JP2007007748A - 研磨装置および両面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 上定盤の下面の平坦度を高精度にすることができ、ワークの研磨面の平坦度を高精度に研磨加工することができる研磨装置を提供すること。
【解決手段】 下側研磨具１５を備えた下定盤１４の上に配置された複数のキャリア７の複数の保持孔にワーク６を保持し、各キャリア７に噛み合う太陽歯車９と、太陽歯車９の外方に配置され各キャリア７に噛み合う内歯歯車８とを相対回転させた状態で、下定盤１４とこれに対向した上側研磨具５を備えた上定盤４とを回転させることにより、ワーク６の両面を研磨加工する両面研磨装置であって、上定盤４を回転駆動する上定盤駆動軸１を備え、上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定して研磨加工する際に、上定盤４の下面が平坦になるように、上定盤４の下面を凸面形状に形成した上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気ディスク基板などのワークの面を研磨加工する研磨装置および両面研磨装置に関するものである。

従来、複数枚の磁気ディスク基板の両面を同時に研磨加工する両面研磨装置としては、図３に図示したように、上面に環状の下側研磨具（下側砥石あるいは下側研磨布）１５を設けた下定盤１４と、下面に環状の上側研磨具（上側砥石あるいは上側研磨布）５が下側研磨具１５に対向するようにして設けられた上定盤４とを有するものがある。ワーク６である磁気ディスク基板は、下側研磨具１５の上に配置される複数のキャリア７の保持孔に保持されるようになっており、それぞれのキャリア７は下定盤１４の回転中心部に回転自在に設けられた太陽歯車９に噛み合うと共に、下定盤１４の外側に設けられた内歯歯車８にも噛み合っている。

太陽歯車９を回転させて太陽歯車９の周りにキャリア７を自転させながら公転させた状態で上定盤４と下定盤１４を回転させると、キャリア７に保持されたワーク６は、上側研磨具５と下側研磨具１５とにより所定の押し付け力が加えられた状態で、両面が同時に研磨加工される。このような磁気ディスク基板６の両面研磨装置としては、例えば、特許第２５３５０８９号公報や特許３１３３３００号公報に記載されたものがある。

以上のように、キャリア７を用いてワーク６を上側研磨具５と下側研磨具１５に沿って自転させながら公転させるようにしたタイプの両面研磨装置では、上定盤４を回転駆動するために、下定盤１４の上方に上下動自在に配置されたコラムに垂直方向の回転中心を有する上定盤駆動軸１を設け、この上定盤駆動軸１にいわゆるユニバーサルジョイント方式（特許第３１３３３００号公報に開示されているような連結機構）の連結機構２で連結された駆動プレート３に上定盤４を固定するようにしている。

上定盤４と駆動プレート３との固定は、上定盤４の径方向の重心位置となるようにして上定盤４の円周方向に所定の間隔毎に上定盤４にねじ結合される複数本のボルトを用いている。これにより、ワーク６を介して下定盤１４に向けて上定盤４から押し付け力を加えるようにしても、上定盤４の撓み変形をなくすようにしている。この場合、駆動プレート３自体の撓み変形が上定盤４に伝達される場合があるため、これを改善するために、特許第３１３３３００号公報に開示されたような方法を採用している場合もある。

しかしながら、以上のように、図４の（ｂ）に図示したような上下面が平坦な上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定した際には、図４の（ａ）に図示したように上定盤４の自重による撓みが発生して上定盤４の下面が凹面形状になってしまい、上定盤４の下面の平坦度が悪くなるという問題がある。この問題は、従来は無視できる程度の問題であったが、磁気ディスクの記録密度が年々高密度化してきた昨今では無視できない重要な問題となり、改善することが急務となっている。
特許第２５３５０８９号公報 特許第３１３３３００号公報

解決しようとする課題は、従来問題にならなかった上定盤の自重による撓みで上定盤の下面が凹面形状になり、上定盤の下面の平坦度が悪化することを改善し、ワークの研磨面の平坦度を高精度に研磨加工することができる研磨装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために、上定盤を回転駆動する上定盤駆動軸を備えた研磨装置であって、前記上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定して研磨加工する際に、前記上定盤の下面が平坦になるように、前記上定盤の下面を凸面形状に形成した上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定したことを特徴とするものである。

