JP2008229828A - 定盤形状制御装置および平面加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】定盤の全面が同じ温度となるように制御して熱膨張を抑止する定盤形状制御装置を提供する。また、この定盤形状制御装置を備えてワークの平面精度を向上させるような平面加工装置を提供する。
【解決手段】内周センサ17、外周センサ19および中間センサ18から無線送信された物理量が、予めデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量に近づくように定盤内周熱交換室11、上定盤中間熱交換室12、上定盤外周熱交換室13、下定盤内周熱交換室14、下定盤中間熱交換室15、下定盤外周熱交換室16に冷媒を送って上定盤101および下定盤102を冷却する定盤形状制御装置10、およびこの定盤形状制御装置10を備える平面加工装置とした。
【選択図】図1
【解決手段】内周センサ17、外周センサ19および中間センサ18から無線送信された物理量が、予めデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量に近づくように定盤内周熱交換室11、上定盤中間熱交換室12、上定盤外周熱交換室13、下定盤内周熱交換室14、下定盤中間熱交換室15、下定盤外周熱交換室16に冷媒を送って上定盤101および下定盤102を冷却する定盤形状制御装置10、およびこの定盤形状制御装置10を備える平面加工装置とした。
【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の加工を行う定盤の形状を制御する定盤形状制御装置、および、この定盤形状制御装置を備える平面加工装置に関する。
定盤を用いる平面加工装置としてはワーク(被加工物)の片面や表裏両面に対して研削加工、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械的研磨)加工、ラッピング加工、ポリッシング加工、(以下これら加工を総称するとき単に加工という)を行う装置などがある。
これら従来技術の平面加工装置の一具体例として遊星歯車方式の平行平面研磨装置の構造およびワーク両面の研磨工程について簡単に説明する。図4は従来技術の平行平面研磨装置の構成図、図5は上定盤を取り去った平行平面研磨装置の平面図である。
平行平面研磨装置100は、図4で示すように、上定盤101、下定盤102、キャリア103、太陽歯車104、内歯車105、中心軸106を備えている。鋳鉄等の材料で造られている研磨工具である上定盤101と下定盤102との間には、キャリア103が複数個配置されている。なお、ポリシング加工では、上定盤101と下定盤102との研磨面にそれぞれワーク材質に適合する樹脂等のパット(図示せず)を貼り付ける場合もある。キャリア103は、図5で示すように、単数または複数個のワーク200を保持する。このキャリア103は外周部が歯車状に形成されており、これらキャリア103は内側にある太陽歯車104と噛み合い、さらに、外側にある内歯車105とも噛み合っている。これら太陽歯車104と内歯車105とは互いに同じ方向に回転するようになされている。
このキャリア103のワーク保持孔103aに設けられたワーク200が、平行平面に研磨される。なお、ワーク200は図5で示すような円状でなく、図示しないが四角状であっても良い。また、ワーク200は図5で示すように一個のキャリア103に対して多数のワーク200を搭載するものでなく、一個のキャリア103に対して一個のワーク200を搭載するものであっても良い。
これら上定盤101、下定盤102、太陽歯車104および内歯車105は、それぞれの駆動源により回転駆動されるようになされている。
上定盤101は、具体的には図4で示すように、中心軸106、大歯車107、小歯車108、上定盤減速機109により、上定盤電動機110からの駆動力が上定盤101に伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、上定盤減速機109と上定盤電動機110とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
上定盤101は、具体的には図4で示すように、中心軸106、大歯車107、小歯車108、上定盤減速機109により、上定盤電動機110からの駆動力が上定盤101に伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、上定盤減速機109と上定盤電動機110とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
また、下定盤102は、下定盤回動体111、大歯車112、小歯車113、下定盤減速機114により、下定盤電動機115からの駆動力が下定盤102へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、下定盤減速機114と下定盤電動機115とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
また、太陽歯車104は、太陽歯車回動体116、大歯車117、小歯車118、太陽歯車減速機119により、太陽歯車電動機120からの駆動力が太陽歯車104へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、太陽歯車減速機119と太陽歯車電動機120とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
また、内歯車105は、内歯車回動体121、大歯車122、小歯車123、内歯車減速機124により、内歯車電動機125からの駆動力が内歯車105へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、内歯車減速機124と内歯車電動機125とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
なお、上記した駆動系の構成は従来技術の一例であり、これら以外にも各種の駆動系を採用することができる。
なお、上記した駆動系の構成は従来技術の一例であり、これら以外にも各種の駆動系を採用することができる。
このような構成を採用することで、太陽歯車104および内歯車105が回転駆動されるとき、キャリア103は、自転しつつ公転する。
したがって、上定盤101および下定盤102の研磨面に両面が接触するワーク200は、上定盤101および下定盤102の回転とキャリア103の自転・公転とにより、一方向に偏らずに多方向に移動する。この状態で研磨液(スラリー)が供給されてワーク200の上下両面を同時に研磨加工し、ワーク200を平行平面とする。従来技術による遊星歯車方式の平行平面研磨装置100による研磨はこのようなものであった。
したがって、上定盤101および下定盤102の研磨面に両面が接触するワーク200は、上定盤101および下定盤102の回転とキャリア103の自転・公転とにより、一方向に偏らずに多方向に移動する。この状態で研磨液(スラリー)が供給されてワーク200の上下両面を同時に研磨加工し、ワーク200を平行平面とする。従来技術による遊星歯車方式の平行平面研磨装置100による研磨はこのようなものであった。
このような平行平面研磨装置100も含む平面加工装置は、一般的に装置に備えられている動力系や駆動系からの発生熱、軸受け等からの摩擦熱、加工時に発生する定盤とワークとの摩擦熱(以下これら熱を総称して単に熱という)が発生する。そしてこの熱のために定盤が熱膨張し、定盤の研磨面が変形する。
平面加工装置では、「ラップ加工及びポリシング加工は、定盤の研磨面の精度をワークに転写する加工である。」と言われている。ワークを定盤に押しつけて研磨剤を媒体として研磨加工するためであるが、上記したように熱膨張により定盤が変形すると、定盤の研磨面の変形がそのままワークへ転写されて、加工後のワークは、その平面精度の低下をきたす恐れがある。
そこで、平面加工装置においては、ワークを高精度に仕上げるために加工中も定盤の形状を安定させる必要がある。このような形状の安定化としては、例えば、定盤中に流体を循環させて熱を外部に排出するように冷却して定盤を一定温度に保つことで熱膨張を回避し、定盤の研磨面を常に高い平面精度に維持している。このような従来技術の平面加工装置として、例えば、特許文献1(実開昭63−30466号公報,発明の名称「ポリシング装置用回転定盤の温度制御装置」)が知られている。
この特許文献1に係る従来技術について図を参照しつつ説明する。図6は、従来技術の平面加工装置の冷却機構を示す要部断面図である。
