JP2011020239A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、研磨品質を確保しながら、生産性を向上させることができる研磨装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 下定盤３０の研磨面３０Ａに固着され、下定盤３０の外径と比較して小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有するようにして、ダイヤモンドを樹脂によって固定することにより生成された複数の下定盤用固定砥粒プレート４０と、上定盤８０の研磨面８０Ａに固着され、上定盤８０の外径と比較して小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有するようにして、ダイヤモンドを樹脂によって固定することにより生成された複数の上定盤用固定砥粒プレート９０とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、研磨対象物である水晶片を研磨する研磨装置に関する。

水晶振動子の製造工程には、切断されることによって得られた水晶片を研磨し、水晶片の厚さを薄くすることにより、水晶片の厚さを調整する研磨工程がある。この研磨工程を実行する際には、水晶片の表面及び裏面を研磨するための研磨装置が使用される。

かかる研磨装置は、研磨方式として、遊離砥粒による研磨方式を採用する。この遊離砥粒による研磨方式では、回転する下定盤上に載置された水晶片の表面及び裏面付近に、遊離砥粒及び水を含む混合液であるスラリーを供給しながら、回転する上定盤を下定盤方向に移動させることにより、水晶片の表面及び裏面を研磨する。

特開２００８−１８８６７８号公報 特開２００６−１８１６８３号公報

ところで、かかる遊離砥粒による研磨方式では、水晶片の表面及び裏面を研磨すると、研磨対象の水晶片にとどまらず、下定盤の研磨面及び上定盤の研磨面をも磨耗し、これにより下定盤及び上定盤の研磨面の平坦度が悪化するという問題があった。

従って、この場合、必要に応じて、下定盤及び上定盤の研磨面の平坦度を修正しなければならない必要が生じる。かりに、平坦度の修正作業を行うことなく、研磨工程を実行し続けると、研磨工程を実行することによって得られる水晶片の平坦度が悪化し、水晶片の品質が悪化するという問題が生じる。また、このような遊離砥粒による研磨方式では、水晶片の研磨にかかる時間が多く、生産性が悪くなるという問題が生じる。

本発明は、研磨品質を確保しながら、生産性を向上させることができる研磨装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による研磨装置は、中央に回転可能に設けられ、外周面に歯が形成されたセンターギアと、前記センターギアの先端付近の周囲に回転可能に設けられ、前記センターギアの外径より大きい内径を有するようにして、中央部分に形成されたセンターギア挿通用貫通孔に、前記センターギアの先端部分が挿通された下定盤と、前記下定盤の研磨面に固着され、前記下定盤の外径と比較して小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有するようにして、ダイヤモンドを樹脂によって固定することにより生成された複数の下定盤用固定砥粒プレートと、前記下定盤の研磨面のうち、前記下定盤用固定砥粒プレートが固着されていない領域上に、当該領域と前記下定盤用固定砥粒プレートとによって形成された間隙を埋めるようにして形成され、前記下定盤用固定砥粒プレートと同一の厚さを有する下定盤用樹脂と、前記下定盤の周囲付近に回転可能に設けられ、前記下定盤の外径より大きい内径を有する下定盤挿通用貫通孔によって形成された内周面に、歯が形成されたインターナルギアと、前記センターギアの外周面から前記インターナルギアの内周面までの長さに相当する外径を有し、かつ所望の内径を有する研磨対象物収容用貫通孔が形成されると共に、研磨対象物の厚さより薄い厚さを有するように形成され、外周面に形成された歯によって、前記センターギアと歯合されると共に前記インターナルギアと歯合されるようにして、前記下定盤用固定砥粒プレート及び前記下定盤用樹脂上に載置されたラッピングキャリアと、前記下定盤の上方に、前記下定盤と対向するようにして回転可能に設けられ、前記下定盤と対応する形状を有すると共に、上方から遊離砥粒を含む研磨液を前記研磨対象物である水晶片に供給するための研磨液供給用貫通孔が、所望の領域に形成された上定盤と、前記上定盤の研磨面に固着され、前記上定盤の外径と比較して小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有するようにして、ダイヤモンドを樹脂によって固定することにより生成された複数の上定盤用固定砥粒プレートと、前記上定盤の研磨面のうち、前記上定盤用固定砥粒プレートが固着されていない領域上に、当該領域と前記上定盤用固定砥粒プレートとによって形成された間隙を埋めるようにして形成され、前記上定盤用固定砥粒プレートと同一の厚さを有する上定盤用樹脂とを備える。

