JP2941317B2

JP2941317B2 - 定寸研磨加工方法

Info

Publication number: JP2941317B2
Application number: JP30666489A
Authority: JP
Inventors: 勲小山; 直樹藤井
Original assignee: SHICHIZUN TOKEI KK
Current assignee: SHICHIZUN TOKEI KK
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1989-11-28
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH03170265A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はラッピング方法に関し、更に詳しくは、半導
体、光学、磁気、電子関連等の高脆材料を高精度にラッ
ピングする方法並びにその装置およびワーク固定プレー
トに関するものである。

〔従来の技術〕

平面を創成するためのラッピング加工は、一般的に
は、ワークを上下定盤で挾み込んで加工を行う両面同時
加工方式と、下定盤のみで加工を行う片面加工方式の二
通り有るが、裏表の形状の異なるワークや極めて薄いワ
ーク、あるいは両面で仕上面粗さを変える必要のあるワ
ークなどは、いずれも片面加工方式がとられる。

第４図は従来行われている片面加工方式を示す斜視図
である。この図において、41は研磨定盤で、材質は錫、
銅、鋳鉄、樹脂等が用いられ、表面にはラセン状、同心
円状、網目状等の細溝が形成されている。47は脚で、前
記研磨定盤41が取着されたスピンドル（図示せず）や、
ベルト（図示せず）を介して前記スピンドル駆動する無
段変速モーター（図示せず）等を内蔵している。

42はワーク固定プレートで、下面にワーク（図示せ
ず）が接着固定されている。43はキャリアアームで、前
記脚47に固着されたキャリアアーム支柱48に締結されて
いる。前記キャリアアーム43には２個のローラー44が軸
支され、前記研磨定盤41上における前記ワーク固定プレ
ート42の位置決めをするとともに、加工中、前記ワーク
固定プレート42を円滑に回転させる働きをする。49は加
工液ノズルで、加工中、前記研磨定盤41上に研磨液を供
給する。

第５図は従来行われているワークの厚み測定方法の説
明図で、加工前後又はその途中で行われ、その差異から
研磨量を算出している。20は測定定盤で、材質は石又は
鋳鉄で作られている。上面は高精度な平面に加工され、
一端にゲージ支柱21が垂直に取着されている。23はダイ
ヤルゲージで、前記支柱21に取着されている。そして、
さらに上下任意の位置に位置決め固定されるゲージホル
ダー22に取着されている。前記ワーク固定プレート42は
片面にワーク５が接着固定されている。ラッピング加工
途中において、前記ワーク固定プレート42は、研磨機か
ら外され、前記ワーク５を上向きに前記測定定盤20上に
載置され、前記ワーク固定プレート42のワーク接着面か
らの高さｈを前記ダイヤルゲージ23で測定する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述した従来の方法では、所定寸法に到
達する迄何回かの測定を行う必要が有り、時間を要す。
又、定盤状態の変化等から切れ味が不安定となり過研磨
による不良発生の心配も有る。現在、ラッピングの精
度、能率はオペレーターの熟練度と勘に左右される。

そこで、測定に費す時間が少なく、しかも高精度に加
工が出来、研磨の偏り（偏研磨）をも同時に測定出来る
定寸研磨加工方法並びに研磨装置およびワーク固定プレ
ートを提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、被加工物をワ
ーク固定プレートの第１の面に接着固定し、このワーク
固定プレートを保持するとともに前記被加工物を研磨定
盤に当接させ、この研磨定盤を回転させることにより、
前記被加工物を研磨する研磨加工方法において、前記ワーク固定プレートの、前記第１の面の反対側に
（あるいは他に）設定した第２の面の面位置の変化を、
そのまま、あるいは前記ワーク固定プレートの基準部お
よびこのワーク固定プレートを保持する基準リングと比
較して検出することにより、前記被加工物の研磨量を推
定して加工することにより達成される。

また、面位置を３カ所以上検出することにより、加工
面の偏研磨状態が判る。

さらに、面位置の検出を前記ワーク固定プレートの第
２の面に形成した、順次幅を変化させた検出部を用いて
行なうことにより、検出箇所が認識される。

また、上述した方法を実施するための装置は、被加工
物をワーク固定プレートの第１の面に接着固定し、この
ワーク固定プレートを保持するとともに前記被加工物を
研磨定盤に当接させ、この研磨定盤を回転させることに
より、前記被加工物を研磨する研磨装置において、前記第１の面の反対側の面を平面に形成して第２の面
とし、この第２の面の外周部に３つ以上の測定部を設
け、さらに、前記測定部の位置変化を検出する検出部を設
けることにより達成される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は、本発明による定寸研磨加工方法の実施例の説明図
であり、（ａ）はその実施例を実施するための装置の断
面概略図である。

