JP2011000644A - 平面研磨装置およびワーク取り外し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工が終了して上定盤を上昇させる際に、短時間にワークを上定盤から確実に離す平面研磨装置およびワーク取り外し方法を提供する。
【解決手段】上定盤回転昇降駆動部が上定盤１４を傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替える支持切替部を設け、上定盤１４が回転研磨するときの支持切替部は上定盤１４を傾斜自在支持としてワーク１５に倣うようにし、また、上定盤１４が上昇するときの支持切替部は上定盤回転昇降駆動部に対して上定盤１４を固定してワーク１５に対して略平行を維持しつつ全てのワークにおいて僅かな距離だけ隙間を空けるように上昇させ、下定盤を回転させて負圧により吸引してワークを引き離す平面研磨装置およびワーク取り外し方法とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコン、ガラス、金属その他種々のワークの両面に研磨加工を行う装置であって、特に上定盤にワークを付着させることなく取り外す平面研磨装置、および、上定盤にワークを付着させることなく取り外すワーク取り外し方法に関する。

水晶、シリコンウエハ等のワーク（以下、単にワークという）に対して研磨加工を行う従来技術として、例えば、平面研磨装置が知られている。図６は従来技術の平面研磨装置の説明図である。この図６でも示すように、平面研磨装置であるラッピング装置あるいはポリッシング装置は、共通軸の回りを回転自在に支持される円盤状の上定盤１４および下定盤１８と、これら上定盤１４および下定盤１８の外周側に配設されたインターナルギア１７および内周側に配設されたサンギア１９と、下定盤１８上に円周方向に等間隔で配設されてインターナルギア１７およびサンギア１９に噛合する複数のワークキャリア１６とを有し、各ワークキャリア１６のワーク保持孔に保持されたワーク１５を上定盤１４と下定盤１８との間に挟み込み、各ワークキャリア１６を遊星運動させながら上定盤１４および下定盤１８を互いに逆方向に回転させてワーク１５の両面の研磨加工を行い、研磨終了後、上定盤１４を上昇させてワーク１５を取り出すようになっている。

ところが、研磨工程終了後に上定盤１４を上昇させるとき、多数のワーク１５のうちの幾つかは上定盤１４の研磨面に貼り付いたまま上昇することがある。このように上定盤１４に付着したワーク１５は上定盤１４の上昇中や上昇終了後に落下して傷がついたり、最悪の場合には破損して破片が飛散するおそれもある。
さらに、加工後のワーク１５を取り出すときに本来あるところにワーク１５がないためワーク１５の履歴管理に支障をきたすおそれもある。

そこで、このような上定盤へのワーク付着という問題を解決する一例として、特許文献１（特開昭５５−４８５７４号公報，発明の名称「ポリツシング方法」）に記載のような先行技術が開示されている。この特許文献１に記載のポリツシング方法は、研磨工程の終了と同時に定盤間にワークの厚みよりわずかに大きい間隙を形成すると共に、この間隙内に液体を供給して液層を作り、一定時間の経過後に上定盤を上昇させて研磨後のワークを取り出す、というものである。

また、上定盤へのワーク付着という問題を解決する他の例として、例えば特許文献２（実開昭５９−１０９４４６号公報，発明の名称「両面加工装置」）に記載のような先行技術も開示されている。この特許文献２に記載の両面加工装置は、上定盤の研磨面から押出しロッドを突出させてワークを上定盤面から離間させる、というものである。

特開昭５５−４８５７４号公報 実開昭５９−１０９４４６号公報

図６に示した平面研磨装置では、その機械的構造により加工後のワークが上定盤１４に貼り付いてしまうという問題があった。この従来技術の平面研磨装置の上定盤１４の取り付け構造として、図示しないが、昇降用シリンダと、この昇降用シリンダの下側と連結する支持ロッドと、この支持ロッドの下端に設けられる調芯軸受と、により上定盤１４が取り付けられる。この調芯軸受により上定盤１４を傾動自在とし、上定盤１４がワーク１５を挟み込んで研磨加工を行う場合に、これら各ワーク１５の面に上定盤１４の研磨面が倣うように配慮している。

この場合、上定盤１４の研磨面と複数ある各ワーク１５との貼り付き力が不均一であることが多く、加工終了後に上定盤１４を上昇させるときワーク１５からの力が不均一に働いて上定盤１４の姿勢を平行に維持した状態で上昇させることは難しく、図７（ａ）にも示すように、特に上昇当初では上定盤１４が傾斜し、Ａ位置やＢ位置（図６や図７（ａ）参照）では高さが異なることが多い。このような問題は特許文献１に記載の従来技術のポリッシング方法で用いる平面研磨装置でも同様の問題を有するものであった。

そして、特許文献１のように研磨工程の終了と同時に定盤間にワークの厚みよりわずかに大きい間隙を形成すると共に、この間隙内に液体を供給して液層を作り、一定時間の経過後に上定盤を上昇させて研磨後のワークを取り出す方法を採用したとしても、上記のように上定盤１４が傾斜した上に、さらにワーク厚さが小さいという条件が加わった場合には、Ａ位置では、図７（ｂ）で示すように、上定盤１４とワーク１５との間の隙間や下定盤１８とワーク１５との間の隙間が小さすぎることから液層が形成できずに貼り付いたままで自然落下しないという問題があった。