この冷却機構は、冷却媒体(以下、本明細書中で冷却媒体を単に冷媒とする。)を用いるものであり、図6で示すように、回転自在に支持された下定盤301の内部に、冷媒供給管302を形成し、冷媒の循環により下定盤301の全体から吸熱し、冷媒の外部への放出とともに放熱を行うような機構である。冷媒としては比熱差を活かし、水が最も多く使われている。
この冷却機構は、冷却媒体(以下、本明細書中で冷却媒体を単に冷媒とする。)を用いるものであり、図6で示すように、回転自在に支持された下定盤301の内部に、冷媒供給管302を形成し、冷媒の循環により下定盤301の全体から吸熱し、冷媒の外部への放出とともに放熱を行うような機構である。冷媒としては比熱差を活かし、水が最も多く使われている。
また、同様の趣旨の従来技術として、例えば、特許文献2(特開2005−118969号公報,発明の名称「高平坦度のシリコンウェーハを安定して研磨する方法」)および特許文献3(特開2005−335047号公報,発明の名称「平面研磨装置及び加工方法」)に記載されたものも知られている。
従来技術の平面加工装置はこのようなものである。
従来技術の平面加工装置はこのようなものである。
さて、上記のような従来技術の平面加工装置の冷却機構では、下定盤の半径方向の位置によっては温度差が生じて依然下定盤の研磨面に変形が生じるおそれがあった。この点について説明する。図6で示した従来技術では、下定盤301の回転軸側から冷媒供給管302に冷媒を供給し、下定盤301の外周まで移動させた上で折り返し、外周から中心軸側へ冷媒を通流させた上で排出口から冷媒戻し管303へ冷媒を排出させる構造である。
しかし、冷媒供給管302を通流する冷媒は、下定盤301へ流入した当初は温度が低い冷媒であるが、吸熱しつつ外周へ行くにつれて温度上昇し、さらに研磨面に近い上側を流れているうちにプレート研磨面の温度に近づいていく。つまり下定盤301は上側は暖かく下側は冷たいため、下定盤301は上側と下側との熱膨張差による平面度の狂いを生じることとなり、その結果、研磨されたワークは、平面度や平衡度で精度低下をきたすおそれがあった。このような問題は、特に図示していないが上定盤でも起こりうることである。
また、下定盤301を平面に維持するような最適な冷媒の条件は、供給される研磨液(スラリー)の量、加工時の摩擦発熱による定盤の温度上昇、ワークの厚さのばらつき、などにより変わり、ワークを高精度に加工するためには循環させる冷媒の条件をワークに応じて最適に設定しなければならない。冷媒の条件とは、循環させる冷媒の流量、温度などであるが、経験値または実験により求めた値を加工の開始から終了まで一定の条件として設定するというものであり、時々刻々変化する定盤の形状を反映させたものではなかった。この点でも、従来技術では、ワークは、平面度や平衡度で精度低下をきたすおそれがあった。
また、特許文献2,3の装置では、内周、中間、外周の3カ所で変位を計測しているが、冷却については定盤の内周から外周まで全面を一括して制御するものであり、より精密な温度制御を行いたいという要請もあった。
そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、定盤の全面が同じ温度となるように制御して熱膨張を抑止する定盤形状制御装置を提供することにある。
また、この定盤形状制御装置を備えてワークの平面精度を向上させるような平面加工装置を提供することにある。
また、この定盤形状制御装置を備えてワークの平面精度を向上させるような平面加工装置を提供することにある。
本発明の請求項1に係る定盤形状制御装置は、
円状または環状に形成される定盤の形状を制御する定盤形状制御装置であって、
定盤の内部であって内周側に環状に形成される内周熱交換室と、
内周熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する内周センサと、
内周熱交換室に冷媒を循環させる内周冷媒循環部と、
定盤の内部であって外周側に環状に形成される外周熱交換室と、
外周熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する外周センサと、
外周熱交換室に冷媒を循環させる外周冷媒循環部と、
定盤の内部であって内周熱交換室および外周熱交換室の間に環状に形成される一または複数の中間熱交換室と、
中間熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する一または複数の中間センサと、
一または複数の中間熱交換室に冷媒を循環させる一または複数の中間冷媒循環部と、
内周センサ、外周センサおよび中間センサから無線送信された物理量をそれぞれ入力する手段と、入力された内周、外周および中間の物理量と予めデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量とを比較する手段と、内周、外周および中間の物理量がデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量に近づくように内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部を制御する制御手段と、を有する駆動制御装置と、
を備えることを特徴とする。
円状または環状に形成される定盤の形状を制御する定盤形状制御装置であって、
定盤の内部であって内周側に環状に形成される内周熱交換室と、
内周熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する内周センサと、
内周熱交換室に冷媒を循環させる内周冷媒循環部と、
定盤の内部であって外周側に環状に形成される外周熱交換室と、
外周熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する外周センサと、
外周熱交換室に冷媒を循環させる外周冷媒循環部と、
定盤の内部であって内周熱交換室および外周熱交換室の間に環状に形成される一または複数の中間熱交換室と、
中間熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する一または複数の中間センサと、
一または複数の中間熱交換室に冷媒を循環させる一または複数の中間冷媒循環部と、
内周センサ、外周センサおよび中間センサから無線送信された物理量をそれぞれ入力する手段と、入力された内周、外周および中間の物理量と予めデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量とを比較する手段と、内周、外周および中間の物理量がデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量に近づくように内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部を制御する制御手段と、を有する駆動制御装置と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係る定盤形状制御装置は、
請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれ定盤の温度であることを特徴とする。
請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれ定盤の温度であることを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係る定盤形状制御装置は、
請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれ定盤の歪み量であることを特徴とする。
請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれ定盤の歪み量であることを特徴とする。
また、本発明の請求項4に係る定盤形状制御装置は、
請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれセンサから定盤までの長さであることを特徴とする。
請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれセンサから定盤までの長さであることを特徴とする。
また、本発明の請求項5に係る定盤形状制御装置は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の流量の増減を制御することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする。