１は研磨定盤で、スピンドル２に取着され、脚（図示
せず）内部に取着された無段変速モーター（図示せず）
からプーリー（図示せず）及びベルト（図示せず）を介
して動力伝達を受け回転する。

３はカバーで前記脚（図示せず）に取着され、研磨液
の飛散を防止している。４はワーク固定プレートで、下
面にワーク５がワックスで固定されている。そして、こ
のワーク固定プレート４は、前記研磨定盤１上に載置さ
れた基準リング６の内側に樹脂等で作られ取着されたガ
イド７の中に挿入され、前記研磨定盤１上に載置されて
いる。前記基準リング６は、全体又は一部（前記研磨定
盤１との接触面側のみ）を、アルミナや窒化硅素等の高
密度セラミックスで構成し、耐磨耗を持たせている。又
上下面の平行度は0.5μｍ以内に保ち測定面となる上端
面は平滑に鏡面研磨し、本定寸研磨加工の測定の基準と
している。

10〜12は非接触変位センサーでレーザー、静電容量、
ウズ電流等を利用した方式のものが用いられており、ア
ーム９に取着されている。前記アーム９は前記脚（図示
せず）に固着された支柱８に締結されている。又前記ア
ーム９及び支柱８は熱変形を少なくするためにインバー
等の低熱膨張系数の材料を用いている。

第１図（ｂ）は実施例の説明図であり、上面から見た
概略図である。前記非接触変位センサー10〜12の前記ア
ーム９上での取付け位置はセンサー取付中心線Ａ上に配
置、取着され、前記センサー取付中心線Ａはアーム中心
線Ｂと直角をなしており、前記支柱８及び前記アーム９
が熱変形により倒れが生じても測定誤差が生じにくい様
に配置が考慮されている。

13はキャリアアームで、２個のローラー14が軸支さ
れ、前記脚部（図示せず）に固定されたキャリアアーム
支柱15に締結されている。さらに、このキャリアアーム
13は、加工時、前記基準リング６が前記研磨定盤１上の
定位置で円滑に回転する様に位置決めされている。

通常、前記研磨定盤１が、図中矢印アの方向に回転し
た時には前記基準リング６は、周速差により図中矢印イ
の方向につれ廻り回転するが、回転数は前記研磨定盤１
の平面度や前記ワーク５の形状、配置等に左右される。
又なめらかに回転しにくい状態の時に円滑に回転させ均
一な加工を行うための手段として、前記脚部（図示せ
ず）又は前記キャリアアーム13に取着した強制駆動装置
（図示せず）を用い前記基準リング６をベルト（図示せ
ず）を介して強制的に回転させる方法や、前記ローラー
14をベルト（図示せず）を介して回転させ、前記基準リ
ング６の回転を助ける等の方法が用いられている。

16は砥粒供給ノズルで、砥粒17を連続的又は間欠的に
研磨定盤１上に供給する。

第２図は、測定時における各センサーの位置関係を示
す概略図である。P₁は前記非接触変位センサー10の前記
基準リング６上の測定点（後述するP₂とP₃とを結ぶ直線
と、リング６との交点）、P₂は前記非接触変位センサー
11の前記ワーク固定プレート４上の回転時における四隅
の測定点、P₃は前記非接触変位センサー12の前記ワーク
固定プレート４上の中心部における測定点である。ａ〜
ｅは前記ワーク固定プレート４の上面に設けられた測定
面で下面から同一高さに有り、そのうち前記ａ〜ｄは四
隅に位置し、前記ｅは中心部に位置する。前記測定面ａ
〜ｄは、上面と下面とを結ぶ側面を斜面にすることによ
っても形成できるが、測定値の処理が複雑になる。ｆは
前記ワーク固定プレート４が回転した時に前記ワーク固
定プレート４上の四隅の測定面ａ〜ｄの中心部が描く仮
想円である。又前記測定面ａ〜ｄは前記仮想円ｆの円周
方向に対して順次巾寸法を変化させ、測定値出力に差を
生じさせ、各測定面と測定値が対応する様に成されてい
る。又前記測定面ａ〜ｄの形成手段としてはコーティン
グやフィルムマスク等を用いることが出来る。前記ワー
ク固定プレート４の形状は円形でも多角形状でも良い。

第３図は、前記非接触変位センサー11による加工中の
検出波形を示す模式図である。図中a₁〜d₁は前記ワーク
固定プレート４上の測定面ａ〜ｄに対応している。Ｈは
高さ寸法偏差で、ほぼ前記ワーク５の平行度を表してお
り加工中発生する偏摩耗量により変化する。