また、図７（ｃ）に示すように、Ｂ位置ではワーク厚さよりも下定盤１８とワーク１５との間の隙間が過大に大きいことから隙間で形成される液層も大きくなり、液層による負圧が発生せずに自然落下しないという問題があった。
また、図７（ｄ）に示すように、Ｂ位置で液層が形成できたとしてもワークキャリア１６の上面よりもワーク１５の下面が高い位置にあるときに、ワーク保持孔よりも上側に位置するワーク１５が上定盤１４の傾斜により貼り付いたまま横滑りして正規の位置にて回収できない（自動化システムでは回収が不可となる）などの問題があった。
さらに、上下定盤間の隙間に液層を形成してワークを自然落下させる方法であるため、上記のような問題が発生するとタクトタイムが長くなって、生産量が低下するという問題もあった。

また、特許文献２に記載の従来技術の両面加工装置では加工終了後に上定盤から押出しロッドを張り出させてワークを上定盤面から離間させるというものであるが、ワーク面に対して棒状の部材を接触させて貼り付き状態を解消するため、ワーク面に対して様々な負荷が作用することになり、場合によっては損傷が生じるなどの問題があった。また、大掛かりな装置の改造が必要となるため大きなコストアップになるという問題もあった。

そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工が終了して上定盤を上昇させる際に、短時間のうちにワークを上定盤から確実に離すことができる平面研磨装置およびワーク取り外し方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る平面研磨装置は、
上定盤回転昇降駆動部により上定盤が回転駆動および昇降駆動され、下定盤回転駆動部により下定盤が回転駆動され、サンギア回転駆動部によりサンギアが回転駆動され、インターナルギア回転駆動部によりインターナルギアが回転駆動されるようになされており、外周に歯面を形成するとともに複数個のワーク保持孔を設けたワークキャリアを、水平面内に配置されたサンギアとインターナルギアとの間に複数個噛み合わせておき、このワーク保持孔に挿入されたワークの表裏両面を下定盤と上定盤との間に挟み込んだ状態で、サンギアとインターナルギアとを回転させてワークキャリアを遊星運動させるとともに、上定盤と下定盤とをワークキャリアに対して相対的に回転させてワークをラッピングまたはポリッシングする遊星歯車方式の平面研磨装置において、
前記上定盤と前記上定盤回転昇降駆動部との間に介在して設けられ、前記上定盤回転昇降駆動部が前記上定盤を傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替える支持切替部を備え、
前記上定盤が回転研磨するときの前記支持切替部は前記上定盤を傾斜自在支持としてワークに倣うようにし、また、前記上定盤が上昇するときの前記支持切替部は前記上定盤回転昇降駆動部に対して前記上定盤を固定してワークに対して略平行を維持しつつ上昇することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る平面研磨装置は、
請求項１に記載の平面研磨装置において、
前記上定盤回転昇降駆動部は、
回転駆動および昇降駆動がなされる上定盤支持ロッドと、
を有し、
前記支持切替部は、
前記上定盤支持ロッドの下側の先端に設けられる調芯軸受と、
前記調芯軸受により傾動自在になされた上定盤吊り上げ部と、
前記上定盤支持ロッドに固定されるロッド側固定部と、
前記上定盤吊り上げ部に固定される吊り上げ部側固定部と、
を有し、
前記ロッド側固定部と前記吊り上げ部側固定部とが機械的に連結あるいは離間することにより、前記ロッド側固定部に対して前記吊り上げ部側固定部を傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替えることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る平面研磨装置は、
請求項２に記載の平面研磨装置において、
前記支持切替部の前記ロッド側固定部は、
前記上定盤を支持する前記昇降シリンダロッドの先端部付近から円周方向外側へ張り出したレベルリングと、
上下面にそれぞれ有するテーパ部が内周側へ向かうように、前記レベルリングに配設されるストッパコーンと、
を有し、
前記支持切替部の前記吊り上げ部側固定部は、
前記ストッパコーンに対応する位置に外周側へ向けて配設した直動シリンダと、
前記直動シリンダの可動軸の移動方向と平行に直動するようになされ、前記ストッパコーンと対向する面にテーパ部を有する上下２個の可動フックと、
前記上下２個の可動フックを外周側へ付勢するスプリングと、
を有し、
前記支持切替部は、前記直動シリンダの可動軸を伸長させることにより、前記上下２個の可動フックがそれぞれ前記ストッパコーンの上下のテーパ部に面接触して嵌合し、前記ロッド側固定部に対して前記上定盤吊り上げ部および前記上定盤の姿勢を保持することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る平面研磨装置は、
請求項３に記載の平面研磨装置において、
前記支持切替部の前記吊り上げ部側固定部は、前記上定盤吊り上げ部に前記上定盤の中心軸周りで等角度にｎ個（ｎは少なくとも３以上）配設され、
前記ロッド側固定部の前記ストッパコーンは、前記レベルリングに前記上定盤支持ロッドの中心軸周りで等角度にｎ個配設されることを特徴とする。