本発明の研磨装置によれば、研磨品質を確保しながら、生産性を向上させることができる。

また、本発明の研磨装置によれば、遊離砥粒を含む研磨液の使用量を大幅に削減することができる。

本発明の実施の形態による研磨装置を上方から視認した場合の平面図である。 同研磨装置の断面構造を示す縦断面図である。 同研磨装置の一部を切断して表した部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１乃至図３に、本発明の実施の形態による研磨装置１０の構成を示す。図１は、研磨装置１０を上方から視認した場合の平面図を示し、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿って切断した場合の縦断面図を示し、図３は、研磨装置１０の一部を切断して表した部分断面図を示す。

研磨装置１０の中央付近には、円柱状のセンターギア２０が、回転可能に設けられている。このセンターギア２０の外周面には、図示しない歯が形成され、これによりセンターギア２０は外歯車として機能する。なお、円柱状のセンターギア２０は、その円柱の中心軸線を回転軸として回転する。言い換えれば、センターギア２０は、外周面の中心を回転軸として、この外周面に対して面内回転する。

センターギア２０の先端付近の周囲には、円盤状の下定盤３０が設けられている。この下定盤３０は、センターギア２０の外径より大きい内径を有する貫通孔３０Ｈ（すなわち、センターギア挿通用貫通孔）を中央部分に有し、センターギア２０と同一の回転軸を中心として当該センターギア２０と同一の方向に回転するように、回転可能に設けられている。

すなわち、下定盤３０は、センターギア２０の先端付近の周囲に回転可能に設けられ、センターギア２０の外径より大きい内径を有するようにして、中央部分に形成された貫通孔３０Ｈに、センターギア２０の先端部分が挿通されている。

下定盤３０のうち、研磨対象の水晶片７０を研磨するための研磨面３０Ａには、固定砥粒プレートとして、下定盤３０の外径と比較して極めて小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有する円盤状のダイヤモンドプレート４０（すなわち、下定盤用固定砥粒プレート）が、センターギア２０から放射状に複数配置されるようにして固着されている。

このダイヤモンドプレート４０は、砥粒としてのダイヤモンドを、例えばレジンボンドなどの結合材によって固定することにより生成された固定砥粒プレートである。

下定盤３０の研磨面３０Ａのうち、ダイヤモンドプレート４０が固着されていない領域上には、当該領域とダイヤモンドプレート４０とによって形成された間隙を埋めるようにして、ダイヤモンドプレート４０と同一の厚さを有する例えばエポキシ樹脂などの樹脂４５（すなわち、下定盤用樹脂）が形成されている。これにより、ダイヤモンドプレート４０の表面は、露出している。

下定盤３０の周囲付近には、下定盤３０の外径より大きい内径を有する貫通孔５０Ｈ（すなわち、下定盤挿通用貫通孔）が形成された円筒状のインターナルギア５０が、下定盤３０と同一の回転軸を中心として当該下定盤３０と同一の方向に回転するように、回転可能に設けられている。このインターナルギア５０の内周面には、図示しない歯が形成され、これによりインターナルギア５０は内歯車として機能する。

すなわち、インターナルギア５０は、下定盤３０の周囲付近に回転可能に設けられ、下定盤３０の外径より大きい内径を有する貫通孔５０Ｈによって形成された内周面に、歯が形成されている。

ダイヤモンドプレート４０及び樹脂４５上には、センターギア２０の外周面からインターナルギア５０の内周面までの長さに相当する外径を有する、円筒状のラッピングキャリア６０が、複数載置されている。

このラッピングキャリア６０には、研磨対象の水晶片７０を挿通することができる程度の内径（すなわち、水晶片７０より大きい面積）を有する貫通孔６０Ｈ（すなわち、研磨対象物収容用貫通孔）が、外周に沿うようにして複数形成されている。

また、ラッピングキャリア６０の外周面には、図示しない歯が形成され、ラッピングキャリア６０は、当該ラッピングキャリア６０とセンターギア２０とを歯合させると共に、当該ラッピングキャリア６０とインターナルギア５０とを歯合させるようにして、ダイヤモンドプレート４０及び樹脂４５上に載置される。

