JP2015503457A - アルミニウム基板ディスク上に改良された研磨線を提供するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】アルミニウム基板ディスク上に研磨線を確立するための研磨装置であって、中央回転可能シャフトと、回転可能な周囲リングと、一対の円形研磨プレートと、複数のキャリアプレートと、を備え、一対の円形研磨プレートの各々は、中央回転可能シャフトの周りに位置することができるボアホールを含み、他方に対して且つ／又は中央回転可能シャフトに対して独立して自由に回転するものであり、複数のキャリアプレートは一対の円形研磨プレートの間に挟まれるように構成され、各キャリアプレートは、アルミニウムディスクの上面及び下面が円形研磨プレートの各々と接触可能なようにアルミニウム基板ディスクを収容可能な一連のポケットを含み、中央回転可能シャフト、周囲リング及び複数のキャリアプレートは、それらの環状縁に沿って一連の歯及び／又はギアを含むことで遊星ギアを確立し、アルミニウム基板ディスクが内部に置かれるキャリアプレートへ回転を付与する能力が結果として楕円十字形研磨線パターンをもたらすように、中央回転可能シャフト、周囲リング及び複数のキャリアプレートの各々に対してある程度の回転を増加させ且つ付与する研磨装置。【選択図】図４

Description

本発明は、アルミニウム基板ディスク上に研磨線を確立するように構成される装置又は配置に関する。

より特定的には、本発明は、アルミニウム基板ディスク上の研磨パターンが従来の平行な研磨線に比べて改善された表面粗さ均一性を有する極めて独特な配置に関する。

本発明は、アルミニウムディスクがマシン内で２つの回転可能な研磨プレートの間に挟まれる高生産速度に関連するディスク研磨プロセスに更に焦点を合わせる。

より具体的には、研磨プロセスに関連する従来の種々の機械は、４種類のギア、即ちサンギア、リングギア、下側プレートギア及び上側プレートギアを含む。

従来のプロセスに適用される共通用語はまた、サンギアに対する研磨プレートの回転比と称されるＲＰＭ比を参照する。

ＲＰＭ比はディスク公転に関係する。研磨プレート回転が高くなるほど、ディスク公転も高まり、サンギア回転が高くなるほど、ディスク自己回転も高まる。

現在の研磨プロセスでは、アルミニウム基板上に均一な表面粗さを確実にもたらすことは殆ど不可能であった。

そこで、本発明の目的は、クロスハッチ構成を有する研磨パターンを確立することによって、より良好な粗さ均一性を有する研磨線をアルミニウム基板ディスク上に確立する手段を提供することができる装置及び／又は方法を提供することである。

本発明の更なる目的及び利益は、本明細書を精査することにより明らかになるはずである。

本発明の１つの形態においては、アルミニウム基板ディスク上に研磨線を確立するための研磨装置が提供される。この装置は、中央回転可能シャフトと、回転可能な周囲リングと、を含む。

装置は更に一対の円形研磨プレートを含む。各プレートは、中央回転可能シャフトの周りに位置することができる中央ボアホールを含み、他方に対して且つ／又は中央回転可能シャフトに対して独立して自由に回転するものである。

装置は更に一対の円形研磨プレートの間に挟まれるように構成される複数のキャリアプレートを含む。各キャリアプレートは、アルミニウムディスクの上面及び下面が円形研磨プレートの各々と接触可能なようにアルミニウム基板ディスクを収容可能な一連のポケットを含む。

中央回転可能シャフト、周囲リング及び複数のキャリアプレートは、それらの環状縁に沿って一連の歯及び／又はギアを含むことで遊星ギアを確立し、アルミニウムディスクが内部に置かれるキャリアプレートへ回転を付与する能力が結果として楕円十字形研磨線パターン(elliptical criss-cross grinding line pattern)をもたらすように、中央回転可能シャフト、周囲リング及び複数のキャリアプレートの各々に対してある程度の回転を増加させ且つ付与する。

有利なことに、本発明に係る出願人は、以下を実現した。即ち、アルミニウム基板ディスクを保持するキャリアプレートの噛み合い歯配置を介して主中央回転可能シャフトと周囲リングとの間に惑星又は遊星ギアタイプの配置を確立することによって、アルミニウムディスクのためのこれらのキャリアプレートが一対の円形研磨プレートの間に挟まれるときに、それらは、主中央回転シャフト及びそれが置かれる下側プレートの全般的な方向に動くだけでなく、自身の軸上で自身の内部回転をも受けることになる。

