JP3235970B2 - 回転定盤の温度保持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラッピング加工や
ポリシング加工等に用いられる回転定盤の温度保持構造
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一面に平坦な研磨面を備えて円盤状を成
す研磨定盤を軸心回りに回転駆動することによりその研
磨面に摺接させられる被研磨物を加工するラッピング加
工やポリシング加工が知られている。このような研磨定
盤を用いる加工においては、被研磨物が研磨面に定常的
に接触させられていることから研磨熱が発生し易い。ま
た、ラッピング装置に備えられている動力系や駆動系か
ら発生する熱すなわちモータの発熱、或いはベアリング
部の摺動や摩擦等により発生する熱も研磨定盤に伝達さ
れる。そのため、研磨熱や駆動系等からもたらされる熱
（以下、まとめて研磨熱等という）によって研磨定盤が
熱膨張させられて平坦度が低下すると高い加工精度が得
られなくなることから、一般に、ラッピング加工等を施
すに際しては、研磨面における熱平衡状態を保つ目的で
研磨定盤が冷却されて一定温度に保持される。

【０００３】従来、上記の研磨定盤を冷却する方法とし
ては、一般に、研磨定盤内部に供給口および排出口を備
えた冷却室を設けてその冷却室内に水や研削液等の冷却
液を流通させることが行われている。このような冷却方
法において供給口から供給された冷却液は、冷却室内を
流通して排出口から排出される過程で研磨面との間の熱
伝導によって次第に温度上昇させられる。そのため、排
出口近傍では研磨面との温度差が小さくなることから、
供給口近傍では大きな冷却効果が得られる一方、排出口
近傍では冷却効果が小さくなる。例えばφ300 (mm)程度
以下の大きさの定盤では、冷却効果の差に起因して生じ
る研磨面の温度分布が加工精度に影響しない範囲に留ま
るが、近年、生産効率を高める目的でφ600 (mm)、或い
はφ1000(mm)程度と大型化されている研磨定盤では、研
磨面に大きな温度分布が生じて加工精度が低下させられ
るという問題がある。したがって、大型定盤において研
磨面全面で一様な冷却効果を得る目的で種々の冷却構造
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、実公昭６０−
２１１７２号公報に記載されているラッピング装置の定
盤では、図１に示されるように定盤内部が複数の扇型の
冷却室１０に分割されると共に、各々の冷却室１０内を
外周側において連通させられる２室１０ａ、１０ｂに分
割する仕切り１２が設けられ、更に、それら２室１０
ａ、１０ｂの内周側にそれぞれ冷却液供給口１４、冷却
液排出口１６が備えられている。この冷却液供給口１４
から一方の室１０ａ内に供給された冷却液は、外周側の
連通部１８を経由して他方の室１０ｂ内に流れ込み、冷
却液排出口１６から排出される。なお、複数の冷却室１
０をそれぞれ構成する冷却液供給口１４が設けられた室
１０ａおよび冷却液排出口１６が設けられた室１０ｂ
は、何れも周方向に一つ置きに並んでいる。このため、
周方向に並ぶ複数の冷却室１０相互の冷却条件が同様に
なると共に、２室１０ａ、１０ｂによって径方向に往復
するように冷却液通路が形成されていることから、各々
の冷却室１０内における径方向の冷却条件も略一様とな
る。

【０００５】また、特公平７−３５０１５号公報に記載
されている平面研磨装置の定盤では、図２に示されるよ
うに、定盤内部が複数の扇形の冷却室２０に分割される
と共に、各々の冷却室２０の外周側に冷却液供給口２２
が、内周側に冷却液排出口２４がそれぞれ設けられてい
る。このため、この定盤においても、上記図１に示され
る定盤の場合と同様に周方向に並ぶ複数の冷却室２０相
互の冷却条件が同様となる。なお、各々の冷却室２０に
おいては、冷却液が外周側から内周側に向かって流れる
ようになっているが、冷却液の流通速度が十分に大きく
なるように周方向の分割数および冷却液供給量を適宜設
定することによって径方向の温度分布をある程度抑制し
得るため、要求される加工精度がそれほど高くない場合
には、このようにしても差し支えない。