ところで、この研磨装置１０は、研磨工程を実行する際には、センターギア２０とインターナルギア５０とを、異なる角速度で同一の方向にそれぞれ回転させる。これにより、ラッピングキャリア６０は、自転しながら、センターギア２０の周囲を公転する。

なお、ラッピングキャリア６０は、研磨工程を行う前の水晶片７０の厚さより薄い厚さを有するように形成されている。これにより、研磨工程における研磨は、研磨対象の水晶片７０の厚さが、ラッピングキャリア６０の厚さに達する前まで行われる。

すなわち、ラッピングキャリア６０は、センターギア２０の外周面からインターナルギア５０の内周面までの長さに相当する外径を有し、かつ所望の内径を有する貫通孔６０Ｈが形成されると共に、水晶片７０の厚さより薄い厚さを有するように形成され、外周面に形成された歯によって、センターギア２０と歯合されると共にインターナルギア５０と歯合されるようにして、ダイヤモンドプレート４０及び樹脂上に載置されている。

研磨対象の水晶片７０は、ダイヤモンドプレート４０及び樹脂４５の表面と、ラッピングキャリア６０の貫通孔６０Ｈとによって形成される凹部に収容されるようにして、ダイヤモンドプレート４０及び樹脂４５の表面のうち、ラッピングキャリア６０の貫通孔６０Ｈによって露出された領域上に載置される。

ところで、下定盤３０の上方には、下定盤３０と対応する形状を有する上定盤８０が、下定盤３０と対向するようにして配置され、下定盤３０と同一の回転軸を中心として、当該下定盤３０の回転方向と逆方向に回転するように、回転可能に設けられている。

上定盤８０のうち、研磨対象の水晶片７０を研磨するための研磨面８０Ａには、下定盤３０と同様に、上定盤８０の外径と比較して極めて小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有する円盤状のダイヤモンドプレート９０（すなわち、上定番用固定砥粒プレート）が、センターギア２０から放射状に複数配置されるようにして固着されている。

上定盤８０の研磨面８０Ａのうち、ダイヤモンドプレート９０が固着されていない領域上には、下定盤３０と同様に、当該領域とダイヤモンドプレート９０とによって形成された間隙を埋めるようにして、ダイヤモンドプレート９０と同一の厚さを有する樹脂９５（すなわち、上定盤用樹脂）が形成されている。これにより、ダイヤモンドプレート９０の表面は、露出している。

また、上定盤８０の上方には、遊離砥粒及び水を含む混合液であるスラリー（すなわち、研磨液）を供給するためのパイプ１００が設けられると共に、上定盤８０の中央部分には、パイプ１００と連通するようにして貫通孔８０Ｈ（すなわち、研磨液供給用貫通孔）が形成されている。これにより、スラリーは、上方からパイプ１００に流し込まれると、パイプ１００及び貫通孔８０Ｈを通じて、水晶片７０の表面及び裏面付近に供給される。

すなわち、上定盤８０は、下定盤３０の上方に、下定盤３０と対向するようにして回転可能に設けられ、下定盤３０と対応する形状を有すると共に、上方からスラリーを水晶片７０に供給するための貫通孔８０Ｈが、所望の領域に形成されている。

ところで、この研磨装置１０は、いわゆる４ウェイ駆動方式を採用し、研磨工程を実行する際には、水晶片７０を下定盤３０と上定盤８０とで挟んだ状態にし、図示しない駆動手段によって、同一の回転軸を中心として、センターギア２０、インターナルギア５０及び下定盤３０を同一の方向に回転させると共に、上定盤８０を当該方向と逆方向に回転させながら研磨を行う。

この場合、研磨装置１０は、センターギア２０とインターナルギア５０とを、異なる角速度で同一の方向に回転させる。これにより、ラッピングキャリア６０は、自転しながら、センターギア２０の周囲を公転する。

その際、スラリーが、上方からパイプ１００に流し込まれ、パイプ１００及び貫通孔８０Ｈを通じて、水晶片７０の表面及び裏面付近に供給される。

このようにして、研磨装置１０は、遊離砥粒を含むスラリーと、固定砥粒プレートとしてのダイヤモンドプレート４０及び９０とを用いて、研磨対象の水晶片７０の表面及び裏面を研磨することにより、水晶片７０の厚さを薄くしていく。かかる研磨工程における研磨は、研磨対象の水晶片７０の厚さが、ラッピングキャリア６０の厚さに達する前まで行われる。