状況は地球が太陽の周りを回るのと極めて似ており、中央回転シャフトの周りの軌道内で動くアルミニウム基板ディスクを含むキャリアプレートの全般的な回転が生じるだけでなく、中央回転シャフトと周囲リングの間でのギア配置の確立により、上側及び下側研磨プレートが反対方向に回転する一対の研磨プレートに挟まれることでアルミニウム基板ディスクの上面及び下面の両方が研磨され、ここで確立される特有な現象は、アルミニウム基板ディスクを保持しているキャリアプレートが、主中央回転シャフトの周りのそれらの全般的な軌道上で動くにつれてそれら自身を回転させることである。

有利なことに、ギアメカニズムの確立を通して、関連するアルミニウムディスクの適用及び使用に応じて必要となる種々の粗さ均一性をもたらすために、ＲＰＭ比を変化させることが可能になる。

キャリアプレートは自己回転しスピンすることができ、もはや全般的には静的に保持されないので、この自己タイプの回転を用いて作られる研磨パターンは、ディスク上に研磨線のクロスハッチ構成を作り出す。

このクロスハッチ研磨パターンを確立する能力は、粗さ均一性との直接相関をもたらす。

好ましくは、中央回転可能シャフトは中央及び／又はサンギアである。

好ましくは、周囲リングは内側に向く歯を有する外側リングである。

好ましくは、中央及び／又はサンギアは外側に向く歯を含む。

好ましくは、アルミニウム基板ディスクが内部に置かれる各キャリアプレートは、外側リング及び／又は中央／サンギアに噛み合うように構成される環状外向き歯を有する。

好ましくは、装置は一対の研磨プレートが分離可能なように調節可能であり、上側研磨プレートは下側研磨プレートに対して持ち上げられることができ、研磨装置の非動作中に、アルミニウム基板ディスクが収容される複数のキャリアプレートを下側研磨プレート上に置くことが可能である。

好ましくは、複数のキャリアプレートは、各キャリアプレート内に収容されるアルミニウム基板ディスクとキャリアプレートが挟まれるそれぞれの円形研磨プレートの各々との間の接触面積を最大化するように下側円形プレートの周りに構成される。

好ましくは、複数のキャリアプレート内に収容されているアルミニウム基板ディスク上に上側及び下側研磨プレートから動作中に与えられる研磨応力は両面で等しい。

好ましくは、装置はディスク研磨プロセスの間に発生する熱を最小化する十分な冷却を更に含む。

好ましくは、研磨装置は、研磨プロセスがマシンの外部から見えないようにすべく一対の円形研磨プレートが装置内に包み込まれるような主外側ハウジング体を含み、それにより、生成されたダスト及び浮遊金属くずへの暴露を最小にする。

本発明の１つの形態においては、先ず粗い研磨を次いでより微細な研磨を確立するように個々の装置が位置させられる一連のステップを、先に言及した研磨装置が含む研磨配置が提供される。

有利なことに、上で言及した２つ以上の研磨装置が粗いものから微細なものに至るまでの研磨プロセスにおける種々の段階を担うような配置を用いることによって、粗い研磨に関連する研磨装置はより大きなストック除去等を重点的に行うことができ、より微細粒の装置は表面品質に重きをおくことができ、従って、２つ以上の多重化装置の使用により、全体として改善された研磨線を作製することができる。

例えば、粗い研磨装置は４２ミクロンのアルミニウムストック除去を重点的に行うことができ、より微細な装置は、平滑さ等のための表面品質／仕上げに係る研磨に重きをおくことができ、この場合５ミクロンのストック除去が期待される。

次に本発明をより詳細に説明するために、以下の図面及び文章を用いて望ましい実施形態を示す。

図１は従来の研磨プロセスを用いて示される主要部品の概略図であり、この図には動作中にキャリアプレートが挟まれる上側研磨プレートは明瞭さのために図示されていない。

図２ａは図１の従来の配置が動作しているときにキャリアプレートによって取られるパス及びその下側プレートに対する相対的な動きを示しており、サンギア及びリングはキャリアプレートに回転を与えておらず、キャリアプレートは自己回転していない。 図２ｂはディスク研磨線を示す図である。

