JP2005169556A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被研磨物のテーパ形状の制御を高精度に行なうことができ、且つ良好な作業効率を得ることが可能な研磨装置及び研磨方法を提供する。
【解決手段】 研磨装置１は、研磨用定盤３と、研磨用定盤３と対向して配置されたプレート５と、荷重付与部７とを備える。プレート５は、研磨用定盤３と対向する面５ａ側に被研磨物Ｗを保持する。プレート５は、研磨用定盤３に対して相対回転する。荷重付与部７は、プレート５の研磨用定盤３と対向する面５ａとは反対面５ｂにおける所定の位置に荷重を付与する。荷重付与部７は、マイクロメータ１３、プレート５に当接する当接部材１５及びバネ１７を有する。バネ１７は、当接部材１５とマイクロメータ１３のスピンドル２３との間に位置し、スピンドル２３の移動量に応じた付勢力を当接部材１５に付与する。バネ１７の付勢力は、当接部材１５を通してプレート５に伝わる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、研磨装置及び研磨方法に関する。

被研磨物にテーパを付ける、あるいは、被研磨物に付いたテーパをなくすといったように被研磨物のテーパ形状を制御するための研磨装置として、被研磨物を貼着する貼着面を有する貼着プレートと、貼着面に三角点状に配置され、貼着プレートに螺合されてその先端の高さが調節自在な３体の基準ピンとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１３１６２１号公報

しなしながら、上述した特許文献１に記載された研磨装置においては、被研磨物がある程度研磨されると、基準ピンも研磨されてしまうことがある。特に、被研磨物が薄物である場合、基準ピンの研磨が顕著となる。

また、基準ピンが研磨用定盤に接触すると、研磨用定盤に傷等のダメージを与えることもある。このため、作業者は基準ピンと研磨用定盤とが接触しないように注意しながら作業を進めなければならず、作業者にとって大きな負荷となってしまう。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、被研磨物のテーパ形状を高精度に制御することができ、且つ良好な作業効率を得ることが可能な研磨装置及び研磨方法を提供することを課題とする。

本発明に係る研磨装置は、一方面側に被研磨物を保持するプレートと、プレートの他方面における所定の位置に荷重を付与する荷重付与手段と、を備えることを特徴とする。

一方、本発明に係る研磨方法は、プレートの一方面側に保持された被研磨物を研磨する研磨方法であって、プレートの他方面における所定の位置に荷重を付与した状態で研磨を行なうことを特徴とする。

これら本発明に係る研磨装置及び研磨方法それぞれによれば、上記所定の位置においては、被研磨物はプレートの他方面側から付与された荷重を受けながら、当該荷重に応じて研磨される。このため、上記所定の位置に対応する部分と荷重が付与されない位置に対応する部分との研磨量、すなわち被研磨物の厚みが異なることとなる。この結果、被研磨物のテーパ形状を高精度に制御することができる。

また、本発明では、上述した特許文献１に記載された研磨装置のように基準ピンを必要とせず、研磨する際に当該基準ピンと研磨用定盤とが接触するようなこともない。このため、作業者は、基準ピンと研磨用定盤との接触に注意する必要がなく、作業効率が良好となる。

また、荷重付与手段は、付与する荷重を可変とすることが好ましい。この場合、被研磨物のテーパ形状をより一層高精度に制御することができる。

また、荷重付与手段は、プレートと共に回転するように設けられるマイクロメータと、プレートの他方面に当接する当接部材と、マイクロメータと当接部材との間に設けられ、マイクロメータの変位に応じた付勢力を当接部材に付与する弾性部材と、を有することが好ましい。この場合、付与する荷重を可変とし得る構成の荷重付与手段を簡易に実現することができる。

また、プレートは回転駆動されており、荷重付与手段は、プレートの他方面におけるプレートの回転中心から偏心した所定の位置に荷重を付与することが好ましい。この場合、プレートが回転することにより被研磨物を研磨する装置にあっても、荷重を適切に付与することができる。

本発明によれば、被研磨物のテーパ形状の制御を高精度に行なうことができ、且つ良好な作業効率を得ることが可能な研磨装置及び研磨方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る研磨装置及び研磨方法について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は本実施形態に係る研磨装置を示す概略平面図であり、図２は図１におけるII−II線に沿った断面構造を示す概略図である。研磨装置１は、研磨用定盤３と、この研磨用定盤３と対向して配置されたプレート５と、荷重付与部７（荷重付与手段）とを備えている。研磨用定盤３の上面には、研磨パッド（図示せず）が設置される。研磨パッドは、例えば、吸湿性繊維の不織布等からなる。研磨パッドの表面には研磨剤が滴下される。