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の流量の増減を制御することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする。
また、本発明の請求項6に係る定盤形状制御装置は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の温度の昇降を制御することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段である。
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の温度の昇降を制御することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段である。
また、本発明の請求項7に係る定盤形状制御装置は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の液体と気体との混合量を調節することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする。
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の液体と気体との混合量を調節することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする。
また、本発明の請求項8に係る定盤形状制御装置は、
請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を平面にするような物理量を設定することを特徴とする。
請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を平面にするような物理量を設定することを特徴とする。
また、本発明の請求項9に係る定盤形状制御装置は、
請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を曲面にするような物理量を設定することを特徴とする。
請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を曲面にするような物理量を設定することを特徴とする。
本発明の請求項10に係る平面加工装置は、
請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の定盤形状制御装置が設置される平面加工装置であって、
前記定盤は上側の上定盤と下側の下定盤であり、水平面内に組み込まれた太陽歯車と内歯車との間に、複数個のキャリアを等間隔に配置させて被加工物であるワークを挿入した後、上定盤を下降させて下定盤とで挟み込んだ状態で、研磨剤を供給しつつキャリアを自転及び公転させる遊星運動と上定盤および下定盤の相対的な回転運動とを同時に行ってワークを上下面で研磨することを特徴とする。
請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の定盤形状制御装置が設置される平面加工装置であって、
前記定盤は上側の上定盤と下側の下定盤であり、水平面内に組み込まれた太陽歯車と内歯車との間に、複数個のキャリアを等間隔に配置させて被加工物であるワークを挿入した後、上定盤を下降させて下定盤とで挟み込んだ状態で、研磨剤を供給しつつキャリアを自転及び公転させる遊星運動と上定盤および下定盤の相対的な回転運動とを同時に行ってワークを上下面で研磨することを特徴とする。
本発明によれば、定盤の全面が同じ温度となるように制御して熱膨張を抑止する定盤形状制御装置を提供することができる。
また、この定盤形状制御装置を備えてワークの平面精度を向上させるような平面加工装置を提供することができる。
また、この定盤形状制御装置を備えてワークの平面精度を向上させるような平面加工装置を提供することができる。
本発明の定盤形状制御装置および平面加工装置について図を参照しつつ説明する。図1は本形態の定盤形状制御装置の説明図、図2は本形態の定盤形状制御装置および平面加工装置の拡大説明図である。ここで、本形態では説明の具体化のため平面加工装置の具体例として平行平面研磨装置を例に挙げて説明するものであり、本形態の平行平面研磨装置は、先に図4,図5を用いて説明した平行平面研磨装置に、以下に説明する定盤形状制御装置を追加したものである。そこで、説明の簡略化のため、平行平面研磨装置については同じ符号を付すとともに重複する説明を省略し、定盤形状制御装置については詳細に説明する。
定盤形状制御装置10は、図1,図2で示すように、上定盤内周熱交換室11、上定盤中間熱交換室12、上定盤外周熱交換室13、下定盤内周熱交換室14、下定盤中間熱交換室15、下定盤外周熱交換室16、内周センサ17、中間センサ18、外周センサ19、内周用冷媒槽20、中間用冷媒槽21、外周用冷媒槽22、内周用冷媒温度調節部23、中間用冷媒温度調節部24、外周用冷媒温度調節部25、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28、内周用冷媒供給管29、中間用冷媒供給管30、外周用冷媒供給管31、内周用冷媒戻し管32、中間用冷媒戻し管33、外周用冷媒戻し管34、受信部35、中央処理装置(CPU)36、データベース(DB)37、制御盤38を備える。
本発明の内周冷媒循環部の具体例は、内周用冷媒槽20、内周用冷媒温度調節部23、内周用冷媒供給部26、内周用冷媒供給管29、および、内周用冷媒戻し管32により構成される。
また、本発明の中間冷媒循環部の具体例は、中間用冷媒槽21、中間用冷媒温度調節部24、中間用冷媒供給部27、中間用冷媒供給管30、および、中間用冷媒戻し管33により構成される。
また、本発明の外周冷媒循環部の具体例は、外周用冷媒槽22、外周用冷媒温度調節部25、外周用冷媒供給部28、外周用冷媒供給管31、および、外周用冷媒戻し管34により構成される。
また、本発明の駆動制御装置は、受信部35、中央処理装置(CPU)36、データベース(DB)37、制御盤38により構成される装置である。
上定盤101は、図2で示すように、接触側定盤101a、固定側定盤101bを備える。固定側定盤101bには環状の溝が同心円状に多数形成されており、固定側定盤101bに接触側定盤101aを固着して上定盤内周熱交換室11、上定盤中間熱交換室12、上定盤外周熱交換室13が形成される。
同様に下定盤102は、接触側定盤102a、固定側定盤102bを備える。固定側定盤102bには環状の溝が同心円状に多数形成されており、固定側定盤102bに接触側定盤102aを固着して下定盤内周熱交換室14、下定盤中間熱交換室15、下定盤外周熱交換室16が形成される。
上定盤内周熱交換室11は、上定盤101の内周側に形成された熱交換室である。図2では左右二カ所に熱交換室が形成されているように図示されているが、図示しない連絡路によりこれらを左右で連通させて一の熱交換室としている。
上定盤中間熱交換室12は、上定盤101の中間側に形成された熱交換室である。図2では左右二カ所に熱交換室が形成されているように図示されているが、図示しない連絡路によりこれらを左右で連通させて一の熱交換室としている。
上定盤外周熱交換室13は、上定盤101の外周側に形成された熱交換室である。図2では左右二カ所に熱交換室が形成されているように図示されているが、図示しない連絡路によりこれらを左右で連通させて一の熱交換室としている。
下定盤内周熱交換室14は、下定盤102の内周側に形成された熱交換室である。図2では左右二カ所に熱交換室が形成されているように図示されているが、図示しない連絡路によりこれらを左右で連通させて一の熱交換室としている。
下定盤中間熱交換室15は、下定盤102の中間側に形成された熱交換室である。図2では左右二カ所に熱交換室が形成されているように図示されているが、図示しない連絡路によりこれらを左右で連通させて一の熱交換室としている。
下定盤外周熱交換室16は、下定盤102の外周側に形成された熱交換室である。図2では左右二カ所に熱交換室が形成されているように図示されているが、図示しない連絡路によりこれらを左右で連通させて一の熱交換室としている。
内周センサ17は、上定盤101の上定盤内周熱交換室11付近の物理量を検出する。物理量としては、内周センサ17の周囲(上定盤内周熱交換室11の付近)の上定盤101の温度である。ここに上定盤101の内周の温度を計測することで下定盤102の内周については同じ温度であるとみなしている。内周センサ17は、内周であることを示す内周アドレスデータと内周温度データとを含む内周物理信号を無線送信する。
