JP2008073811A - 平面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークキャリヤが、太陽歯車及び内歯車に噛み合い遊星運動を行う研磨装置において、太陽歯車及び内歯車の歯面を均一に摩耗させるようにする。
【解決手段】１１上ラップ板、１２下ラップ板、１４太陽歯車及び１５内歯車の相対的な回転運動を同時に行う平行平面研磨装置において、該太陽歯車及び該内歯車が１３ワークキャリヤと噛み合う位置を研磨加工中のワーク厚み検出機構である２７定寸装置で検知し、予め設定された所定厚みに達し作業を終了する毎に１４太陽歯車及び１５内歯車を格別な駆動機構により昇降させ１３キャリヤとの噛み合い位置を変更操作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶、シリコン、ガラス、金属その他種々の材料の表面を両面同時に研磨加工を行う遊星歯車式磨装置に関する。

従来より水晶、シリコンウエハ等を研磨する装置での研磨方法によれば、鋳鉄等の材質で造られた定盤と言われる上下ラップ板と太陽歯車及び内歯車を備え、該下ラップ板の上に載置され、該両歯車に噛み合わされたワークキャリヤと言われる被加工物を保持する歯車を上ラップ板とで把持し、自転しつつ公転する遊星運動をさせ被加工物の上下面を同時に研磨加工を行う。

加工作業開始時は、被加工物をワークキャリヤに取り付ける為に上ラップ板の上方に設置された上ラップ板昇降装置により上方に移動させ被加工物をセットする。セットが終わると上ラップ板を下降させ下ラップ板の上に載置されたワークキャリヤに保持されたワークの上に積載しワークを押圧し、研磨剤を供給しながら上下ラップ板の全面を被加工物が相対的に運動するように予め設定されたプログラムにより内歯車、太陽歯車、上ラップ板及び下ラップ板を回転させる。

従来よりの平面研磨装置は、加工時の上ラップ板及び下ラップ板に把持されたワークキャリヤに保持されたワークを上ラップ板の荷重調整機構により押圧し、研磨剤を供給しつつワークキャリヤに自転及び公転を与えるべく内歯車と太陽歯車との適切な回転比を選択しワークキャリヤの歯面への荷重を最小とすることで、ワークキャリヤの変形を防ぎ、ワークの加工面を研磨加工を行っていた。

しかしワークキャリヤと噛み合う内歯車と太陽歯車の歯面は、ワークの加工面に供給される研磨剤の作用により研磨されるために、研磨加工を繰り返す毎に摩耗は追加され、ワークキャリヤの板厚に等しい段差が発生してしまう。

またこの研磨は、ワークとラップ板の加工面を研磨剤を介しての共摺り加工であることと常時同種のワークの加工を繰り返すことばかりか、厚みの異なるワークの研磨加工も行う。その時は、ワークと適合したワークキャリヤに変更するため、内歯車と太陽歯車のワークキャリヤと噛み合う歯面位置はズレる。そのため段差の位置と幅によっては、研磨加工中にワークキャリヤがクラッシュすることもある。するとワークは、ワークキャリヤから外れワークキャリヤの歯車面との追突等が発生し、ワーク及びワークキャリヤが破損してしまう。
特開昭６０−１１４４６５ 特開平６−３３９８５５

上記に記した従来からの研磨装置では、対策としてワークキャリヤと噛み合う内歯車と太陽歯車の歯面の摩耗を作業者が確認し、ワークキャリヤと噛み合う内歯車、太陽歯車の噛み合い位置を変えるため、研磨プレートである下ラップ板の上下位置をずらすことにより解決してきた。

しかし従来からの対策方法では、ワークキャリヤと噛み合う内歯車と太陽歯車の歯面の摩耗は、ワークキャリヤと噛み合う内歯車、太陽歯車の各々の歯数の違いにより各々の摩耗量が異なるためを作業者が確認し、各々の噛み合い位置を変える対策もとられている。

特開平６−３３９８５５号公報によれば、太陽歯車のみを昇降させるようにしている。これは、太陽歯車を送りナットにより駆動軸の軸方向に移動させる方法である。

しかし上記従来例は、昇降機構が外部に露出しているため、ワーク加工時の研磨剤が該昇降機構部に付着して、固着してしまい操作が困難になることもある。

またワークの材質、仕上がり条件等により使用するラップ剤が異なるため、ワークキャリヤと噛み合う内歯車と太陽歯車の歯面の摩耗量も各々異なる。

課題を解決するためには、従来から使用されている定寸装置と呼ばれているワーク厚み検出センサにより加工中のワーク厚みを検知し、予め設定した所定厚みに達すると研磨装置を自動で停止させる。そして上ラップ板を上昇停止させ、ワークキャリヤよりワークを脱着する。また太陽歯車及び内歯車は、格別な昇降機構により昇降させ、ワークキャリヤとの噛み合い位置を変更する。

発明の研磨装置では、加工中のワーク厚みを定寸装置センサにより検知し所定厚みに達すると研磨装置を停止させ、ワーク着脱時に太陽歯車及び内歯車の格別の昇降機構によりワークキャリヤとの噛み合い位置を格別に移動できるため、ワークキャリヤが安定しスムーズな回転を行うだけのみでなくラップ板の平面を維持できるので、ワークの加工面を高精度に加工でき太陽歯車及び内歯車の寿命の延長が可能となった。

