、吐出口はスラリー供給孔とは別に設けることになるから、スラリーの供給を優先してスラリー供給孔を設計すると剥離用の吐出口を設ける位置が制約され、必ずしもワークの剥離に適した位置に配置することができないことがある。また、吐出口の位置は定盤の特定位置にあらかじめ固定して設定されているから、複数種のワークを加工する研磨装置の場合に、各々のワークの剥離にもっとも適した位置に吐出口を設けることが常に可能とは限らないという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ワークの配置位置に合わせて的確にかつ適量のスラリーを供給することができて高精度の研磨加工を可能にするとともに、上定盤へのワークの貼り付きを防止して、ワークを自動給排して加工する自動機等においても有効に適用可能な両面研磨装置およびこれを用いた研磨加工方法を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、上定盤と下定盤とでワークを挟圧し、上定盤に所定配置で設けられたスラリー供給孔からワークにスラリーを供給しつつ上定盤と下定盤とを回転駆動してワークを研磨する両面研磨装置において、前記スラリー供給孔からスラリーに圧力を加えて供給するスラリーの供給装置を設け、前記スラリー供給孔とスラリーの供給装置とを各々独立に連通する流路を設け、該流路の各々にスラリーの流通を制御する弁機構を設け、前記スラリーの供給装置から圧送されるスラリーの流通を制御する前記弁機構の制御部を設けたことを特徴とする。
また、前記スラリーの供給装置として、スラリーを一定の圧力で圧送する圧力供給装置を設け、該圧力供給装置とスラリー供給孔とをディストリビュータを介して接続し、前記弁機構として、電磁弁を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記両面研磨装置を用いた研磨加工方法において、上定盤と下定盤とでワークを挟圧し、上定盤に所定配置で設けられたスラリー供給孔からワークにスラリーを供給しつつ上定盤と下定盤とを回転駆動してワークを研磨加工する加工操作時に、前記制御部により前記弁機構を制御し、各々のスラリー供給孔について、前記スラリーの供給装置から所定の圧力で供給されるスラリーの供給量を制御して研磨加工を施すことを特徴とする。
また、ワークの交換あるいはメンテナンス操作で上定盤を上位置に吊り上げる際に、制御部によりワークの配置位置に応じた特定のスラリー供給孔を選択してスラリーを吐出させ、スラリーの吐出圧によりワークを上定盤から剥離させて吊り上げ操作を行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る両面研磨装置の主要部の構成を示す断面図である。同図で１０は上定盤、１２は下定盤であり、１８はキャリア、２０はワークである。ワーク２０は、キャリア１８に設けられた透孔内にセットされている。
キャリア１８はキャリアホルダ１９により外周縁が支持され、キャリアホルダ１９は基体１００に回動自在に支持されたクランク２１に係合する。クランク２１はキャリアホルダ１９の周方向に均等配置で複数設けられ、各々、スプロケット１０４を介して同期して回転駆動されるよう駆動モータ１０２に連繋されている。
【００１４】
キャリア１８は、クランク２１が駆動モータ１０２によって回転駆動されることによって、全体として旋回移動（自転しない円運動）する。これによって、キャリア１８に支持されたワーク２０もキャリア１８とともに、上定盤１０と下定盤１２とで挟圧された状態で旋回移動し、両面研磨がなされる。
１０６は下定盤１２を回転駆動するモータである。１０８は上定盤１０の中央部に連結して設けられたスプライン軸である。スプライン軸１０８の上下方向の中途位置には上定盤１０を回転させる回転駆動機構（不図示）が設けられている。上定盤１０と下定盤１２は駆動モータ１０６と回転駆動機構によって、互いに逆方向に回転駆動される。
【００１５】