中間センサ18は、上定盤101の上定盤中間熱交換室12付近の物理量を検出する。物理量としては、中間センサ18の周囲(上定盤中間熱交換室12の付近)の上定盤101の温度である。ここに上定盤101の中間の温度を計測することで下定盤102の中間については同じ温度であるとみなしている。中間センサ18は、中間であることを示す中間アドレスデータと中間温度データとを含む中間物理信号を無線送信する。
外周センサ19は、上定盤101の上定盤外周熱交換室13付近の物理量を検出する。物理量としては、外周センサ19の周囲(上定盤外周熱交換室13の付近)の上定盤101の温度である。ここに上定盤101の外周の温度を計測することで下定盤102の外周については同じ温度であるとみなしている。外周センサ19は、外周であることを示す外周アドレスデータと外周温度データとを含む外周物理信号を無線送信する。
内周用冷媒槽20は、上定盤内周熱交換室11および下定盤内周熱交換室14を通流する冷媒を貯蔵する槽である。
中間用冷媒槽21は、上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15を通流する冷媒を貯蔵する槽である。
外周用冷媒槽22は、上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16を通流する冷媒を貯蔵する槽である。
中間用冷媒槽21は、上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15を通流する冷媒を貯蔵する槽である。
外周用冷媒槽22は、上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16を通流する冷媒を貯蔵する槽である。
内周用冷媒温度調節部23は、例えば冷却コイルであり、内周用冷媒槽20内の冷媒の温度を昇降させ、上定盤内周熱交換室11および下定盤内周熱交換室14を通流する冷媒の温度を所定温度となるように調節する。内周用冷媒温度調節部23は、中央処理装置(CPU)36による制御される。
中間用冷媒温度調節部24は、例えば冷却コイルであり、中間用冷媒槽21内の冷媒の温度を昇降させ、上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15を通流する冷媒の温度を所定温度となるように調節する。中間用冷媒温度調節部24は、中央処理装置(CPU)36による制御される。
外周用冷媒温度調節部25は、例えば冷却コイルであり、外周用冷媒槽22内の冷媒の温度を昇降させ、上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16を通流する冷媒の温度を所定温度となるように調節する。外周用冷媒温度調節部25は、中央処理装置(CPU)36による制御される。
内周用冷媒供給部26は、冷媒の供給量を調整したり、冷媒がミストならばミスト混合比を調整するものであり、中央処理装置(CPU)36による制御される。
中間用冷媒供給部27は、冷媒の供給量を調整したり、冷媒がミストならばミスト混合比を調整するものであり、中央処理装置(CPU)36による制御される。
外周用冷媒供給部28は、冷媒の供給量を調整したり、冷媒がミストならばミスト混合比を調整するものであり、中央処理装置(CPU)36による制御される。
中間用冷媒供給部27は、冷媒の供給量を調整したり、冷媒がミストならばミスト混合比を調整するものであり、中央処理装置(CPU)36による制御される。
外周用冷媒供給部28は、冷媒の供給量を調整したり、冷媒がミストならばミスト混合比を調整するものであり、中央処理装置(CPU)36による制御される。
内周用冷媒供給管29は、途中で分岐して上定盤101と下定盤102とに連通する流路であり、内周用冷媒供給部26から上定盤内周熱交換室11まで、および、内周用冷媒供給部26から下定盤内周熱交換室14まで連通する流路である。
中間用冷媒供給管30は、途中で分岐して上定盤101と下定盤102とに連通する流路であり、中間用冷媒供給部27から上定盤中間熱交換室12まで、および、中間用冷媒供給部27から下定盤中間熱交換室15まで連通する流路である。
外周用冷媒供給管31は、途中で分岐して上定盤101と下定盤102とに連通する流路であり、外周用冷媒供給部28から上定盤外周熱交換室13まで、および、外周用冷媒供給部28から下定盤外周熱交換室16まで連通する流路である。
内周用冷媒戻し管32は、上定盤101と下定盤102とに連通して途中で合流する流路であり、上定盤内周熱交換室11から内周用冷媒槽20まで、および、下定盤内周熱交換室14から内周用冷媒槽20まで連通する流路である。
中間用冷媒戻し管33は、上定盤101と下定盤102とに連通して途中で合流する流路であり、上定盤中間熱交換室12から中間用冷媒槽21まで、および、下定盤中間熱交換室15から中間用冷媒槽21まで連通する流路である。
外周用冷媒戻し管34は、上定盤101と下定盤102とに連通して途中で合流する流路であり、上定盤外周熱交換室13から外周用冷媒槽22まで、および、下定盤外周熱交換室16から外周用冷媒槽22まで連通する流路である。
受信部35は、内周センサ17から無線送信される内周物理信号、中間センサ18から無線送信される中間物理信号、および、外周センサ19から無線送信される外周物理信号を受信する。
中央処理装置(CPU)36は、内周物理信号、中間物理信号、および外周物理信号を入力して内周温度データ、中間温度データ、および外周温度データを読み出し、これらデータを用いて後述するような定盤形状制御処理を行う。
データベース(DB)37は、定盤形状制御処理に必要な各種データが登録されており、中央処理装置(CPU)36がデータの読み出し・書き込みを行う。これらのデータは、定盤内に配置された温度測定手段により前もって収集した定盤上の温度分布データである。
制御盤38は、中央処理装置(CPU)36に接続されており、オペレータが各種の操作を行う。なお、制御盤38も無線装置とし、受信部35を介して中央処理装置(CPU)36に各種の操作入力を行えるようにしてもよい。
定盤形状制御装置10はこれらのような構成を有する。
定盤形状制御装置10はこれらのような構成を有する。
続いて、定盤形状制御装置10で使用する冷媒について説明する。冷媒としては液体と気体とを混合したものを用いる。具体的には水と空気を混合したミストを用いる。この場合、水がなければ冷媒は空気のみとなり、また、空気がなければ水のみとなる。
冷媒として液体である水を採用すると、冷却効果が高いという利点がある。この原理は、1ccの水の温度を1℃上げるためには1カロリーを必要とするが、1ccの水を気化させるためには、539カロリーを必用とするというものであり、高い冷却効果が望める。冷媒として冷却効果が高い水のみを採用することができる。
また、冷媒として気体である空気を採用すると、流通速度が速いという利点がある。流通速度が速い空気のみを選択して排気速度を速めるようにしても良い。
さらにまた、冷媒として空気と水とを混合したミストを採用すると、空気により高速に排気して急速な排熱を実現し、さらに、水滴を気化させて水蒸気として排気することで冷却効果も高めるという利点がある。
また、冷媒として気体である空気を採用すると、流通速度が速いという利点がある。流通速度が速い空気のみを選択して排気速度を速めるようにしても良い。
さらにまた、冷媒として空気と水とを混合したミストを採用すると、空気により高速に排気して急速な排熱を実現し、さらに、水滴を気化させて水蒸気として排気することで冷却効果も高めるという利点がある。
このように冷媒として、水、空気およびミストの組み合わせの中から、ワークの材質及び加工条件により最適な組み合わせによる冷媒を選択して上定盤および下定盤の全体を均一な温度として冷却すれば、冷却効率の向上に寄与し、高精度のワーク加工を可能とする。以下の説明では単に冷媒として説明する。
続いて、定盤形状制御装置10の動作・機能について図を参照しつつ説明する。図3は熱膨張による上定盤と下定盤との間隔を説明する説明図である。
平行平面研磨装置100が研磨動作を開始し、研磨液が供給された状態でキャリア103は自転しつつ公転し、さらに上定盤101および下定盤102が回転することにより、上定盤101および下定盤102に両面が接触するワーク200は、一方向に偏らずに多方向に移動してワーク200の上下両面を同時に研磨加工しているものとする。
平行平面研磨装置100が研磨動作を開始し、研磨液が供給された状態でキャリア103は自転しつつ公転し、さらに上定盤101および下定盤102が回転することにより、上定盤101および下定盤102に両面が接触するワーク200は、一方向に偏らずに多方向に移動してワーク200の上下両面を同時に研磨加工しているものとする。