また、下側研磨具を備えた下定盤の上に配置された複数のキャリアの複数の保持孔にワークを保持し、それぞれの前記キャリアに噛み合う太陽歯車と、前記太陽歯車の外方に配置されてそれぞれ前記キャリアに噛み合う内歯歯車とを相対回転させた状態で、前記下定盤とこれに対向した上側研磨具を備えた上定盤とを回転させることにより、前記ワークの両面を研磨加工する両面研磨装置であって、前記上定盤を回転駆動する上定盤駆動軸を備え、前記上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定して研磨加工する際に、前記上定盤の下面が平坦になるように、前記上定盤の下面を凸面形状に形成した上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定したことを特徴とするものである。

本発明の研磨装置は、上定盤を上定盤駆動軸に取付け固定して研磨加工する際に、上定盤の下面が平坦になるように、上定盤の下面を凸面形状に形成した上定盤を上定盤駆動軸に取付け固定したので、上定盤の下面の平坦度を高精度にすることができ、ワークの研磨面の平坦度を高精度に研磨加工することができると共に、ワークの面ダレ（ロールオフ）を改善でき、更に研磨効率を向上させることができる研磨装置を提供することができる。

本発明の両面研磨装置は、下側研磨具を備えた下定盤の上に配置された複数のキャリアの複数の保持孔にワークを保持し、それぞれのキャリアに噛み合う太陽歯車と、太陽歯車の外方に配置されてそれぞれキャリアに噛み合う内歯歯車とを相対回転させた状態で、下定盤とこれに対向した上側研磨具を備えた上定盤とを回転させることにより、ワークの両面を研磨加工する両面研磨装置であって、上定盤を回転駆動する上定盤駆動軸を備え、上定盤を上定盤駆動軸に取付け固定して研磨加工する際に、上定盤の下面が平坦になるように、上定盤の下面を凸面形状に形成した上定盤を上定盤駆動軸に取付け固定したものである。このように構成したことにより、上定盤の下面の平坦度を高精度にすることができ、ワークの研磨面の平坦度を高精度に研磨加工することができると共に、ワークの面ダレ（ロールオフ）を改善でき、更に研磨効率を向上させることができる両面研磨装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係わる両面研磨装置の主要部概要構成を示す概念図である。

本発明の両面研磨装置は、水平面内において回転する下定盤１４を有し、この下定盤１４の上面には下側研磨具１５として研磨砥石や研磨布が環状に取り付けられている。下定盤１４の上方には、これに対向して回転する上定盤４が配置されており、この上定盤４の下面には下側研磨具１５に対応した環状の上側研磨具（研磨砥石や研磨布）５が取り付けられている。この上定盤４は、上下方向に移動して下定盤１４に対して接近離反移動自在となっている。

下定盤１４の回転中心部には、外形が下側研磨具１５の内径よりもやや小径の太陽歯車９が回転自在に設けられている。下側研磨具１５の外側には、この外形よりもやや大径の環状の内歯歯車８が下定盤１４を囲むように回転体に固定され、内歯歯車８は回転体によって回転駆動される。或いは、内歯歯車８は装置本体（架台）に固定され、回転しない場合もある。

太陽歯車９は、太陽歯車９の中心部の下方に連結された太陽歯車駆動軸１０により回転駆動され、下定盤１４は、下定盤１４の中心部の下方に連結され太陽歯車駆動軸１０が貫通する中空の下定盤駆動軸１１により回転駆動される。

両面研磨装置は、上定盤４を回転駆動するために、下定盤１４の上方に上下動自在に配置されたコラムに垂直方向の回転中心を有する上定盤駆動軸１を設け、この上定盤駆動軸１にいわゆるユニバーサルジョイント方式の連結機構２で連結された駆動プレート３に上定盤４を固定するようにしている。

また、上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定して研磨加工する際に、図２の（ａ）に図示したように上定盤４の下面が平坦になるように、図２の（ｂ）に図示したように上定盤４の下面を凸面形状に形成した上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定している。

下定盤１４の上面に設けた下側研磨具１５の上面には、複数のキャリア７が配置され、各キャリア７の外周部に形成された外歯歯車部は、太陽歯車９と内歯歯車８とに噛み合っている。各キャリア７には、ワーク６を保持するための円形の保持孔が複数個形成されており、キャリア７の厚みは、ワーク６の厚みよりも薄く形成している。例えば、１０個の保持孔が形成されたキャリア７を１０個配置できるように構成した両面研磨装置では、同時に１００枚のワーク６を両面研磨することができる。

以上のように本発明の両面研磨装置は、上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定して研磨加工する際に、上定盤４の下面が平坦になるように、上定盤４の下面を凸面形状に形成した上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定したので、上定盤４の下面の平坦度を高精度にすることができ、ワーク６の研磨面の平坦度を高精度に研磨加工することができると共に、ワーク６の面ダレ（ロールオフ）を改善でき、更に研磨効率を向上させることができる両面研磨装置を提供することができる。