プレート５は、研磨用定盤３と対向する面５ａ（一方面）側に被研磨物Ｗを保持する。被研磨物Ｗは、例えば、図３に示されるように、正三角形状に配置された状態でプレート５に保持される。プレート５による被研磨物Ｗの保持は、被研磨物Ｗをプレート５に接着剤等により貼り付けることにより行なってもよい。また、プレート５の研磨用定盤３と対向する面５ａ側に被研磨物Ｗに対応する窪み部を形成し、当該窪み部に被研磨物Ｗを嵌め込むことにより、プレート５に被研磨物Ｗを保持するようにしてもよい。

プレート５には、回転軸９が機械的に連結されている。回転軸９は、図示しない駆動手段により回転駆動される。プレート５は、回転軸９が回転駆動されることにより回転駆動され、研磨用定盤３に対して相対回転することとなる。

回転軸９には、プレート５寄りの端部近傍に、当該回転軸９と交差（例えば、直交）する方向に伸びるアーム部材１１が一体的に取り付けられている。このアーム部材１１の端部には、荷重付与部７が設けられている。アーム部材１１及び荷重付与部７は、回転軸９及びプレート５と共に回転する。

荷重付与部７は、プレート５の研磨用定盤３と対向する面５ａとは反対面５ｂ（他方面）における所定の位置に荷重を付与する。荷重付与部７は、マイクロメータ１３、プレート５に当接する当接部材１５、及び弾性部材としてのバネ１７を有する。

マイクロメータ１３は、プレート５と共に回転するように、アーム部材１１に設けられている。マイクロメータ１３は、シンブル１９、スリーブ２１、及びスピンドル２３等を有する。シンブル１９の回転に伴い、スピンドル２３がその軸方向に移動する。このスピンドル２３の移動量は、スリーブ２１及びシンブル１９に刻まれた目盛りにより、読み取られる。

当接部材１５とバネ１７とは、アーム部材１１の端部に設けられた筒状部材２５の内側に配置されている。当接部材１５は、筒状部材２５の内側を移動可能に当該筒状部材２５内に挿入されている。当接部材１５は、プレート５の研磨用定盤３と対向する面５ａとは反対面５ｂにおける回転軸９、すなわちプレート５の回転中心から偏心した所定の位置に当接する。バネ１７は、当接部材１５とマイクロメータ１３のスピンドル２３との間に位置する。これにより、バネ１７は、スピンドル２３の移動量（変位）に応じた付勢力を当接部材１５に付与し、プレート５に付与される荷重がスピンドル２３の移動量に応じて変化することとなる。

バネ１７の付勢力は、当接部材１５を通してプレート５に伝わる。これにより、プレート５における当接部材１５が当接した位置には、バネ１７の付勢力に対応した荷重が付与されることとなる。

上述した構成の研磨装置１では、荷重付与部７によりプレート５の研磨用定盤３と対向する面５ａとは反対面５ｂにおける所定の位置に荷重を付与した状態で、被研磨物Ｗを研磨パッドに圧接させることにより被研磨物Ｗを研磨する。

以上のように、本実施形態によれば、プレート５における当接部材１５が当接した位置においては、被研磨物Ｗはプレート５の研磨用定盤３と対向する面５ａとは反対面５ｂ側から付与された荷重を受けながら、当該荷重に応じて研磨される。このため、上記位置に対応する部分と荷重が付与されない位置に対応する部分との研磨量、すなわち被研磨物Ｗの厚みが異なる。即ち、被研磨物Ｗにおける荷重を付与された位置に対応する部分は、他の部分に比して、付与された荷重に対応する分だけ多く研磨されることとなる。この結果、被研磨物Ｗのテーパ形状を高精度に制御することができる。

また、本実施形態においては、上述した特許文献１に記載された研磨装置１のように基準ピンを必要とせず、研磨する際に当該基準ピンと研磨用定盤３とが接触するようなこともない。このため、作業者は、基準ピンと研磨用定盤３との接触に注意する必要がなく、作業効率が良好となる。

また、本実施形態において、荷重付与部７は、マイクロメータ１３を有し、付与する荷重を可変としている。これにより、被研磨物Ｗのテーパ形状をより一層高精度に制御することができる。

また、本実施形態において、荷重付与部７は、マイクロメータ１３と、当接部材１５と、バネ１７とを有している。これにより、付与する荷重を可変とし得る構成の荷重付与部７を簡易に実現することができる。