【０００６】また、図３に示されるように、定盤内部が
例えば図示しない連通穴を介して相互に連通させられる
それぞれ４つの扇形の冷却室Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから成る３
つの冷却室群ａ、ｂ、ｃ合計１２の冷却室２６に分割さ
れた構造も提案されている。この定盤においては、冷却
室群ａ、ｂ、ｃに個別に冷却液が供給され、それぞれ冷
却室Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に流通して排出される。すなわ
ち、例えば冷却室群ａについては、図示しない供給口か
ら冷却室２６ａＡに供給された冷却液が冷却室２６ａ
Ｂ、２６ａＣを通って冷却室２６ａＤに流れ込み、その
冷却室２６ａＤから図示しない排出口を介して定盤外に
排出される。また、複数の冷却室２６相互の位置関係
は、上流側であることから高い冷却効果が得られる冷却
室Ａ、Ｂが他の冷却室群の最も冷却効果が低いＤの周方
向両側に隣接するように定められている。このため、こ
の定盤においても周方向に略一様な温度分布が形成され
る。しかも、冷却室２６が３群から構成されていること
から、冷却液の給排管が３系統と冷却室２６の分割数に
比較して少なくなるため、ラッピング装置等の配管構造
が簡単になるという利点もある。

【０００７】また、図４に示されるように、周方向に交
互に位置するようにそれぞれ設けられた外周端から内周
側に向かって伸びる複数の外周側隔壁２８、および内周
端から外周側に向かって伸びる複数の内周側隔壁３０
と、それら外周側隔壁２８と内周側隔壁３０との間を通
って周方向に蛇行して設けられた中間壁３２とによっ
て、定盤内部の全面を蛇行して周方向に往復する迷路状
の冷却液通路３４が形成された構造も提案されている。
冷却液通路３４の両端には、供給口３６および排出口３
８が近接して形成されており、その供給口３６から供給
された冷却液は、定盤内部を蛇行しつつ周方向に往復し
て排出口３８から排出される。このため、冷却液通路３
４が蛇行していることから、任意の周方向位置の各々で
径方向の温度分布が略一様になると共に、冷却液通路３
４が周方向に往復していることから、その周方向にも略
一様な温度分布が形成される。

【０００８】しかしながら、上記のような従来の定盤の
冷却構造では、以下に示すように種々の不都合があっ
た。先ず、図１乃至図３の定盤では、何れも複数の冷却
室１０、２０、２６が設けられていることから、周方向
の温度分布が一様になるためには複数の冷却室１０等相
互の冷却液の供給量および排出量が同様に保たれる必要
がある。すなわち、複数の冷却室１０等の各々に設けら
れている小さな冷却液供給口１４、冷却液排出口１６等
の流通抵抗が冷却室１０等相互に同様に保たれている必
要がある。したがって、冷却液中に混入した錆やスケー
ル（不純物の析出固着物）等によって冷却液供給口１４
等が閉塞され、或いは穴径が小さくなって流通抵抗が高
められると、一部の冷却室１０等に冷却液が十分に供給
されなくなって、部分的に冷却効果が得られず或いは低
くなり得ることから、長期間に亘って安定した冷却効果
および一様な温度分布が得られないという問題がある。
この問題は、温度分布を可及的に均一にするために冷却
室１０等の分割数を増やすほど、冷却液供給口１４等を
小さくしなければならないことから一層顕著となる。

【０００９】また、前記図４に示される定盤では、冷却
液通路３４は一つだけ備えられていることから、供給口
３６および排出口３８の大きさを上記のような閉塞や流
通抵抗の問題が生じ難い程度に大きくすることで、長期
間に亘って安定した温度分布を得ることができる。しか
しながら、このような複雑な冷却液通路３４を形成する
ためには定盤を鋳造するに際して複雑な鋳型が必要とな
って製造コストが増大するという問題がある。なお、周
方向に往復する冷却液通路を備える定盤の他の例とし
て、例えば、図５に示されるように定盤内部に二重螺旋
状に往復する管４０を設け、その管４０内に冷却液を流
通させるものが特開昭５８−４４９５６号公報に示され
ている。この構造によれば図４に示されるものと同様な
作用を有する冷却液通路を低コストで形成し得るが、冷
却液で直接的に冷却されるのは管４０であることから研
磨面の十分な冷却効果を得るためには、その管４０と定
盤の研磨面側の構成部材とが密接させられている必要が
ある。そのため、管４０は定盤内においてその組織に密
着させられるように定盤の鋳造時にその内部に埋め込ま
れることから、管４０が閉塞した場合に修理が不可能と
なって、研磨面の磨滅状態に拘わらず定盤が使用できな
くなるという問題がある。なお、以上の問題は定盤を冷
却する場合に限られず、所望の温度の熱媒体を前記定盤
内部に供給することにより研磨面の温度を適当な温度に
保持する場合にも同様に生じ得る。