このような状況下で定盤形状制御装置10は動作する。
中央処理装置(CPU)36は、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、および、外周用冷媒供給部28を制御して、冷媒を供給するように制御する。この冷媒は内周、中間、外周で同じ温度となるようにしている。
中央処理装置(CPU)36は、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、および、外周用冷媒供給部28を制御して、冷媒を供給するように制御する。この冷媒は内周、中間、外周で同じ温度となるようにしている。
内周用冷媒供給部26は、内周用冷媒供給管29を通じて上定盤内周熱交換室11および下定盤内周熱交換室14へ冷媒を送る。冷媒は、上定盤内周熱交換室11および下定盤内周熱交換室14付近で吸熱する。上定盤内周熱交換室11および下定盤内周熱交換室14を通流した冷媒は、内周用冷媒戻し管32を通じて内周用冷媒槽20へ戻される。
中間用冷媒供給部27は、中間用冷媒供給管30を通じて上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15へ冷媒を送る。冷媒は、上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15付近で吸熱する。上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15を通流した冷媒は、中間用冷媒戻し管33を通じて中間用冷媒槽21へ戻される。
外周用冷媒供給部28は、外周用冷媒供給管31を通じて上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16へ冷媒を送る。冷媒は、上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16付近で吸熱する。上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16を通流した冷媒は、外周用冷媒戻し管34を通じて外周用冷媒槽22へ戻される。
これら内周、中間、外周で冷媒の流量、温度、ミスト比率は初期設定ではいずれも同じとして循環を行う。冷媒の循環はこのようになされる。
これら内周、中間、外周で冷媒の流量、温度、ミスト比率は初期設定ではいずれも同じとして循環を行う。冷媒の循環はこのようになされる。
冷媒の循環と同時に、中央処理装置(CPU)36は、内周センサ17から内周物理信号を、中間センサ18から中間物理信号を、および、外周センサ19から外周物理信号を受信している。これら信号は場所を識別するアドレスデータを含んでおり、容易に場所の特定ができる。中央処理装置(CPU)36は、内周物理信号から内周温度データを、中間物理信号から中間温度データを、および、外周物理信号から外周温度データを読み出し、これらデータを用いて後述するような定盤形状制御処理を行うこととなる。
中央処理装置(CPU)36は、データベースから、最適値として予め設定された物理量である内周温度データ、中間温度データ、および、外周温度データを読み出す。
中央処理装置(CPU)36は、入力された内周温度データと予めデータベースに登録された内周温度データと、を比較して定盤の内周側の熱が上昇しているか否かについて判断する。
中央処理装置(CPU)36は、入力された内周温度データと予めデータベースに登録された内周温度データと、を比較して定盤の内周側の熱が上昇しているか否かについて判断する。
同様に中央処理装置(CPU)36は、入力された中間温度データと予めデータベースに登録された中間温度データと、を比較して定盤の中間側の熱が上昇しているか否かについて判断する。
さらに中央処理装置(CPU)36は、入力された外周温度データと予めデータベースに登録された外周温度データと、を比較して定盤の外周側の熱が上昇しているか否かについて判断する。
データの比較としては、例えば、両者の差分値が所定範囲内にあるか否かについて判定する。
さらに中央処理装置(CPU)36は、入力された外周温度データと予めデータベースに登録された外周温度データと、を比較して定盤の外周側の熱が上昇しているか否かについて判断する。
データの比較としては、例えば、両者の差分値が所定範囲内にあるか否かについて判定する。
中央処理装置(CPU)36は、内周、中間および外周でいずれも熱が上昇していないと判断した場合は、中央処理装置(CPU)36は、この後も、冷媒の流量、温度、ミスト比率を初期の設定のまま維持しつつ、内周、中間、外周で同じ温度を維持するように制御する。この場合、図3(a)で示すように、上定盤101および下定盤102はともに熱膨張がなく、対向する研磨面が平行に維持されている。
一方、熱が上昇して定盤に熱膨張が起こっている箇所があると判断した場合は、熱が上昇している箇所の温度を下げるような制御を行う。説明の具体化のため、例えば、図3(b)で示すように上定盤中間および下定盤中間で研磨面の距離が離れてきたものとする。中央処理装置(CPU)36は、取得した中間温度データと予めデータベースに登録された中間温度データと、を比較して定盤の中間の熱が上昇しているか否かについて判断し、両者の差分値が所定範囲を超えているならば、定盤の中間は、熱が上昇していると判断する。
中央処理装置(CPU)36は、内周と外周とについては冷媒の温度を初期の設定を維持するが、中間については初期の設定温度よりも低くするように中間用冷媒温度調節装置24の温度制御を行う。中間用冷媒温度調節部24は、冷媒の温度を低くする。そしてこのような冷媒を中間用冷媒供給部27が送る。
この後も、中央処理装置(CPU)36は、センサから取得した内周、中間、外周の三カ所の温度データと、内周、中間、外周の三カ所の最適な温度データと、の差分値が所定範囲内にあるか判断しつづけ、中間について所定範囲の上限値を依然超えているならば中間へ送る冷媒の温度を低くした状態を維持する。そして差分値が所定範囲内に収まって中間温度データが最適な中間温度データに近づいたならば、中央処理装置(CPU)36は、冷媒の温度を初期設定温度に戻すように中間用冷媒温度調節部24の温度制御を行う。
このようにして定盤の内周、中間、外周三カ所の温度を同じに維持する。
このようにして定盤の内周、中間、外周三カ所の温度を同じに維持する。
また、他の例として、図3(c)で示すように上定盤内周および下定盤内周で加工面の距離が離れ、また、上定盤外周および下定盤外周で加工面の距離が離れてきたものとする。この場合、中間と比較して、上定盤内周および下定盤内周の温度、および、上定盤外周および下定盤外周の温度を下げるように制御する。
中央処理装置(CPU)36は、中間については冷媒の温度を初期設定の温度に維持するが、内周と外周とについては初期設定の温度よりも低くするように内周用冷媒温度調節部23および外周用冷媒温度調節部25の温度制御を行う。内周用冷媒温度調節部23および外周用冷媒温度調節部25は、冷媒の温度を低くする。そしてこのような冷媒を内周用冷媒供給部26および外周用冷媒供給部28が送る。
この後も、中央処理装置(CPU)36は、センサから取得した内周、中間、外周の三カ所の温度データと、内周、中間、外周の三カ所の最適な温度データと、の差分値が所定範囲内にあるか判断しつづけ、内周および外周について所定範囲の上限値を依然超えているならば内周、外周へ送る冷媒の温度を低くした状態を維持する。そして差分値が所定範囲内に収まって内周温度データが最適な内周温度データに近づいたならば、中央処理装置(CPU)36は、冷媒の温度を初期設定温度に戻すように内周用冷媒温度調節部23の温度制御を行う。同様に外周温度データが最適な外周温度データに近づいたならば、中央処理装置(CPU)36は、冷媒の温度を初期設定温度に戻すように外周用冷媒温度調節部25の温度制御を行う。このようにして定盤の内周、中間、外周三カ所の温度を同じに維持する。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101や下定盤102の全面を同じ温度とするように制御して熱膨張を抑止するため、平行平面研磨装置100の上定盤101および下定盤102を平行平面に維持し、ワーク200は平行平面に研磨されることとなる。本形態の定盤形状制御装置10および平行平面研磨装置100はこのようなものである。
なお、本形態の定盤形状制御装置10では各種の変形形態が可能である。