また、本実施形態において、プレート５は回転駆動されており、荷重付与部７は、プレート５の他方面におけるプレート５の回転中心から偏心した所定の位置に荷重を付与している。この場合、研磨装置１が、プレート５が回転することにより被研磨物Ｗを研磨するものであっても、プレート５に対して荷重を適切に付与することができる。

次に、本発明により、プレートの研磨用定盤と対向する面とは反対面における所定の位置に荷重を付与した状態で研磨を行なうことにより、被研磨物のテーパ形状を高精度に制御し得ることを確認するために行なった実験について説明する。この実験は、以下の要件にて実施した。（ａ）荷重として、プレートの研磨用定盤と対向する面とは反対面における所定の位置に錘を取り付ける。（ｂ）プレートに錘を取り付けた状態で、被研磨物を研磨する。（ｃ）研磨後、錘を取り付けた位置と、錘を取り付けてない位置（例えば、錘を取り付けた位置からプレートの中心を挟んで反対の位置）とでの被研磨物の研磨量の差を求める。（ｄ）各サンプル１〜５において、錘の質量を変えて研磨を行ない、上記研磨量の差を求める。

サンプル１〜５にて用いた被研磨物は、アルティック（Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ）からなり、その大きさは長さ１１０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み２ｍｍである。また、被研磨物は、図３と同じく、プレートに正三角形状に配置した。

プレートは、直径４２０ｍｍ、厚み４０ｍｍの円盤状の錫合金製板を用いた。錘は、プレートの中心から半径方向に１３０ｍｍ離れた位置に取り付けた。研磨剤は、粒径が１μｍ程度のダイヤモンドスラリーを用いた。プレートの回転速度は２０ｒｐｍとした。研磨時間は、１５分とした。

実験結果を図４及び図５に示す。図４及び図５から分かるように、錘の質量と上記研磨量の差との間には略比例関係が成立しており、サンプル１〜５のいずれにおいても、錘の質量を大きくするに従って、すなわちプレートに付与する荷重に従って、上記研磨量の差が大きくなっている。以上のことから、本発明の有効性が確認された。

また、錘の質量（荷重）と上記研磨量の差との間に略比例関係が成り立つことから、当該比例関係を予め求めておくことで、被研磨物を研磨する際に、荷重付与部７により付与される荷重を管理しておけば、所望のテーパ制御（所望のテーパ形状をつける、あるいは、所定のテーパ形状をなくす）を容易に行なうことができることとなる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した構成の荷重付与部７を設ける代わりに、荷重付与手段として所定の質量を有する錘をプレート５に取り付ける構成としてもよい。また、プレート５の形状は、図２に示された、円形に限られることなく、三角形等の多角形であってもよい。また、被研磨物Ｗの配置も正三角形状に限られるものでもない。

また、本実施形態においては、プレート５を回転駆動させることにより、プレート５と研磨用定盤３とを相対回転させていたが、研磨用定盤３を回転駆動してもよく、両者を回転駆動するようにしてもよい。

本実施形態に係る研磨装置を示す概略平面図である。 図１におけるII−II線に沿った断面構造を示す概略図である。 被研磨物の配置を説明するための図である。 錘と研磨量の差との相関関係を示す図表である。 錘と研磨量の差との相関関係を示す線図である。

符号の説明

１…研磨装置、３…研磨用定盤、５…プレート、７…荷重付与部、９…回転軸、１１…アーム部材、１３…マイクロメータ、１５…当接部材、１７…バネ、Ｗ…被研磨物。

Claims (5)

1. 一方面側に被研磨物を保持するプレートと、
   前記プレートの他方面における所定の位置に荷重を付与する荷重付与手段と、を備えることを特徴とする研磨装置。
2. 前記荷重付与手段は、付与する荷重を可変とすることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記荷重付与手段は、
   前記プレートと共に回転するように設けられるマイクロメータと、
   前記プレートの前記他方面に当接する当接部材と、
   前記マイクロメータと前記当接部材との間に設けられ、前記マイクロメータの変位に応じた付勢力を前記当接部材に付与する弾性部材と、を有することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記プレートは回転駆動されており、
   前記荷重付与手段は、前記プレートの前記他方面における前記プレートの回転中心から偏心した所定の位置に荷重を付与することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
5. プレートの一方面側に保持された被研磨物を研磨する研磨方法であって、
   前記プレートの他方面における所定の位置に荷重を付与した状態で研磨を行なうことを特徴とする研磨方法。

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