図３ａは下側プレートに対するキャリアプレートのパスを表す図であり、サンギア及びリングギアが回転して、キャリアプレートはサンギア及びリングギアの回転に対するキャリアの相対的な動きにより部分的な程度の自己回転を有する。 図３ｂは研磨プロセスの後に研磨ディスク上に確立される研磨線パターンを表す図であり、サンギア及びリングギアが回転して、キャリアプレートはサンギア及びリングギアの回転に対するキャリアの相対的な動きにより部分的な程度の自己回転を有する。

図４は本発明の望ましい実施形態における研磨プロセスの間にクロスハッチ研磨線パターンを提供する装置に関連する主要部品を表す模式図である。

図５ａは下側プレートに対するキャリアの動きのパスを示す図である。 図５ｂは研磨プロセスの後のアルミニウム基板ディスク上のクロスハッチ研磨線パターンを示す図である。

次に、より詳細に図面を参照する。図１は、図４に示される本発明の望ましい実施形態に関連する特徴との間での差異を提示することを単に目的とするものであり、図１を参照すると、概して符号１０で示されるより従来的な配置が設けられている。配置１０は、主回転可能シャフト１２と下側研磨プレート１４とを含み、下側研磨プレート１４は、キャリアプレート２２のキャリアポケット２５内に収容されるアルミニウム基板ディスク２４上にパターン線を研磨する研磨手段を与える一連の条痕(striations)１５を含む。

下側プレート１４は、内側ボアホール１８及び周縁１６を有しており、主駆動可能又は中央シャフト１２及び外側リム２０からは独立している。

図示はしないが、上側研磨プレートが設けられており、上側研磨プレートは、マシンの動作中に、上側及び下側研磨プレートの両者の間に複数のキャリアプレート２２が挟まれ、キャリアプレート２２内の複数のキャリアポケット２５に複数のアルミニウム基板ディスク２４が置かれることが見える位置に配置される。

図２ａは、キャリアプレートが下側プレートに対して移動するパス２６を示している。これは次の場合であり、即ち、主中央シャフト１２及び外側又は環状リング２０がキャリアプレート２２に回転を与えておらず、従ってキャリアプレート２２がその定義された方向に移動するときにキャリアプレート２２の自己回転が無い場合である。

キャリアプレート２２は、その全般的な移動において回転しないので、キャリアプレート２２上のキャリアポケット２５内に位置するアルミニウム基板ディスク２４は、予想される通り回転せず、その結果、研磨線パターンは、図２ｂに符号２８で示されるように平行になる。

図３ａにおいては、下側プレートに対するキャリアの動きのパス３０は、図２ａに示されるものとは異なる。何故なら、この例では、主中央シャフト１２及び環状リング２０は回転し、キャリアプレート２２には僅かな程度の自己回転が生じるからである。キャリアプレート２２に僅かな程度の自己回転が生じるのは、キャリアプレートが主中央回転シャフト１２及び環状リング２０に対して自由に回転することができるので、本発明の望ましい実施形態である図４に示されるギア配置等の機械的又は入力の接続ほどではないにしろ、即ちそのような相互作用はないにしろ、ある程度のキャリアプレートの内部スピンが生じ得るという事実に起因している。

従って、この状況の結果として、アルミニウムディスク２４は、一般的に又は実質的に環状の又は湾曲した平行な構成を有する研磨線パターン３１を与えられる。

図４は、概して符号３２で示される本発明の望ましい実施形態に係る研磨プロセスを示している。

従来の配置の主回転可能中央シャフトは、外側に向く歯又はギア３６を有するサンギア３４になっている。

環状又は外側リング５０は、内側に向く歯又はギア５２を有している。

キャリアプレート４６は、外側周縁４０及び内側周縁４２を有する下側研磨プレート３８上に置かれる。

環状歯４８を有するキャリアプレート４６は、環状リング５０とサンギア３４の間でギア噛み合い関係を確立することができ、それにより、キャリアプレート４６の全般的な移動が生じるだけでなく、内部自己回転も生じ、その回転の程度は、サンギア、キャリアプレート及び環状又は外側リングの間でのギア関係に依存する。

有利なことに、上述したように、噛み合った歯の配置によってサンギア、キャリアプレート及び環状の又は外側リングの間で定義される遊星ギアを介して機械的相互作用が生じるので、キャリアプレートのかなりの程度の回転を伴うキャリアプレートの自己回転を確立することができ、結果として、キャリアプレート４６により取られるパスによって示されるような楕円タイプのクロス構成がもたらされ、それにより、アルミニウム基板ディスク上にはクロスハッチタイプの研磨線パターンが確立される。