本発明の請求項５に係るワーク取り外し方法は、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の平面研磨装置におけるワーク取り外し方法であって、
加工終了後、スラリーの供給を停止し、
前記上定盤、前記下定盤、前記インターナルギアおよび前記サンギアの回転を停止し、
前記支持切替部を作動させて前記上定盤の姿勢を保持し、
前記上定盤を前記ワークキャリア厚さより小さい量だけ上昇させ、
前記下定盤を一定時間低速で回転させて流動するスラリーからの負圧により上定盤に付着するワークを離脱させ、
前記上定盤を上限まで上昇させ、
ワークを回収することを特徴とする。

本発明によれば、加工が終了して上定盤を上昇させる際に、短時間のうちにワークを上定盤から確実に離す平面研磨装置およびワーク取り外し方法を提供することができる。

本発明を実施するための形態の平面研磨装置の要部断面図である。 支持切替部を説明するＡ−Ａ線断面図である。 支持切替部を説明する説明図であり、図３（ａ）は横断面図、図３（ｂ）は支持切替部単体のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は支持切替部単体のＣ−Ｃ線断面図である。 支持切替部による着脱動作を表す説明図であり、図４（ａ）は傾斜自在支持状態の説明図、図４（ｂ）は固定途中状態の説明図、図４（ｃ）は固定支持状態の説明図である。 上定盤に貼り付いたワークを剥離させる手順を表す説明図であり、図５（ａ）は支持切替部を作動させて固定支持状態の上定盤を示す説明図、図５（ｂ）はＡ位置（Ｂ位置）でのワーク剥離前の状態の説明図、図５（ｃ）はＡ位置（Ｂ位置）でのワーク剥離後の説明図である。 従来技術の平面研磨装置の説明図である。 平面研磨装置の上定盤傾斜時の挙動を説明する説明図であり、図７（ａ）は上定盤傾斜時の全体側面図を示す説明図、図７（ｂ）はＡ位置でのワーク状態を示す説明図、図７（ｃ）はＢ位置でのワーク状態を示す説明図、図７（ｄ）はＢ位置でのワーク剥離後の状態を示す説明図である。

続いて、本発明を実施するための形態について図を参照しつつ以下に説明する。まず、平面研磨装置１００の全体構造について図１，図２，図３を参照しつつ説明する。平面研磨装置１００は、ロータリジョイント１、上定盤昇降シリンダ２、シリンダロック機構３、上定盤駆動ギア４、ヘッド５、クイル締結プレート６、クイル７、上定盤支持ロッド８、調芯軸受９、吊り上げ部側固定部１０（図１中で点線で囲まれる装置である）、パウダリング１１、スラリー供給ホース１２、スラリー供給穴１３、上定盤１４、ワーク１５、ワークキャリア１６、インターナルギア１７、下定盤１８、サンギア１９、インターナルギア駆動軸２０、下定盤駆動軸２１、サンギア駆動軸２２、下定盤支持部２３、上定盤吊り上げ部２４、ロッド側固定部２５、前進用エア流路２６、後退用エア流路２７を備える。

平面研磨装置１００では上定盤回転昇降駆動部により上定盤１４が回転駆動および昇降駆動される。この上定盤回転昇降駆動部とは、詳しくはロータリジョイント１、上定盤昇降シリンダ２、シリンダロック機構３、上定盤駆動ギア４、ヘッド５、クイル締結プレート６、クイル７、上定盤支持ロッド８、パウダリング１１、スラリー供給ホース１２、前進用エア流路２６、後退用エア流路２７を有するものである。

また、平面研磨装置１００では下定盤駆動部により下定盤支持部２３とともに下定盤１８が回転駆動される。この下定盤駆動部は、下定盤駆動軸２１、下定盤支持部２３、下定盤駆動軸２１を駆動する図示しない駆動源を有するものである。

また、平面研磨装置１００ではサンギア回転駆動部によりサンギア１９が回転駆動される。このサンギア回転駆動部は、サンギア駆動軸２２、サンギア駆動軸２２を駆動する図示しない駆動源を有するものである。

また、平面研磨装置１００ではインターナルギア回転駆動部によりインターナルギア１７が回転駆動される。このインターナルギア回転駆動部は、インターナルギア駆動軸２０、インターナルギア駆動軸２０を駆動する図示しない駆動源を有するものである。

また、平面研磨装置１００の支持切替部は、上定盤１４と上定盤回転昇降駆動部との間に介在して設けられ、上定盤１４を傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替える、というものである。この支持切替部では、上定盤回転昇降駆動部が有する上定盤支持ロッド８の下側の先端に設けられる調芯軸受９と、調芯軸受９により傾動自在になされた円板状の上定盤吊り上げ部２４と、上定盤支持ロッド８に固定されるロッド側固定部２５と、上定盤吊り上げ部２４に固定されている吊り上げ部側固定部１０と、を有し、ロッド側固定部２５と吊り上げ部側固定部１０とが連結あるいは離間して傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替える。