４８は上定盤１０を厚さ方向に貫通して設けられたスラリー供給孔である。スプライン軸１０８の内部にはスラリーを供給するための供給管１１０と、上定盤を冷却するための冷却水を通流させるための流路が形成され、供給管１１０と各々のスラリー供給孔４８とが接続チューブ１１２を介して連通されている。これによって、供給管１１０から供給されたスラリーは接続チューブ１１２を介して各々のスラリー供給孔４８に供給される。
【００１６】
本実施形態の両面研磨装置において特徴的な構成は、スラリーをワーク２０に供給する際に、スラリーに圧力を加えて供給するようにした点にある。６０はスラリーの供給管１１０に、スラリーに圧力を加えて供給するための圧送供給装置（供給装置）である。スプライン軸１０８の上端部にはロータリーシールを介して供給管１１０に対して液密にシールしたディストリビュータが設けられており、スラリーの圧送供給装置はこのディストリビュータを介して供給管１１０に連通する。すなわち、ディストリビュータを介して供給管１１０と圧送供給装置６０とを連通させることによって、上定盤１０が常時回転した状態でスラリーを供給することができる。なお、冷却水もディストリビュータを介して給排水される。
【００１７】
本実施形態では、上定盤１０に設けた各々のスラリー供給孔４８に、スラリーの流通を制御する弁機構として調節弁７０を設け、スラリーの圧送供給装置６０から各々のスラリー供給孔４８に供給されるスラリーの供給を制御するように設けている。
調節弁７０は電磁弁等の弁機構を備えるものであり、各々の調節弁７０は制御部によって個別に開閉が制御されるように設けられている。調節弁７０は弁の開閉量を制御することによってスラリーの供給量を制御することができ、弁を完全に閉止させてスラリーの供給を停止させることもできる。また、調節弁７０は上定盤１０と下定盤１２を駆動させて研磨加工をしている際においても随時、制御可能に設けられている。
【００１８】
図２は、上定盤１０とキャリア１８とワーク２０の平面配置を示す。図示例の装置は、半導体ウエハを研磨する装置で、ワーク２０が周方向に８枚セットされる。前述したように、ワーク２０はキャリア１８に設けた透孔内にセットされ、キャリア１８の旋回運動にともなって、個々に旋回移動して研磨される。
上定盤１０には図のように多数個のスラリー供給孔４８が設けられ、加工時に個々のスラリー供給孔４８からワーク２０にスラリーが供給される。
スラリー供給孔４８の配置位置は、上定盤１０で固定されているから、加工時のキャリア１８の移動位置によってワーク２０とスラリー供給孔４８の相対位置は変動する。図２は、キャリア１８が基準位置にある場合を示している。
【００１９】
上述したように、本実施形態の両面研磨装置ではスラリーの圧送供給装置６０から圧力を加えてスラリーを送出するから、各々のスラリー供給孔４８に設けられている調節弁７０を制御することによって、個々のスラリー供給孔４８から供給されるスラリーの量を調節することができる。
たとえば、定盤の内周側と外周側とでスラリーの流動量が異なる場合に、内周側のスラリー供給孔４８と外周側のスラリー供給孔４８から供給するスラリーの量を調節弁７０を制御して調節することにより、全体として均一にスラリーが供給されるようにするといったことが可能である。
また、スラリーを供給するスラリー供給孔４８を選択し、残りのスラリー供給孔４８からはスラリーを供給しないといったように、上定盤１０から供給するスラリーの供給位置を調節することも可能である。
【００２０】
従来のように自重によってスラリーを流下させる方法による場合はスラリーの流下量がばらついたりすることがあり、スラリーの供給量を精度よく制御することは困難である。これに対して、本実施形態のようにスラリーの圧送供給装置６０から一定の圧力を加えてスラリーを供給する方法による場合は、調節弁７０を制御することによってスラリーの供給量を適正に制御することが可能になるという利点がある。
また、個々のスラリー供給孔４８ごとにスラリーの供給量あるいはスラリー供給のＯＮ−ＯＦＦを制御する方法によれば、製品に合わせて、また、加工内容に合わせてスラリーの供給方法をきめ細かく制御することが可能であり、これによって高精度の研磨加工が可能になる。
【００２１】