当業者であれば理解するであろうように、キャリアプレート４６内に収容されるアルミニウム基板ディスク４５は、従来の配置による場合よりも速く回転することとなり、その結果として、研磨線パターンは、図５ｂにおけるディスク４５において最もよく見えるように、研磨パス５４によって達成される十字形の研磨パターン５６となる。

出願人は、固有のギアメカニズムを通してキャリアプレートの自己回転を増大させることによって、既存の研磨プロセスに比べてより均一な表面を得ることができることを見出した。

試験に際して、出願人は、ディスクの標準偏差値を参照することによって、粗さ均一性が相関することを決定することができた。標準偏差が低くなるほど均一性は良好になる。

上述し且つ図面に示されるシナリオを用いたことで、図４に示された研磨プロセスは、図２ａ、２ｂ、３ａ及び３ｂに示されたシナリオと比べて低い標準偏差範囲を有していた。それにより、本発明は、より良好な粗さ均一性を有するアルミニウム基板ディスクを提供した。

Claims (11)

1. アルミニウム基板ディスク上に研磨線を確立するための研磨装置であって、
   中央回転可能シャフトと、
   回転可能な周囲リングと、
   一対の円形研磨プレートと、
   複数のキャリアプレートと、を備え、
   前記一対の円形研磨プレートの各々は、前記中央回転可能シャフトの周りに位置することができる中央ボアホールを含み、他方に対して且つ／又は前記中央回転可能シャフトに対して独立して自由に回転するものであり、
   前記複数のキャリアプレートは前記一対の円形研磨プレートの間に挟まれるように構成され、各キャリアプレートは、アルミニウム基板ディスクの上面及び下面が前記円形研磨プレートの各々と接触可能なように前記アルミニウム基板ディスクを収容可能な一連のポケットを含み、
   前記中央回転可能シャフト、前記周囲リング及び前記複数のキャリアプレートは、それらの環状縁に沿って一連の歯及び／又はギアを含むことで遊星ギアを確立し、前記アルミニウム基板ディスクが内部に置かれる前記キャリアプレートへ回転を付与する能力が結果として楕円十字形研磨線パターンをもたらすように、前記中央回転可能シャフト、前記周囲リング及び前記複数のキャリアプレートの各々に対してある程度の回転を増加させ且つ付与する研磨装置。
2. 前記中央回転可能シャフトは中央及び／又はサンギアである請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記周囲リングは内側に向く歯を有する外側リングである請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記中央及び／又はサンギアは外側に向く歯を含む請求項３に記載の研磨装置。
5. 前記アルミニウム基板ディスクが内部に置かれる各キャリアプレートは、前記外側リング及び／又は中央／サンギアに噛み合うように構成される環状外向き歯を有する請求項４に記載の研磨装置。
6. 前記装置は前記一対の研磨プレートが分離可能なように調節可能であり、上側研磨プレートは下側研磨プレートに対して持ち上げられることができ、前記研磨装置の非動作中に、前記アルミニウム基板ディスクが収容される前記複数のキャリアプレートを前記下側研磨プレート上に置くことが可能な請求項５に記載の研磨装置。
7. 前記複数のキャリアプレートは、各キャリアプレート内に収容される前記アルミニウム基板ディスクと前記キャリアプレートが挟まれるそれぞれの円形研磨プレートの各々との間の接触面積を最大化するように前記下側円形プレートの周りに構成される請求項６に記載の研磨装置。
8. 前記複数のキャリアプレート内に収容されている前記アルミニウム基板ディスク上に前記上側及び下側研磨プレートから動作中に与えられる研磨応力は両面で等しい請求項６又は７に記載の研磨装置。
9. 前記装置はディスク研磨プロセスの間に発生する熱を最小化する十分な冷却を更に含む請求項１に記載の研磨装置。
10. 前記研磨装置は、研磨プロセスがマシンの外部から見えないようにすべく前記一対の円形研磨プレートが前記装置内に包み込まれるような主外側ハウジング体を含み、それにより、生成されたダスト及び浮遊金属くずへの暴露を最小にする請求項１に記載の研磨装置。
11. 先ず粗い研磨を次いでより微細な研磨を確立するように個々の装置が位置させられる一連のステップを先行する請求項のいずれかに記載の前記研磨装置が含む研磨配置。

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