この様に偏摩耗量及び偏研磨位置が非接触で確認出来
るので、得られた情報から、加工を施したい箇所に荷重
を与える偏荷重方式等を用い平行度改善をはかることが
出来る。

又、前記非接触変位センサー12による前記ワーク固定
プレート４の中心部も同時に測定しているので、前記ワ
ークの中心部における研磨量と全体の平行度を同時に知
ることが出来る。しかし加工中の熱変位等でセンサー支
持系と前記研磨定盤１との位置関係に変化が生じ、絶対
寸法が変化してしまった場合でも前記非接触変位センサ
ー11と12との情報からは異常はつかめず、そのまま加工
寸法誤差となってしまう。これを防ぐために前記非接触
変位センサー11、12と同支持系に取着された前記非接触
変位センサー10を用い、前記基準リング６の上面を同時
に測定し、前記非接触変位センサー12の測定値と比較す
ることにより、たとえ前記支持系の変化等による絶対値
ズレが生じたとしても加工寸法誤差を極めて小さくする
ことが出来る。又前記基準リング６の加工時における減
耗量は前記ワーク５の研磨量に比べると圧倒的に少ない
ので、通常研磨ではほとんど無視出来るが、サブミクロ
ンオーダーの寸法管理を必要とする場合には減耗量補正
を行うことにより達成される。

前記非接触変位センサー10と12の出力から加工量の設
定を行い、設定値到達時に機械を自動的に停止させる手
段を併用することにより高精度な定寸加工を行うことが
出来る。例えば前記ワークにフェライト材を用い、前記
研磨定盤１に錫を用い前記非接触変位センサー10〜12に
レーザー変位計を用いて、前記砥粒17にダイヤモンドパ
ウダーを使用して、前記基準リング６の減耗量補正を入
れて実際に定寸ラップした場合のデーターを表１に示
す。

上記の表に示す様に、２つの条件における定寸精度及
び偏研磨量共に従来に比べ1/3以下に向上させることが
出来た。

〔発明の効果〕

本発明はラッピング加工時の研磨量測定手段として、
非接触変位センサーを用いていることから、測定時間を
要さず、且つ連続的にしかも高精度に測定出来、しかも
測定者間の誤差の発生の心配もなく、測定作業時に度々
生じるワーク扱いミスによる不良発生も無くなる。又複
数のセンサーによる各点の測定と監視により、ワークの
平面度、平行度、寸法精度共、従来に比べ大巾な精度向
上がはかれ、同時に自動定寸化が可能となり、ラッピン
グの高精度化、高能率化に多大な効果を与えている。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の実施例を示す説明図で、（ａ）は装
置を示す断面概略図、（ｂ）は同装置の上面概略図、第
２図は、測定時における各センサーの位置関係を示す概
略図、第３図は、非接触変位センサーによる検出波形の
模式図、第４図、第５図は従来例を示し、第４図は装置
の斜視図、第５図は測定方法の説明図である。１、41……研磨定盤、４……ワーク固定プレート、５……ワーク、６……基準リング、７……ガイド、 10〜12……非接触変位センサー、 13、43……キャリアアーム、 14、44……ローラー。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物をワーク固定プレートの第１の面
に接着固定し、このワーク固定プレートを保持するとと
もに前記被加工物を研磨定盤に当接させ、この研磨定盤
を回転させることにより、前記被加工物を研磨する研磨
加工方法において、前記ワーク固定プレートの第２の面の面位置の変化を検
出することにより、前記被加工物の研磨量を推定して加
工する定寸研磨加工方法であって、前記研磨定盤に載置された基準リング内に前記ワーク固
定プレートを保持させ、このワーク固定プレートの第２
の面の面位置の変化の検出を前記基準リングと比較して
行なうことを特徴とする定寸研磨加工方法。
【請求項２】被加工物をワーク固定プレートの第１の面
に接着固定し、このワーク固定プレートを保持するとと
もに前記被加工物を研磨定盤に当接させ、この研磨定盤
を回転させることにより、前記被加工物を研磨する研磨
加工方法において、前記ワーク固定プレートの第２の面の面位置の変化を検
出することにより、前記被加工物の研磨量を推定して加
工する定寸研磨加工方法であって、ワーク固定プレートの第２の面の、３カ所以上の面位置
の変化を検出し、前記３カ所以上の面位置の変化の検出は前記ワーク固定
プレートの第２の面に形成した、順次幅を変化させた検
出部を用いて行なうことを特徴とする定寸研磨加工方
法。
【請求項３】第２の面は、被加工物を接着固定する面の
反対側の面であることを特徴とする請求項１又は２記載
の定寸研磨加工方法。