以下、本発明に係る平面研磨装置について図面を参照しながら説明する。

以下本発明の実施例について図１、図２及び図３を用いて説明する。図１は、実施例を示すための要部装置構成図である。図２は、実施例の形態を示す要部断面図でりあり、図３は、キャリヤの要部平面図である。図４は、従来方式の太陽歯車昇降機構である。

図１において、１１は研磨プレートである上ラップ板、１２は下ラップ板である。１２下ラップ板上面に載置された１３ワークキャリヤは、２１ワークを保持するジグであり、１４太陽歯車と１５内歯車に噛み合っている。２１ワーク加工時には、１２下ラップ板と１１上ラップ板に把持され、１４太陽歯車と１５内歯車の回転比により自転及び公転の遊星運動を供与され、図示されていない研磨剤供給装置より供給された研磨剤により２１ワークは研磨加工される。

２１ワークの加工後の厚み及び研磨加工の条件を加工プログラムとして作成し予め２６制御盤に入力しておき、２２上ラップ板昇降機構により１１上ラップ板を上昇させる。１３ワークキャリヤを１４太陽歯車と１５内歯車に噛み合わせた後に２１ワークを保持させ再び１２上ラップ板を下降させ、研磨剤を適量１１上ラップ板を通してワーク加工部分に供給し、加工をスタートする。

加工開始と共に２１ワークには研磨剤が供与され、１１上ラップ板、１２下ラップ板、１４太陽歯車１５内歯車は、予め設定されたプログラムに従った回転を開始する。１２下ラップ板は、供給された研磨剤であると粒を保持し、１４ワークを研磨加工する。研磨加工時の１３ワークキャリヤの自転及び公転の比率は、１１上ラップ板１２下ラップ板の加工面の平面を維持するためのものである。また加工に供給する研磨剤の供給量は、図示されていない研磨剤撹拌漕より１１上ラップ板を経由して２１ワークの加工面に連続又は間欠供与される。このことは、研磨加工の原則に従ったものであり、高精度を要求される研磨加工では、この加工面の平面の制御が非常に重要となってくる。

ところが、このような研磨装置では加工を繰り返すことにより１５内歯車及び１４太陽歯車の１３ワークキャリヤと噛み合う位置が摩耗し段差ができるため、噛み合い位置を変えなくてはならない。そのため、従来の昇降機構は、図４に示すように、運転者が摩耗を確認し、１４太陽歯車を外部より３０昇降ネジを回転させることにより昇降させていた。

この１４太陽歯車と１５内歯車の噛み合い部分の摩耗については、双方の歯数の違いにより摩耗量が異なるため各々単独で噛み合い位置を変えなくてはならない。この摩耗は予め想定できるため本発明では、ワークの材質、研磨代、及び研磨剤等を考慮し予めプログラム化し、研磨代及び現噛み合い位置を２７定寸装置で測定し、加工終了ごとに自動的に１４太陽歯車と１５内歯車の１３ワークキャリヤと噛み合う位置を１８内歯車昇降機構及び１９太陽歯車昇降機構により、それぞれ適正移動を行う。１８内歯車昇降機構及び１９太陽歯車昇降機構の駆動源には、油圧、空気圧又はサーボモータ等が使われる。

本発明に係わる平面研磨装置を示す装置構成図である。 本発明による実施を示す太陽歯車及び内歯車に噛み合うキャリヤの要部断面図である。 本発明による実施を示す太陽歯車及び内歯車に噛み合うキャリヤの要部平面図である。 従来方式の太陽歯車昇降機構を示す要部部分断面図である。

符号の説明

１１ 上ラップ板
１２ 下ラップ板
１３ ワークキャリヤ
１４ 太陽歯車
１５ 内歯車
１６ 内歯車駆動軸
１７ 太陽歯車駆動軸
１８ 内歯車昇降機構
１９ 太陽歯車昇降機構
２０ 下ラップ板駆動軸
２１ ワーク
２２ 上ラップ板昇降機構
２３ 上ラップ板昇降軸
２４ 内歯車昇降アーム
２５ 太陽歯車昇降アーム
２６ 制御盤
２７ 定寸装置
２８ 位置決めスペーサ上
２９ 位置決めスペーサ下
３０ 昇降ネジ

Claims (3)

1. 水平面内に組み込まれた太陽歯車と内歯車との間に、被加工物を保持する複数個のキャリアを等間隔に配置し被加工物であるワークを挿入した後、上ラップ板を下降させ下ラップ板とで挟み込んだ状態で研磨剤を供給しつつワークキャリヤを自転及び公させる遊星運動と上下ラップ板の相対的な回転運動を同時に行う平行平面研磨装置において、該太陽歯車及び該内歯車がワークキャリヤと噛み合う位置をワーク厚み検出機構及びワーク材質及び研磨代を考慮した格別の昇降機構を備え、研磨加工中のワークの厚みを検知しつつ予め設定された所定厚みに達する毎に上記太陽歯車及び内歯車を格別な駆動機構より昇降させワークキャリヤとの噛み合い位置を変更可能としたことを特徴とする平面研磨装置。
2. 該太陽歯車及び該内歯車がワークキャリヤと噛み合い摩耗する位置及び量をワーク材質及び研磨代を考慮し、予め設定された加工バッチ毎に格別の昇降機構により太陽歯車及び内歯車を格別に昇降可能とした請求項１記載の平面研磨装置。
3. 前記請求項１及び２において、加工中のワークへ供与する研磨剤の材質、濃度及び供給量を考慮し、格別の昇降機構により太陽歯車及び内歯車を格別に昇降可能とした請求項１及び２記載の平面研磨装置。

Images