そして、支持切替部の吊り上げ部側固定部１０は、図３に示すように、シリンダ１０ａ、ブロック１０ｂ、スプリング受け１０ｃ、上側押え板１０ｄ、下側押え板１０ｅ、上側可動フック１０ｆ、下側可動フック１０ｇ、連結軸１０ｈ、押さえ板１０ｉ、スプリング１０ｊを備える。
また、支持切替部のロッド側固定部２５は、レベルリング２５ａ、ストッパコーン２５ｂを備える。

続いて本発明の特徴をなす支持切替部について詳細に説明する。まず、吊り上げ部側固定部１０の詳細について説明する。図３（ａ）に示すように、シリンダ１０ａには、前進用エア流路２６および後退用エア流路２７がそれぞれ接続されている。前進用エア流路２６からエアが供給されるとシリンダ１０ａの可動軸とともに連結軸１０ｈ・押さえ板１０ｉが半径方向外周側（ストッパコーン側）へ移動する。また、後退用エア流路２７からエアが供給されるとシリンダ１０ａの可動軸とともに連結軸１０ｈ・押さえ板１０ｉが半径方向内周側（上定盤支持ロッド側）へ移動する。

ブロック１０ｂと上側押え板１０ｄと下側押え板１０ｅはそれぞれ連結して箱形構造を形成しており、上定盤吊り上げ部２４に固定されている。さらにシリンダ１０ａはブロック１０ｂに固定されており、可動軸の先端に連結軸１０ｈを連結している。スプリング受け１０ｃにはスプリング１０ｊが配置される。図３（ｂ）に示すように、上側２個および下側２個の計４個のスプリング１０ｊが配置される。上側の２個のスプリング１０ｊは上側可動フック１０ｆを半径方向外周側（ストッパコーン側）へ付勢している。上側可動フック１０ｆはブロック１０ｂ、上側押え板１０ｄおよび連結軸１０ｈにより箱形に構成された内部にあり、半径方向外周側（ストッパコーン側）の水平方向へ移動するように誘導される。また、上側可動フック１０ｆは押さえ板１０ｉに常時当接して上側可動フック１０ｆの半径方向の位置が決定される。同様に、下側の２個のスプリング１０ｊは下側可動フック１０ｇを半径方向外周側（ストッパコーン側）へ付勢している。下側可動フック１０ｇはブロック１０ｂ、下側押え板１０ｅおよび連結軸１０ｈにより箱形に構成された内部にあり、半径方向外周側（ストッパコーン側）の水平方向へ移動するように誘導される。また、下側可動フック１０ｇは押さえ板１０ｉに常時当接して下側可動フック１０ｇの半径方向の位置が決定される。

このような吊り上げ部側固定部１０では、エア駆動により連結軸１０ｈが前進すると付勢力により上側可動フック１０ｆおよび下側可動フック１０ｇが、ともに前進し、ストッパコーン２５ｂの上側のテーパ部に上側可動フック１０ｆのテーパ部が、ストッパコーン２５ｂの下側のテーパ部に下側可動フック１０ｇのテーパ部が、それぞれ当接する。吊り上げ部側固定部１０の詳細はこのようなものである。

続いてロッド側固定部２５の詳細について説明する。図１，図２，図３（ａ）に示すように、上定盤支持ロッド８にレベルリング２５ａが固定されている。レベルリング２５ａは、断面がΠ字状に形成されており、外側壁内周面であって円周方向に等間隔にストッパコーン２５ｂが６個固定されている。ストッパコーン２５ｂは、上下にテーパ部を有するような台形体である。ロッド側固定部２５の詳細はこのようなものである。

そして、支持切替部全体としては以下のように構成される。すなわち、上定盤支持ロッド８の下側では先端よりもやや上側にレベルリング２５ａの内側壁が固定される。さらに、上定盤支持ロッド８の下側先端には調芯軸受９の内輪側が固定される。調芯軸受９の外輪側では、板状の上定盤吊り上げ部２４が固定される。また、上定盤吊り上げ部２４は支持部材を通じて上定盤１４を固定している。したがって、上定盤吊り上げ部２４および上定盤１４は、この調芯軸受９により傾動自在となっている。さらに、この調芯軸受９は、上定盤支持ロッド８の回転を上定盤吊り上げ部２４に伝達するため、上定盤吊り上げ部２４および上定盤１４は上定盤支持ロッド８と一体となって回転する。したがって、吊り上げ部側固定部１０の上側可動フック１０ｆ・下側可動フック１０ｇと、ロッド側固定部２５のストッパコーン２５ｂと、は最初に対向するように位置決めしておけば、上下方向へは位置ずれするが左右方向へは位置ずれすることなく常時対向することになる。

上定盤吊り上げ部２４には上記の吊り上げ部側固定部１０が取り付けられている。吊り上げ部側固定部１０は、図２でも示すように、上定盤１４の中心軸周りに等角度３６０°／ｎ毎にｎ個（ｎは少なくとも３以上の自然数であり、本形態では例示的に等角度６０°毎に６個である）配設される。そして、後述するがロッド側固定部２５のストッパコーン２５ｂは、レベルリング２５ａの内周壁において内周側に向けて上定盤支持ロッド８の中心軸周りに等角度３６０°／ｎ毎にｎ個（ｎは少なくとも３以上の自然数であり、本形態では例示的に等角度６０°毎に６個である）配設される。
なお、ｎは最低３個あればよいが、本形態のように６箇所設置することでより確実な固定を確保している。