先の説明では温度制御は冷媒の温度を下降させるものとして説明した。しかしながら、冷媒の流量を増大させて温度を急速に奪うような温度制御としても良い。この場合、中央処理装置(CPU)36が、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28の制御を行うものとし、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28が冷媒の流量を増やす(冷媒の循環速度を上げる)ようにする。このような温度制御を行っても良い。
先の説明では温度制御は冷媒の温度を下降させるものとして説明した。しかしながら、冷媒の流量を増大させて温度を急速に奪うような温度制御としても良い。この場合、中央処理装置(CPU)36が、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28の制御を行うものとし、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28が冷媒の流量を増やす(冷媒の循環速度を上げる)ようにする。このような温度制御を行っても良い。
また、冷媒がミストの場合、空気と水の比率において、冷却効果が高い水の比率を大きくすることでも温度を下げる制御が可能となる。この場合、中央処理装置(CPU)36が、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28の制御を行うものとし、内周用冷媒供給部26、中間用冷媒供給部27、外周用冷媒供給部28が空気を減らして(または水を増やして)ミストの混合比を調整する。このような温度制御を行っても良い。
また、物理量も各種の選択が可能である。
先の説明では物理量は温度であるものとして説明した。しかしながら定盤形状を直接測定するようにし、物理量を上定盤の歪み量であるとしても良い。この場合も、無線通信により回転する上定盤101からのデータ収集が可能となる。
先の説明では物理量は温度であるものとして説明した。しかしながら定盤形状を直接測定するようにし、物理量を上定盤の歪み量であるとしても良い。この場合も、無線通信により回転する上定盤101からのデータ収集が可能となる。
内周センサ17は、ひずみゲージ等であり、上定盤内周熱交換室11および下定盤内周熱交換室14付近にある上定盤101の歪みを検出する。ここに上定盤101の内周の歪み量を計測することで下定盤102の内周については同じような歪み量があるとみなしている。内周センサ17は、内周であることを示す内周アドレスデータと内周歪み量データとを含む内周物理信号を無線送信する。
中間センサ18は、ひずみゲージ等であり、上定盤中間熱交換室12および下定盤中間熱交換室15付近にある上定盤101の歪みを検出する。ここに上定盤101の中間の歪み量を計測することで下定盤102の中間については同じような歪み量があるとみなしている。中間センサ17は、中間であることを示す中間アドレスデータと中間歪み量データとを含む中間物理信号を無線送信する。
外周センサ19は、ひずみゲージ等であり、上定盤外周熱交換室13および下定盤外周熱交換室16付近にある上定盤101の歪みを検出する。ここに上定盤101の外周の歪み量を計測することで下定盤102の外周については同じような歪み量があるとみなしている。外周センサ17は、外周であることを示す外周アドレスデータと外周歪み量データとを含む外周物理信号を無線送信する。
中央処理装置(CPU)36は、内周物理信号から内周歪み量データを、中間物理信号から中間歪み量データを、および、外周物理信号から外周歪み量データを読み出す。また、中央処理装置(CPU)36は、データベースから、最適値として予め設定された物理量であって許容される歪み量の上限値を表す内周歪み量データ、中間歪み量データ、および、外周歪み量データをそれぞれ読み出す。
この場合、中央処理装置(CPU)36は、歪み量が大きくなるにつれて熱膨張が大きくなっているものと判断する。すなわち、検出された内周歪み量データとデータベースの内周歪み量データとを比較して上限値を超えて内周の歪み量が大きくなっているならば内周で熱膨張が大きくなっていると、検出された中間歪み量データとデータベースの中間歪み量データとを比較して上限値を超えて中間の歪み量が大きくなっているならば中間で熱膨張が大きくなっていると、また、検出された外周歪み量データとデータベースの外周歪み量データとを比較して上限値を超えて外周の歪み量が大きくなっているならば外周で熱膨張が大きくなっているとそれぞれ判断する。
データベースに内周、中間、外周についての許容範囲の上限値である歪み量をそれぞれ登録しておき、歪み量が許容範囲の上限値を超える箇所がある場合には、中央処理装置(CPU)36が当該箇所に対して上記のように温度を下げる温度制御を開始する。そして、温度制御の効果がでて歪みが許容範囲の上限値を下回るようになった場合には、中央処理装置(CPU)36は、温度を下げる温度制御を終了した後に温度制御を初期設定に戻し、以後はこの初期設定温度を維持するよう制御する。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102を平行平面に制御するようにしても良い。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102を平行平面に制御するようにしても良い。
また、熱膨張があったときに上定盤101から下定盤102までの距離が変化することに着目し、物理量を上定盤101から下定盤102までの離間距離としても良い。
内周センサ17は、渦電流センサ等であり、上定盤内周熱交換室11付近の上定盤101(詳しくは内周センサ17の先端)から下定盤内周熱交換室14付近の下定盤102までの距離を検出する。ここに離間距離が変化した場合は上定盤101の内周と下定盤102の内周とでは熱膨張が起こっているとみなしている。内周センサ17は、内周であることを示す内周アドレスデータと内周距離データとを含む内周物理信号を無線送信する。
内周センサ17は、渦電流センサ等であり、上定盤内周熱交換室11付近の上定盤101(詳しくは内周センサ17の先端)から下定盤内周熱交換室14付近の下定盤102までの距離を検出する。ここに離間距離が変化した場合は上定盤101の内周と下定盤102の内周とでは熱膨張が起こっているとみなしている。内周センサ17は、内周であることを示す内周アドレスデータと内周距離データとを含む内周物理信号を無線送信する。
中間センサ18は、渦電流センサ等であり、上定盤中間熱交換室12付近の上定盤101(詳しくは中間センサ18の先端)から下定盤中間熱交換室15付近の下定盤102までの距離を検出する。ここに離間距離が変化した場合は上定盤101の中間と下定盤102の中間とでは熱膨張が起こっているとみなしている。内周センサ17は、中間であることを示す中間アドレスデータと中間距離データとを含む中間物理信号を無線送信する。
外周センサ19は、渦電流センサ等であり、上定盤外周熱交換室13付近の上定盤101(詳しくは外周センサ19の先端)から下定盤外周熱交換室16付近の下定盤102までの距離を検出する。ここに離間距離が変化した場合は上定盤101の外周と下定盤102の外周とでは熱膨張が起こっているとみなしている。外周センサ19は、外周であることを示す外周アドレスデータと外周距離データとを含む外周物理信号を無線送信する。
中央処理装置(CPU)36は、内周物理信号から内周距離データを、中間物理信号から中間距離データを、および、外周物理信号から外周距離データを読み出す。また、中央処理装置(CPU)36は、場所別に登録された最適な温度データをデータベースから、最適値として予め設定された物理量であって適正な距離を表す内周距離データ、中間距離データ、および、外周距離データを読み出す。
この場合、中央処理装置(CPU)36は、離間距離が大きくなるにつれて熱膨張が大きくなっているものと判断する。すなわち、検出された内周距離データとデータベースの内周距離データとを比較して内周の離間距離が大きくなっているならば内周で熱膨張が大きくなっていると、検出された中間距離データとデータベースの中間距離データとを比較して中間の離間距離が大きくなっているならば中間で熱膨張が大きくなっていると、また、検出された外周距離データとデータベースの外周距離データとを比較して外周の離間距離が大きくなっているならば外周で熱膨張が大きくなっているとそれぞれ判断する。