このように本実施の形態によれば、下定盤３０の研磨面３０Ａにダイヤモンドプレート４０を固着すると共に、上定盤８０の研磨面８０Ａにダイヤモンドプレート９０を固着する。

これにより、水晶片７０の表面及び裏面を研磨しても、下定盤３０の研磨面３０Ａ及び上定盤８０の研磨面８０Ａが磨耗することを抑制することができる。従って、下定盤３０の研磨面３０Ａ及び上定盤８０の研磨面８０Ａの平坦度を維持することができ、下定盤３０の研磨面３０Ａ及び上定盤８０の研磨面８０Ａの平坦度を修正する作業を低減することができる。

よって、平坦度の修正作業を行うことなく、研磨工程を実行し続けても、研磨工程後に得られる水晶片７０の平坦度が損なわれることはなく、従って当該水晶片７０の品質を確保することができる。

このように、かかる研磨装置１０によれば、水晶片７０の研磨品質を確保しながら、生産性を向上させることができ、従って研磨工程に要する時間（リードタイム：Ｌ／Ｔ）を短縮することができる。

また、本実施の形態によれば、遊離砥粒を含むスラリーの使用量を、例えば５０％程度削減することができ、遊離砥粒を含む廃液を大幅に削減することができる。

１０ 研磨装置
２０ センターギア
３０ 下定盤
４０、９０ ダイヤモンドプレート
４５、９５ 樹脂
５０ インターナルギア
６０ ラッピングキャリア
７０ 水晶片
８０ 上定盤
１００ パイプ

Claims (1)

1. 中央に回転可能に設けられ、外周面に歯が形成されたセンターギアと、
   前記センターギアの先端付近の周囲に回転可能に設けられ、前記センターギアの外径より大きい内径を有するようにして、中央部分に形成されたセンターギア挿通用貫通孔に、前記センターギアの先端部分が挿通された下定盤と、
   前記下定盤の研磨面に固着され、前記下定盤の外径と比較して小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有するようにして、ダイヤモンドを樹脂によって固定することにより生成された複数の下定盤用固定砥粒プレートと、
   前記下定盤の研磨面のうち、前記下定盤用固定砥粒プレートが固着されていない領域上に、当該領域と前記下定盤用固定砥粒プレートとによって形成された間隙を埋めるようにして形成され、前記下定盤用固定砥粒プレートと同一の厚さを有する下定盤用樹脂と、
   前記下定盤の周囲付近に回転可能に設けられ、前記下定盤の外径より大きい内径を有する下定盤挿通用貫通孔によって形成された内周面に、歯が形成されたインターナルギアと、
   前記センターギアの外周面から前記インターナルギアの内周面までの長さに相当する外径を有し、かつ所望の内径を有する研磨対象物収容用貫通孔が形成されると共に、研磨対象物の厚さより薄い厚さを有するように形成され、外周面に形成された歯によって、前記センターギアと歯合されると共に前記インターナルギアと歯合されるようにして、前記下定盤用固定砥粒プレート及び前記下定盤用樹脂上に載置されたラッピングキャリアと、
   前記下定盤の上方に、前記下定盤と対向するようにして回転可能に設けられ、前記下定盤と対応する形状を有すると共に、上方から遊離砥粒を含む研磨液を前記研磨対象物である水晶片に供給するための研磨液供給用貫通孔が、所望の領域に形成された上定盤と、
   前記上定盤の研磨面に固着され、前記上定盤の外径と比較して小さい外径を有し、かつ所定の厚さを有するようにして、ダイヤモンドを樹脂によって固定することにより生成された複数の上定盤用固定砥粒プレートと、
   前記上定盤の研磨面のうち、前記上定盤用固定砥粒プレートが固着されていない領域上に、当該領域と前記上定盤用固定砥粒プレートとによって形成された間隙を埋めるようにして形成され、前記上定盤用固定砥粒プレートと同一の厚さを有する上定盤用樹脂と
   を備えることを特徴とする研磨装置。
   

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