続いて支持切替部の動作について説明する。
上定盤吊り上げ部２４の上には６個のストッパコーン２５ｂの位置にそれぞれ対向する位置に６個の吊り上げ部側固定部１０が配設されている。図４（ａ）で示すように、研磨のため上定盤１４を回転させている状態では、シリンダ１０ａの可動軸は後退状態であって、上側可動フック１０ｆ・下側可動フック１０ｇはストッパコーン２５ｂに当接せず、上定盤１４は傾斜支持状態である。したがって、上定盤１４はワーク１５の面に応じて傾斜した状態で研磨することとなる。なお、図４（ａ）では、例示的に矢印ｃで示すように上定盤吊り上げ部２４は下側へ傾斜している場合を示しており、相対的にストッパコーン２５ｂは支持切替部の中心よりやや上側に位置することになる。

そして、上定盤１４を固定支持する場合には、図４（ｂ）の固定途中状態で示すように、シリンダ１０ａの可動軸や連結軸１０ｈを矢印ｄ方向に前進させると押さえ板１０ｉが前進し、スプリング１０ｊにより付勢されている上側可動フック１０ｆが矢印ｅ方向（ストッパコーン側）に、また、下側可動フック１０ｇも矢印ｆ方向（ストッパコーン側）へ前進していく。やがてストッパコーン２５ｂに対して隙間が小さい方である上側可動フック１０ｆのテーパ部がまずストッパコーン２５ｂの上側のテーパ部と当接する。

そして、なおも、シリンダ１０ａの可動軸や連結軸１０ｈを矢印ｇ方向に前進させると図４（ｃ）で示すように、その後他方の下側可動フック１０ｇも矢印ｈ方向（ストッパコーン側）へ前進していき、下側可動フック１０ｇのテーパ部がストッパコーン２５ｂのテーパ部と当接して停止する。さらに、シリンダ１０ａの可動軸もストロークエンドで停止する。

当接した上側可動フック１０ｆおよび下側可動フック１０ｇは背面のスプリング１０ｊによりストッパコーン２５ｂに強く押し付けられて、嵌合した状態となる。スプリング力は３〜５ｋｇｆ程度でもテーパ部同士が当接するクサビの効果により大きな上下方向の保持力が発現し、テーパ部同士の摩擦抵抗で上側可動フック１０ｆ・下側可動フック１０ｇの前進後退の動きは完全にロックされる。このような固定が６箇所で行われ、上定盤１４は確実に固定支持されることとなる。なお、傾斜が矢印ｃ方向とは反対に傾斜している場合には、先に下側可動フック１０ｇから当接し、続いて上側可動フック１０ｆが当接することとなるが、同様の固定原理によるものであって容易に類推できるものであり、説明を省略する。また、固定支持から傾斜自在支持に戻すときは、シリンダ１０ａの可動軸を後退させて押さえ板１０ｉにより強制的に上側可動フック１０ｆ・下側可動フック１０ｇを引き込むというものであって容易に類推できるものであり、図示を省略する。支持切替部はこのようなものである。

続いて上定盤回転昇降駆動部について説明する。上定盤回転昇降駆動部では機械構造体であるヘッド５が定位置に固定されている。ヘッド５の上側に２個の上定盤昇降シリンダ２が配置されシリンダ軸を矢印ａ方向に昇降するようになされている。シリンダ軸はシリンダロック機構３によりロック可能になされており、移動の可否が選択できる。２個の上定盤昇降シリンダ２のシリンダ軸の先端には、クイル締結プレート６が固定されている。このクイル締結プレート６にはクイル７が固定される。クイル７の中央孔に上定盤支持ロッド８が、クイル７に対して回転自在となるように支持されている。

上定盤支持ロッド８には上定盤駆動ギア４が連結されており、図示しない駆動源により上定盤駆動ギア４へ駆動力が付与されて上定盤支持ロッド８は矢印ｂ方向に回転するようになされている。駆動源はクイル締結プレート６とともに昇降するため、クイル締結プレート６の昇降は上定盤支持ロッド８の回動に影響されない。

上定盤支持ロッド８の上側先端にはロータリジョイント１が配置されている。ロータリジョイント１により前進用エア流路２６、後退用エア流路２７が回転に影響されることなく接続を維持できる。下側先端には先ほど説明したように調芯軸受９が固定される。

レベルリング２５ｂの周囲にはパウダリング１１が設けられている。パウダリング１１にはスラリー供給ホース１２が挿通されており、スラリー供給ホース１２は、上定盤１４のスラリー供給穴１３まで連通している。上定盤１４からスラリーが供給される。このような上定盤回転昇降駆動部により上定盤１４が回転駆動および昇降駆動がなされる。上定盤回転昇降駆動部はこのようなものである。