データベースに内周、中間、外周についての許容範囲の上限値である離間距離をそれぞれ登録しておき、離間距離が許容範囲の上限値を超える箇所がある場合には、中央処理装置(CPU)36が当該箇所に対して上記のような冷却制御を開始する。そして、温度制御の結果、離間距離が許容範囲の上限値を下回るようになった場合には、中央処理装置(CPU)36は、温度を下げる温度制御を終了した後に温度制御を初期設定に戻し、以後はこの初期設定温度を維持するよう制御する。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102とを平行平面に制御するようにしても良い。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102とを平行平面に制御するようにしても良い。
また、上記の温度、歪み、距離のうちの二個、または三個を組み合わせた物理量としても良い。例えば、温度と歪み量とを併用する手法も考えられる。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102とを平行平面に制御するようにしても良い。
このようにして、定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102とを平行平面に制御するようにしても良い。
また、中間で一個の中間熱交換室があるものとして説明したが、複数個の中間熱交換室があるものとしても良い。一個の上定盤内周熱交換室11、複数個の上定盤中間熱交換室12、一個の上定盤外周熱交換室13、一個の下定盤内周熱交換室14、複数個の下定盤中間熱交換室15、一個の下定盤外周熱交換室16があり、複数個の上定盤中間熱交換室12および複数個の下定盤中間熱交換室15に中間冷媒循環部が取り付けられて、温度制御を行うようにしても良い。
また、一の熱交換室に一の冷媒循環部を対応させるようにしてより精度の高い温度制御を行うようにしても良い。具体的には、上定盤101や下定盤102に形成される6個の熱交換室に対応させて、冷媒槽、冷媒温度調節装置、冷媒供給調整弁、冷媒供給管、冷媒戻し管からなる冷媒循環部を6個設け、熱交換室の周囲にそれぞれ6個のセンサを配置する。これにより、上定盤内周熱交換室11、上定盤中間熱交換室12、上定盤外周熱交換室13、下定盤内周熱交換室14、下定盤中間熱交換室15、下定盤外周熱交換室16付近の温度を独立して温度制御する。
例えば、図3(d)のように上定盤中間だけ熱膨張を起こすような場合、上定盤中間熱交換室12を通流する冷媒のみ温度を下げたりミスト混合比を調整することで、上定盤中間の温度を下げることができる。
また、図3(e)のように上定盤内周および上定盤外周が熱膨張を起こすような場合、上定盤内周熱交換室11および上定盤外周熱交換室13を通流する冷媒のみ温度を下げたりミスト混合比を調整することで、上定盤中間の温度を下げることができる。
また、図3(e)のように上定盤内周および上定盤外周が熱膨張を起こすような場合、上定盤内周熱交換室11および上定盤外周熱交換室13を通流する冷媒のみ温度を下げたりミスト混合比を調整することで、上定盤中間の温度を下げることができる。
このように定盤形状制御装置10が上定盤101および下定盤102を平行にしつつ平行平面研磨装置100は、上定盤101の下降後に太陽歯車104および内歯車105が適切な回転比で回転駆動されて、キャリヤ103は、公転方向を一定にした状態で、自転しつつ公転する。
したがって、上定盤101および下定盤102に両面が接触するワーク200は、図示しない荷重調整機構により適正荷重が付与された上定盤101としており、このような状態で、上定盤101および下定盤102の反対方向の回転とキャリヤ103の自転・公転とにより、一方向に偏らずに多方向に移動する。この状態で研磨液が供給されてワーク200の上下両面を同時に研磨加工し、ワーク200を平行且つ平面とする。
以上、本形態の平面加工装置100について説明した。
したがって、上定盤101および下定盤102に両面が接触するワーク200は、図示しない荷重調整機構により適正荷重が付与された上定盤101としており、このような状態で、上定盤101および下定盤102の反対方向の回転とキャリヤ103の自転・公転とにより、一方向に偏らずに多方向に移動する。この状態で研磨液が供給されてワーク200の上下両面を同時に研磨加工し、ワーク200を平行且つ平面とする。
以上、本形態の平面加工装置100について説明した。
本形態では平面加工装置として4wayの平行平面研磨装置に適用したため、上下の研磨面が平行を維持して精度の高い平行平面を形成する。しかしながら、平行平面研磨装置に限定する趣旨ではなく定盤を用いる各種の平面加工装置に適用することができる。例えば、本形態では上定盤101と下定盤102とがある平面加工装置を想定して説明したが、このような構成に限定する趣旨ではなく、例えば、上定盤101のみ、下定盤102のみ、という平面加工装置に適用しても良い。
続いて他の形態について説明する。先に説明した形態では、内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を平面にするような物理量を設定して、上定盤および下定盤の平面度を上げるように制御するものとして説明した。しかしながら、内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を凹面または凸面という曲面にするような物理量を設定して、上定盤および下定盤を曲面状に制御するようにしても良い。例えば、CMP研磨装置のように上定盤を円板とし、この上定盤の全面にワークが接して研磨する場合の適用が考えられる。
ワークの上側に凸面となる曲面を形成したい場合、図3(d)で示すように、内周、外周および中間の所定の物理量が上定盤を所定の凹面にするような物理量を設定しておけば良い。
また、ワークの上側に凹面となる曲面を形成したい場合、図3(e)で示すように、内周、外周および中間の所定の物理量が上定盤を所定の凸面にするような物理量を設定しておけば良い。
さらにまた、加工前のワークの片側に凹面となる曲面があるような場合であって加工後には両面を平行平面に形成したいとき、まず、上定盤および下定盤を図3(d)で示すような形状とした上で粗加工を行い、しかる後に上定盤および下定盤を図3(a)で示すような形状として精密研磨加工を行う。
これらのような加工を行うことで能率良く希望の形状にワークを加工できる。
また、ワークの上側に凹面となる曲面を形成したい場合、図3(e)で示すように、内周、外周および中間の所定の物理量が上定盤を所定の凸面にするような物理量を設定しておけば良い。
さらにまた、加工前のワークの片側に凹面となる曲面があるような場合であって加工後には両面を平行平面に形成したいとき、まず、上定盤および下定盤を図3(d)で示すような形状とした上で粗加工を行い、しかる後に上定盤および下定盤を図3(a)で示すような形状として精密研磨加工を行う。
これらのような加工を行うことで能率良く希望の形状にワークを加工できる。
以上説明したような本発明の平面加工装置によれば、
1)加工の進行により発生する熱のために時々刻々や変化する上定盤101や下定盤102の形状に応じて所望の平面や曲面という最適な形状に保つことが可能となる、
2)実験等により最適な平行平面や曲面を表す温度分布や定盤形状のデータをデータベースに収めておき、加工時にこの登録したデータを維持するように定盤を冷却する温度制御を行えば作業者の習熟度によらず、所望の平行平面や曲面という高精度な加工が可能になる、
3)データの授受に無線通信を用いることにより回転する上定盤101や下定盤102から容易にデータ収集することが可能となる、
という効果が見込める。
その結果、上定盤101および下定盤102の変形については、上定盤101および下定盤102のワーク研磨面を所望の平面や曲面に高精度に維持でき、ワークも所望の平面や曲面となるように高精度に加工できる。
1)加工の進行により発生する熱のために時々刻々や変化する上定盤101や下定盤102の形状に応じて所望の平面や曲面という最適な形状に保つことが可能となる、
2)実験等により最適な平行平面や曲面を表す温度分布や定盤形状のデータをデータベースに収めておき、加工時にこの登録したデータを維持するように定盤を冷却する温度制御を行えば作業者の習熟度によらず、所望の平行平面や曲面という高精度な加工が可能になる、
3)データの授受に無線通信を用いることにより回転する上定盤101や下定盤102から容易にデータ収集することが可能となる、
という効果が見込める。
その結果、上定盤101および下定盤102の変形については、上定盤101および下定盤102のワーク研磨面を所望の平面や曲面に高精度に維持でき、ワークも所望の平面や曲面となるように高精度に加工できる。
10:定盤形状制御装置
11:上定盤内周熱交換室
12:上定盤中間熱交換室
13:上定盤外周熱交換室
14:下定盤内周熱交換室
15:下定盤中間熱交換室
16:下定盤外周熱交換室
17:内周センサ
18:中間センサ