なお、本発明の実験結果について、以下説明する。従来例と本発明を比較して説明する。

まず、本発明による具体例は、上定盤４の下面を２５μｍ凸面形状に形成した上定盤４を使用した。この上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定した際の上定盤４の下面の平坦度の測定結果は２５μｍの凹面形状であった。この状態で、上定盤４の下面の加圧状態を調べてみた。面圧２０g/cm²、面圧５０g/cm²、面圧１００g/cm²相当の面圧設定を加圧シリンダーにより圧力設定して、上定盤４の下面の加圧状態を調べてみると、いずれの面圧においても上定盤４の下面の全面に均一に加圧がなされていることが確認できた。従って、研磨加工する際には、上定盤４の下面が平坦になることが確認できた。加圧状態の確認は感圧紙を用いた。

一方、従来のように、上定盤４の下面を平坦形状に形成した上定盤４を使用した場合には、上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定した際の上定盤４の下面の平坦度の測定結果は５０μｍの凹面形状であった。この状態で、上定盤４の下面の加圧状態を調べてみた。面圧２０g/cm²、面圧５０g/cm²、面圧１００g/cm²相当の面圧設定を加圧シリンダーにより圧力設定して、上定盤４の下面の加圧状態を調べてみると、面圧２０g/cm²では上定盤４の半径方向で外周側１／３程度しか加圧されておらず、面圧５０g/cm²では上定盤４の半径方向で内周側１／２は加圧されておらず、面圧１００g/cm²では上定盤４の半径方向で内周側１／４は加圧されていないことが確認できた。加圧状態の確認は感圧紙を用いた。

以上のように本発明の両面研磨装置は、上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定して研磨加工する際に、上定盤４の下面が平坦になるように、上定盤４の下面を凸面形状に形成した上定盤４を上定盤駆動軸１に取付け固定することで、上定盤４の下面の平坦度を高精度にすることができ、ワーク６の研磨面の平坦度を高精度に研磨加工することができると共に、ワーク６の面ダレ（ロールオフ）を改善でき、ワーク６を安定した研磨量で加工でき、上定盤４の下面の平坦度が高精度になることで研磨条件設定の時間短縮もでき、更に研磨効率の向上により加工時間を短縮することができる両面研磨装置を提供することができる。

以上のような本発明の両面研磨装置を用いて、ワーク６である磁気ディスク基板を両面研磨加工することで、磁気ディスク基板の平坦度は従来達成することができなかったような高精度の平坦度を達成することができると共に、磁気ディスク基板の面ダレ（ロールオフ）を改善でき、これにより磁気ディスクの更なる高記録密度化が達成できる。

なお、以上の説明では、研磨装置として両面研磨装置について説明したが、本発明は、片面の研磨装置にも適用でき、研磨装置全般に使用する上定盤および上定盤の取付けに適用できる。また、ワーク６としては、磁気ディスク基板以外の半導体ウエハや液晶基板などにも適応できる。

本発明の一実施例に係わる両面研磨装置の主要部概要構成を示す概念図である。 本発明の一実施例に係わる上定盤および上定盤の取付け状態を示す説明図である。 従来の両面研磨装置の主要部概要構成を示す概念図である。 従来の上定盤および上定盤の取付け状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 上定盤駆動軸
４ 上定盤
５ 上側研磨具
６ ワーク
７ キャリア
８ 内歯歯車
９ 太陽歯車
１４ 下定盤
１５ 下側研磨具

Claims (2)

1. 上定盤を回転駆動する上定盤駆動軸を備えた研磨装置であって、前記上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定して研磨加工する際に、前記上定盤の下面が平坦になるように、前記上定盤の下面を凸面形状に形成した上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定したことを特徴とする研磨装置。
2. 下側研磨具を備えた下定盤の上に配置された複数のキャリアの複数の保持孔にワークを保持し、それぞれの前記キャリアに噛み合う太陽歯車と、前記太陽歯車の外方に配置されてそれぞれ前記キャリアに噛み合う内歯歯車とを相対回転させた状態で、前記下定盤とこれに対向した上側研磨具を備えた上定盤とを回転させることにより、前記ワークの両面を研磨加工する両面研磨装置であって、前記上定盤を回転駆動する上定盤駆動軸を備え、前記上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定して研磨加工する際に、前記上定盤の下面が平坦になるように、前記上定盤の下面を凸面形状に形成した上定盤を前記上定盤駆動軸に取付け固定したことを特徴とする両面研磨装置。
   
   

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