続いて、本形態の平面研磨装置１００の具体的な加工動作について説明する。まず、ワークキャリアにワークに設置する設置工程が行われる。この設置工程については従来技術と同様であり、例えば、図６で示すように、ワークキャリア１６に穿設されたワーク保持孔内に、複数枚のワーク１５が装着される。この装着はワークハンドリングロボットを用いるなどしてワークキャリア１６へのワークの装着とワークキャリア１６からのワークの取り出しについては自動化しても良い。最終的に下定盤１８の上に複数のワークキャリア１６が放射状に配置されている。ワークキャリア１６に穿設されたワーク保持穴にラッピングまたはポリッシングされる複数のワーク１５が保持される。

続いて、各部を動作させる。下定盤１８は、下定盤回転駆動部から駆動力が伝達され、この駆動力に応じて回転する。そして、インターナルギア１７がインターナルギア回転駆動部により回転駆動され、また、サンギア１９はサンギア回転駆動部により回転駆動される。ワークキャリア１６の外周の歯面はインターナルギア１７およびサンギア１９と噛合っており、ワークキャリア１６は遊星運動を開始する。

続いて上定盤１４をワークに着盤させる着盤工程を行う。この際、支持切替部は、上定盤を傾斜自在支持としてワークに倣うようにしている。後退用エア流路２７からエアが供給されるとシリンダ１０ａの可動軸とともに連結軸１０ｈ・押さえ板１０ｉが半径方向内周側（上定盤支持ロッド側）へ移動する。以下、上定盤１４の回転時では支持切替部は傾斜自在支持を維持する。

ワーク１５の着盤時には、上定盤１４に設けられたスラリー供給穴１３からリンスやスラリーを供給する。
ここに、シリンダロック機構３の解除とともに、全ての上定盤昇降シリンダ２にエアが供給されてシリンダ軸が矢印ａ方向下側に下降すると、クイル締結プレート６とともにクイル７および上定盤支持ロッド８が下側へ下降していく。

さて、この着盤工程では着盤時に挟み込んだワーク１５へのダメージを最小にすると同時に、正常なワーク状態においてもワーク１５へのダメージを回避する必要がある。この場合、上定盤１４に付着しているスラリー塊があるとワーク１５へストレスが掛かる。そこで、ワーク１５を回転させながら徐々に着盤していくことによって、仮にスラリー塊があったとしてもスラリー塊を粉砕しながら接して確実に着盤する。また、傾斜支持がなされているため、ワーク１５の高さ等に応じて着盤する。

続いて、ワークの研磨を行う。ワーク１５の研磨時には、上定盤１４に設けられたスラリー供給穴１３からリンスやスラリーを供給しつつ、上定盤１４および下定盤１８を回転させる。インターナルギア１７およびサンギア１９を回転させることにより上定盤１４と下定盤１８とにより挟持されるワーク１５が装着されたワークキャリア１６が自転しつつ公転し、ワーク１５の両面が研磨される。

これら上定盤１４、下定盤１８、インターナルギア１７、サンギア１９は、それぞれ、上定盤回転昇降駆動部、下定盤回転駆動部、インターナルギア回転駆動部、サンギア回転駆動部により回動が制御されており、例えばこれら各駆動部に接続される制御装置により回動速度を調節して最適な研磨を行う。なお、ここでいう研磨とは、研削も含め、ラッピング・ポリッシング等の砥粒加工を総称する。

続いて、研磨が終了したワークを取り出す。ここでは、特に本発明のワーク取り外し方法によりワークを取り出すことになる。以下、ワークの貼り付き防止の動作シーケンスに従って説明する。

（１）加工終了；スラリー供給停止
まず、上定盤１４、下定盤１８、インターナルギア１７およびサンギア１９の回転を停止する。この停止動作中における上定盤１４の荷重は手動限界圧（低圧）である。

（２）上定盤１４の姿勢を固定
続いて、回転停止後、上定盤１４と下定盤１８との間にワーク１５が存在する状態で支持切替部に固定支持を行わせる。この場合、上記のように支持切替部が動作し、図５（ａ）で示すように、上定盤１４の研磨面がワーク１５の面（下定盤１８の研磨面とも平行である）に対して平行を維持した状態で保持される。

（３）上定盤１４の微小上昇、下定盤１８の回転開始
続いて、上定盤１４を「ワークキャリア１６の厚さ以下」だけ上昇させる。
上定盤１４と下定盤１８との間に形成する隙間は、ワークがキャリヤ１６から飛び出すことができない厚さ、つまり「ワーク１５の厚さ＋ワークキャリア１６の厚さ以下」が条件で、上定盤１４を上昇させる量は「ワークキャリア１６の厚さ以下」となる。これにより、従来技術のようにワーク１５が上定盤１４の研磨面を滑って移動するような事態は生じない。