19:外周センサ
20:内周用冷媒槽
21:中間用冷媒槽
22:外周用冷媒槽
23:内周用冷媒温度調節部
24:中間用冷媒温度調節部
25:外周用冷媒温度調節部
26:内周用冷媒供給部
27:中間用冷媒供給部
28:外周用冷媒供給部
29:内周用冷媒供給管
30:中間用冷媒供給管
31:外周用冷媒供給管
32:内周用冷媒戻し管
33:中間用冷媒戻し管
34:外周用冷媒戻し管
35:受信部
36:中央処理装置(CPU)
37:データベース(DB)
38:制御盤
100:平面加工装置
101:上定盤
102:下定盤
103:キャリア
104:太陽歯車
105:内歯車
106:中心軸
107:大歯車
108:小歯車
109:上定盤減速機
110:上定盤電動機
111:下定盤回動体
112:大歯車
113:小歯車
114:下定盤減速機
115:下定盤電動機
116:太陽歯車回動体
117:大歯車
118:小歯車
119:太陽歯車減速機
120:太陽歯車電動機
121:内歯車回動体
122:大歯車
123:小歯車
124:内歯車減速機
125:内歯車電動機
200 :ワーク
11:上定盤内周熱交換室
12:上定盤中間熱交換室
13:上定盤外周熱交換室
14:下定盤内周熱交換室
15:下定盤中間熱交換室
16:下定盤外周熱交換室
17:内周センサ
18:中間センサ
19:外周センサ
20:内周用冷媒槽
21:中間用冷媒槽
22:外周用冷媒槽
23:内周用冷媒温度調節部
24:中間用冷媒温度調節部
25:外周用冷媒温度調節部
26:内周用冷媒供給部
27:中間用冷媒供給部
28:外周用冷媒供給部
29:内周用冷媒供給管
30:中間用冷媒供給管
31:外周用冷媒供給管
32:内周用冷媒戻し管
33:中間用冷媒戻し管
34:外周用冷媒戻し管
35:受信部
36:中央処理装置(CPU)
37:データベース(DB)
38:制御盤
100:平面加工装置
101:上定盤
102:下定盤
103:キャリア
104:太陽歯車
105:内歯車
106:中心軸
107:大歯車
108:小歯車
109:上定盤減速機
110:上定盤電動機
111:下定盤回動体
112:大歯車
113:小歯車
114:下定盤減速機
115:下定盤電動機
116:太陽歯車回動体
117:大歯車
118:小歯車
119:太陽歯車減速機
120:太陽歯車電動機
121:内歯車回動体
122:大歯車
123:小歯車
124:内歯車減速機
125:内歯車電動機
200 :ワーク
Claims (10)
- 円状または環状に形成される定盤の形状を制御する定盤形状制御装置であって、
定盤の内部であって内周側に環状に形成される内周熱交換室と、
内周熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する内周センサと、
内周熱交換室に冷媒を循環させる内周冷媒循環部と、
定盤の内部であって外周側に環状に形成される外周熱交換室と、
外周熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する外周センサと、
外周熱交換室に冷媒を循環させる外周冷媒循環部と、
定盤の内部であって内周熱交換室および外周熱交換室の間に環状に形成される一または複数の中間熱交換室と、
中間熱交換室付近の定盤についての物理量を検出して無線送信する一または複数の中間センサと、
一または複数の中間熱交換室に冷媒を循環させる一または複数の中間冷媒循環部と、
内周センサ、外周センサおよび中間センサから無線送信された物理量をそれぞれ入力する手段と、入力された内周、外周および中間の物理量と予めデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量とを比較する手段と、内周、外周および中間の物理量がデータベースに登録された内周、外周および中間の所定の物理量に近づくように内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部を制御する制御手段と、を有する駆動制御装置と、
を備えることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれ定盤の温度であることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれ定盤の歪み量であることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の物理量はそれぞれセンサから定盤までの長さであることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の流量の増減を制御することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の温度の昇降を制御することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
前記冷媒は、液体のみの冷媒、気体のみの冷媒、または、液体と気体とを混合したミスト状態の冷媒であり、
前記駆動制御装置の制御手段は、内周冷媒循環部、外周冷媒循環部および中間冷媒循環部が循環させる冷媒の液体と気体との混合量を調節することで内周、外周および中間の物理量が所定の物理量に近づくように制御する手段であることを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を平面にするような物理量を設定することを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の定盤形状制御装置において、
内周、外周および中間の所定の物理量が定盤を曲面にするような物理量を設定することを特徴とする定盤形状制御装置。 - 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の定盤形状制御装置が設置される平面加工装置であって、
前記定盤は上側の上定盤と下側の下定盤であり、水平面内に組み込まれた太陽歯車と内歯車との間に、複数個のキャリアを等間隔に配置させて被加工物であるワークを挿入した後、上定盤を下降させて下定盤とで挟み込んだ状態で、研磨剤を供給しつつキャリアを自転及び公転させる遊星運動と上定盤および下定盤の相対的な回転運動とを同時に行ってワークを上下面で研磨することを特徴とする平面加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007077182A JP2008229828A (ja) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 定盤形状制御装置および平面加工装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011114658A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | ニッタ・ハース株式会社 | 研磨装置、研磨パッドおよび研磨情報管理システム |
JP2014220297A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 信越半導体株式会社 | ウェーハの面取り加工装置及びウェーハの面取り加工方法 |
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KR20160014957A (ko) * | 2014-07-30 | 2016-02-12 | 주식회사 엘지실트론 | 웨이퍼 연마 장치 |
-
2007
- 2007-03-23 JP JP2007077182A patent/JP2008229828A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101597209B1 (ko) | 2014-07-30 | 2016-02-24 | 주식회사 엘지실트론 | 웨이퍼 연마 장치 |
JP2016032862A (ja) * | 2014-07-30 | 2016-03-10 | エルジー・シルトロン・インコーポレーテッド | ウエハー研磨装置 |
CN105415164A (zh) * | 2014-07-30 | 2016-03-23 | Lg矽得荣株式会社 | 晶片抛光设备 |
US9724800B2 (en) | 2014-07-30 | 2017-08-08 | Lg Siltron Incorporated | Wafer polishing apparatus |
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