また、本実施形態の両面研磨装置では、研磨装置を作動している途中で随時調節弁７０を制御することができるから、研磨加工の進展度合いを見ながらスラリーの供給量を制御することができる。たとえば、研磨加工が進むにしたがって、スラリーの供給量を増減調節する必要がある場合には有効である。また、ワークの加工状態を監視しながら、ワークの加工状態に応じてスラリーの供給量を制御するといったように使用することも可能である。
【００２２】
また、本実施形態の両面研磨装置では、スラリーの供給圧力を利用して定盤の面形状を調節するといった制御も可能である。すなわち、ワークを加工していくことによって定盤の温度が変動し、定盤の面形状が所定の面形状からずれてきたような場合に、スラリーの供給圧力を利用して定盤の面形状を補正することも可能である。また、定盤の面形状を特定の形状に積極的に調節して加工するような場合にも、スラリーの供給圧力を利用することで定盤の面形状を調節することが可能である。圧送供給装置６０からスラリーは所定の圧力で送出されるから、スラリー供給孔４８からの吐出圧力を調節弁７０によって調節することにより定盤面に作用する圧力を調節することができるからである。
【００２３】
また、研磨加工が終了した際には上定盤１０を上位置に吊り上げて、ワーク２０の搬出操作等を行うが、上定盤１０を吊り上げる際にスラリー供給孔４８からスラリーを吐出させることで、スラリーの吐出圧力によってワーク２０を上定盤１０の研磨面から剥離させることができる。加工終了時にキャリア１８が基準位置に戻って停止するようにしておけば、上定盤１０を吊り上げる際に、どのスラリー供給孔４８からスラリーを吐出させるようにするかは、あらかじめ設定しておくことができる。
ワーク２０を上定盤１０から剥離する際にスラリー供給孔４８からスラリーを吐出させて剥離させる方法は、エア等の圧力流体を使用する方法にくらべて、当該研磨加工で使用していたスラリーと同じ液体を使用して剥離操作ができる点で、ワーク２０に悪影響を及ぼさないという利点もある。
【００２４】
図３は、スラリーに圧力を加えて供給しながら研磨加工を行う両面研磨装置の他の実施形態の構成を示す。
同図で１０は上定盤、１２は下定盤、１８は太陽ギア１４とインターナルギア１６との作用によって自公転移動するキャリアである。ワーク２０はキャリア１８に支持され、上定盤１０と下定盤１２とによって挟圧されて移動して研磨加工される。
下定盤受け２２、基台２４、下定盤受け２２に取り付けた回転軸２２ａ、上定盤１０を駆動する駆動軸２６、太陽ギア１４を回転駆動する回転軸３０等の構成は図５に示す従来の両面研磨装置と同一であるので説明を省略する。
【００２５】
６０はスラリーに圧力を加えて供給する圧送供給装置である。６２は圧送供給装置６０に連通して設けられたディストリビュータであり、上定盤１０に設けられたスラリー供給孔４８は接続チューブ６４を介してディストリビュータ６２に連通する。６８は上定盤１０に取り付けた支持プレートであり、７０は支持プレート６８に取り付けた調節弁である。調節弁７０は各々の接続チューブ６４に１つずつ設けられ、接続チューブ６４を介してスラリー供給孔４８に供給されるスラリーの供給を制御する。
本実施形態では、上定盤１０に支持プレート６８を設けて支持プレート６８に調節弁７０を取り付ける構造としているが、調節弁７０の取り付け方法はとくに限定されるものではない。
【００２６】
図４は上定盤１０に設けたスラリー供給孔４８の配置例を示す。図は、キャリア１８が基準位置にある状態を示す。
本実施形態の場合も、上定盤１０に設けたスラリー供給孔４８から吐出されるスラリーの供給量を調節弁７０によって個々に調節することにより、スラリーの供給量をきめこまかく制御することが可能であり、高精度の研磨加工が可能になる。本実施形態の両面研磨装置では、キャリア１８にセットするワーク２０の種類が異なるような場合に、製品に合わせてスラリーの供給量を調節するといった制御を行うことにより、汎用装置でかつ製品に合わせた研磨加工が可能になるという利点がある。
【００２７】