なお、仮に上定盤１４の姿勢保持をしないで上昇させると、上定盤１４を含む支持物のアンバランス、スラリーの表面張力による貼り付き力のアンバランス等により、上定盤１４の上昇時に上定盤１４の傾きが発生し、上定盤１４と下定盤１８との隙間が「研磨品であるワーク１５の厚さ＋ワークキャリア１６の厚さ」以上の隙間になる部分が発生して、研磨されたワーク１５がワークキャリア１６の保持孔から飛び出すおそれがあるが、本発明では固定支持された状態として全ての箇所で平行な隙間とし、さらに隙間の距離を制限しているため、全ての箇所において研磨されたワーク１５がワークキャリア１６の保持孔から飛び出すおそれをなくしている。

（４）一定時間にわたり下定盤１８を回転
下定盤１８を低速で回転させる。上定盤１４と下定盤１８の間に存在するスラリーの一部はワーク１５の上面（上定盤１４側）と下面（下定盤１８側）を通過しながら定盤外に排出されることになる。そしてワーク１５が上定盤１４に貼り付いている箇所において、下定盤１８の低速回転により、図５（ｂ）で示すように、ワーク１５の下面（下定盤１８側）のスラリーを排出していくのでワーク１５と下定盤１８の隙間に負圧が発生しワーク１５を下定盤側に引き寄せる効果がある。このため、図５（ｃ）で示すように、上定盤１４に貼り付いていたワーク１５は上定盤１４から離間して下定盤１８側へ移動することになる。

なお、仮に上定盤１４の姿勢保持をしない状態で上定盤１４を上昇させると、ワーク１５と下定盤１８との隙間が大きくなる場所ができるため下定盤１８を低速で回転させても発生する負圧の力が小さくなり、ワーク１５を引き寄せる力が小さくなってしまう。
また、このようなワーク１５と下定盤１８との隙間が大きい状態で、さらに下定盤１８の回転速度を大きくすると、貼り付いたワーク１５の下面（下定盤１８側）にスラリーを巻き込む傾向となり、むしろワーク１５を上定盤１４側に貼り付ける力が強くなってしまう。

（５）下定盤１８の回転停止後に上定盤１４を上限まで上昇
一定時間経過後、下定盤１８の回転を停止し、上定盤１４を所定位置（上限）まで上昇してワーク１５を取り出す。

（６）上定盤１４の姿勢固定を解除
上定盤１４の姿勢固定を解除してワーク１５の取り外しを終了する。
ワーク取り外しはこのように行われる。このような取り外しは両面研磨装置１００が内蔵する制御駆動装置が上記方法を順次行う手段として機能することで実現される。

以上、本発明の両面研磨装置１００について説明した。
なお、他の形態として上定盤１４の支持切替部としては、前述の通り、ストッパコーンと可動フックの組合せにより上定盤を任意の姿勢で保持することができるものであり、夫々の配設位置はシリンダロッド側でも上定盤吊り上げ部上でも何ら問題はない。

すなわち、図示しないが、支持切替部の吊り上げ部側固定部は、上下面にそれぞれ有するテーパ部が外周側へ向かうように配設されるストッパコーンを上定盤吊り上げ部上に備える。また、支持切替部のロッド側固定部は、上定盤を支持する昇降シリンダロッドの先端部付近から円周方向外側へ張り出したレベルリングと、内周側を向くようにレベルリングに配設される直動シリンダと、直動シリンダの可動軸の移動方向と平行に直動するようになされ、ストッパコーンと対向する面にテーパ部を有する上下２個の可動フックと、上下２個の可動フックを内周側へ付勢するスプリングと、を備える。そして、支持切替部は、直動シリンダの可動軸を伸長させることにより、上下２個の可動フックがそれぞれストッパコーンの上下のテーパ部に面接触して嵌合し、上定盤吊り上げ部および上定盤の姿勢を保持するようにする。

そして、支持切替部のロッド側固定部は、レベルリングに上定盤支持ロッドの中心軸周りで等角度３６０°／ｎにｎ個（ｎは少なくとも３以上）配設される。また、上定盤吊り上げ部側固定部のストッパコーンは、上定盤吊り上げ部に上定盤の中心軸周りで等角度３６０°／ｎにｎ個配設される。他の構成は同じ構成とする。このような支持切替部とした平面研磨装置としても良い。

以上説明した本発明によれば、ワークの加工が終了して上定盤が上昇する際に、上定盤の姿勢を保持機構により固定した状態で、上定盤をわずかに上昇させた後に下定盤を低速で回転させることにより、上定盤に貼り付いたワークを離間させて下定盤側へ引きつけることができる。従って、上定盤から水やエアを噴射したり、上定盤から張り出し部材で強制的に引き剥がす方法に比べて、安定した性能を発揮することができると同時に、構造が簡単で安価に構成することができる。