本実施形態においても、定盤の内周側と外周側とでスラリーの流動量が異なる場合に、スラリー供給孔４８からのスラリーの供給量を調節して、全体として均一にスラリーが供給されるようにすること、研磨加工の途中で随時調節弁７０を制御して研磨加工の進み具合に応じてスラリーの供給量を調節すること、スラリーの吐出圧力を利用して定盤の面形状を適宜補正するといった利用が可能である。また、研磨加工終了時に上定盤１０を吊り上げる際に、スラリー供給孔４８からスラリーを吐出してワーク２０が下定盤１２側に残るように使用することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る両面研磨装置およびこれを用いた研磨加工方法によれば、上述したように、ワークに的確にスラリーを供給することができ、これによって高精度の研磨加工を行うことができる。また、スラリーを供給するスラリー供給孔を選択することによって異種のワークに対しても汎用的に使用することが可能になる。また、ワークに向けてスラリーを吐出し、スラリーの吐出圧によって上定盤からワークを剥離させることによりワークが上定盤に貼り付くことを防止し、装置の取り扱い性を向上させることができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る両面研磨装置の第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態において、上定盤に設けたスラリー供給孔の平面配置を示す説明図である。
【図３】本発明に係る両面研磨装置の第２の実施形態の構成を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態において、上定盤に設けたスラリー供給孔の平面配置を示す説明図である。
【図５】従来の両面研磨装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　上定盤
１２　下定盤
１４　太陽ギア
１６　インターナルギア
１８　キャリア
１９　キャリアホルダ
２０　ワーク
２１　クランク
２２　下定盤受け
４０　吊り板
４２　スラリーリング
４６　接続チューブ
４８　スラリー供給孔
５０　流量調節バルブ
６０　圧送供給装置（供給装置）
６２　ディストリビュータ
６４　接続チューブ
７０　調節弁（弁機構）
１０８　スプライン軸
１１０　供給管
１１２　接続チューブ

Claims

上定盤と下定盤とでワークを挟圧し、上定盤に所定配置で設けられたスラリー供給孔からワークにスラリーを供給しつつ上定盤と下定盤とを回転駆動してワークを研磨する両面研磨装置において、
前記スラリー供給孔からスラリーに圧力を加えて供給するスラリーの供給装置を設け、
前記スラリー供給孔とスラリーの供給装置とを各々独立に連通する流路を設け、
該流路の各々にスラリーの流通を制御する弁機構を設け、
前記スラリーの供給装置から圧送されるスラリーの流通を制御する前記弁機構の制御部を設けたことを特徴とする両面研磨装置。
前記スラリーの供給装置として、スラリーを一定の圧力で圧送する圧力供給装置を設け、
該圧力供給装置とスラリー供給孔とをディストリビュータを介して接続し、
前記弁機構として、電磁弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の両面研磨装置。
請求項１または２記載の両面研磨装置を用いた研磨加工方法において、
上定盤と下定盤とでワークを挟圧し、上定盤に所定配置で設けられたスラリー供給孔からワークにスラリーを供給しつつ上定盤と下定盤とを回転駆動してワークを研磨加工する加工操作時に、
前記制御部により前記弁機構を制御し、各々のスラリー供給孔について、前記スラリーの供給装置から所定の圧力で供給されるスラリーの供給量を制御して研磨加工を施すことを特徴とする両面研磨装置を用いた研磨加工方法。
ワークの交換あるいはメンテナンス操作で上定盤を上位置に吊り上げる際に、
制御部によりワークの配置位置に応じた特定のスラリー供給孔を選択してスラリーを吐出させ、スラリーの吐出圧によりワークを上定盤から剥離させて吊り上げ操作を行うことを特徴とする請求項３記載の研磨加工方法。