以上のような本発明に係る平面研磨装置およびそのワーク付着防止方法は、ラッピング、ポリッシング等の精度の高い平面加工を行う装置・方法に適している。

１００：平面研磨装置
１：ロータリージョイント
２：上定盤昇降シリンダ
３：シリンダロック機構
４：上定盤駆動ギア
５：ヘッド
６：クイル締結プレート
７：クイル
８：上定盤支持ロッド
９：調芯軸受
１０：吊り上げ部側固定部
１０ａ：シリンダ
１０ｂ：ブロック
１０ｃ：スプリング受け
１０ｄ：上側押え板
１０ｅ：下側押え板
１０ｆ：上側可動フック
１０ｇ：下側可動フック
１０ｈ：連結軸
１０ｉ：押さえ板
１０ｊ：スプリング
１１：パウダリング
１２：スラリー供給ホース
１３：スラリー供給穴
１４：上定盤
１５：ワーク
１６：ワークキャリア
１７：インターナルギア
１８：下定盤
１９：サンギア
２０：インターナルギア駆動軸
２１：下定盤駆動軸
２２：サンギア駆動軸
２３：下定盤支持部
２４：上定盤吊り上げ部
２５：ロッド側固定部
２５ａ：レベルリング
２５ｂ：ストッパコーン
２６：前進用エア流路
２７：後退用エア流路

Claims (5)

1. 上定盤回転昇降駆動部により上定盤が回転駆動および昇降駆動され、下定盤回転駆動部により下定盤が回転駆動され、サンギア回転駆動部によりサンギアが回転駆動され、インターナルギア回転駆動部によりインターナルギアが回転駆動されるようになされており、外周に歯面を形成するとともに複数個のワーク保持孔を設けたワークキャリアを、水平面内に配置されたサンギアとインターナルギアとの間に複数個噛み合わせておき、このワーク保持孔に挿入されたワークの表裏両面を下定盤と上定盤との間に挟み込んだ状態で、サンギアとインターナルギアとを回転させてワークキャリアを遊星運動させるとともに、上定盤と下定盤とをワークキャリアに対して相対的に回転させてワークをラッピングまたはポリッシングする遊星歯車方式の平面研磨装置において、
   前記上定盤と前記上定盤回転昇降駆動部との間に介在して設けられ、前記上定盤回転昇降駆動部が前記上定盤を傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替える支持切替部を備え、
   前記上定盤が回転研磨するときの前記支持切替部は前記上定盤を傾斜自在支持としてワークに倣うようにし、また、前記上定盤が上昇するときの前記支持切替部は前記上定盤回転昇降駆動部に対して前記上定盤を固定してワークに対して略平行を維持しつつ上昇することを特徴とする平面研磨装置。
2. 請求項１に記載の平面研磨装置において、
   前記上定盤回転昇降駆動部は、
   回転駆動および昇降駆動がなされる上定盤支持ロッドと、
   を有し、
   前記支持切替部は、
   前記上定盤支持ロッドの下側の先端に設けられる調芯軸受と、
   前記調芯軸受により傾動自在になされた上定盤吊り上げ部と、
   前記上定盤支持ロッドに固定されるロッド側固定部と、
   前記上定盤吊り上げ部に固定される吊り上げ部側固定部と、
   を有し、
   前記ロッド側固定部と前記吊り上げ部側固定部とが機械的に連結あるいは離間することにより、前記ロッド側固定部に対して前記吊り上げ部側固定部を傾斜自在支持とするか固定支持とするかを切り替えることを特徴とする平面研磨装置。
3. 請求項２に記載の平面研磨装置において、
   前記支持切替部の前記ロッド側固定部は、
   前記上定盤を支持する前記昇降シリンダロッドの先端部付近から円周方向外側へ張り出したレベルリングと、
   上下面にそれぞれ有するテーパ部が内周側へ向かうように、前記レベルリングに配設されるストッパコーンと、
   を有し、
   前記支持切替部の前記吊り上げ部側固定部は、
   前記ストッパコーンに対応する位置に外周側へ向けて配設した直動シリンダと、
   前記直動シリンダの可動軸の移動方向と平行に直動するようになされ、前記ストッパコーンと対向する面にテーパ部を有する上下２個の可動フックと、
   前記上下２個の可動フックを外周側へ付勢するスプリングと、
   を有し、
   前記支持切替部は、前記直動シリンダの可動軸を伸長させることにより、前記上下２個の可動フックがそれぞれ前記ストッパコーンの上下のテーパ部に面接触して嵌合し、前記ロッド側固定部に対して前記上定盤吊り上げ部および前記上定盤の姿勢を保持することを特徴とする平面研磨装置。
4. 請求項３に記載の平面研磨装置において、
   前記支持切替部の前記吊り上げ部側固定部は、前記上定盤吊り上げ部に前記上定盤の中心軸周りで等角度にｎ個（ｎは少なくとも３以上）配設され、
   前記ロッド側固定部の前記ストッパコーンは、前記レベルリングに前記上定盤支持ロッドの中心軸周りで等角度にｎ個配設されることを特徴とする平面研磨装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の平面研磨装置におけるワーク取り外し方法であって、
   加工終了後、スラリーの供給を停止し、
   前記上定盤、前記下定盤、前記インターナルギアおよび前記サンギアの回転を停止し、
   前記支持切替部を作動させて前記上定盤の姿勢を保持し、
   前記上定盤を前記ワークキャリア厚さより小さい量だけ上昇させ、
   前記下定盤を一定時間低速で回転させて流動するスラリーからの負圧により上定盤に付着するワークを離脱させ、
   前記上定盤を上限まで上昇させ、
   ワークを回収することを特徴とするワーク取り外し方法。

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