【００１０】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、簡単な構造で長期間に亘
って一様な研磨面の温度分布を得ることが可能な回転定
盤の温度保持構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、一面に平坦な研磨面
を備えて円盤状を成し、軸心回りに回転駆動されること
によりその研磨面に摺接させられる被研磨物を加工する
回転定盤において、その研磨面を所定温度で保持するた
めの温度保持構造であって、(a)前記回転定盤の内部に
所定の径方向幅寸法で周方向に連続して円環状に設けら
れ、前記研磨面を熱伝導に基づいて所定温度に保持する
ための熱媒体が蓄えられる液密の熱媒体貯留室と、(b)
その熱媒体貯留室内において周方向に連続して螺旋状に
配設され、前記回転定盤に固定された回転主軸内の給水
路に一端が接続され且つ他端に設けられた開口からその
熱媒体貯留室内に熱媒体を供給するための熱媒体導管
と、(c)前記熱媒体貯留室内において前記熱媒体導管の
開口とは径方向の反対側に設けられ、その熱媒体貯留室
内の熱媒体を前記回転定盤外に排出するための排出口と
を、含むことにある。

【００１２】

【発明の効果】このようにすれば、回転定盤の内部に所
定の径方向幅寸法で周方向に連続して円環状に設けら
れ、研磨面を熱伝導に基づいて所定温度に保持するため
の熱媒体が蓄えられる液密の熱媒体貯留室と、その熱媒
体貯留室内において周方向に連続して螺旋状に配設さ
れ、回転主軸内の給水路に一端が接続され且つ他端に設
けられた開口からその熱媒体貯留室内に熱媒体を供給す
るための熱媒体導管と、熱媒体貯留室内において熱媒体
導管の開口とは径方向の反対側に設けられ、その熱媒体
貯留室内の熱媒体を回転定盤外に排出するための排出口
とを含んで回転定盤の温度保持構造が構成される。その
ため、回転定盤の温度保持構造は、定盤内に円環状の熱
媒体貯留室を設けてその中に螺旋状の熱媒体導管を配設
するだけの簡単な構造で構成される。そして、回転定盤
の研磨面は、熱媒体貯留室内に蓄えられている熱媒体と
の間で熱交換させられるが、その熱媒体は、熱媒体貯留
室内に螺旋状に配設された熱媒体導管内を流通する熱媒
体との間で熱交換させられると共に、その熱媒体導管の
開口から供給される熱媒体で置き換えられて排出口から
順次排出される。このとき、熱媒体導管は熱媒体貯留室
内で螺旋状に配設されていることから、熱媒体貯留室内
の熱媒体は、その熱媒体導管内の熱媒体との間で周方向
に略均一に熱交換させられ、しかも、熱媒体貯留室は周
方向に連続に形成されてその周方向における温度勾配が
形成され難いため、熱媒体貯留室内の熱媒体の温度が周
方向に略均一に維持される。また、熱媒体導管の開口と
排出口とは径方向の反対側に設けられていることから、
その開口から熱媒体貯留室内に供給された熱媒体が排出
口から排出されるまでに径方向に移動させられる過程で
研磨面との間の熱交換によって生じる温度勾配傾向と、
熱媒体導管内の熱媒体が螺旋状に移動させられて開口か
ら熱媒体貯留室内に供給される間にその熱媒体貯留室内
の熱媒体との間の熱交換によって生じる温度勾配傾向と
は相互に反対向きにされるため、それらの間の温度勾配
傾向が相殺されて熱媒体貯留室内の熱媒体の温度が径方
向にも略均一に維持される。更に、熱媒体貯留室が周方
向に分割されていないことから、熱媒体の流通断面積す
なわち熱媒体導管、開口および排出口の断面積を十分に
大きく形成できて供給排出経路が閉塞され難いため、長
期間に亘って温度保持効果が得られる。したがって、簡
単な構造で、熱媒体貯留室内の熱媒体の温度が全面で略
一様に維持されて、研磨面の温度が長期間に亘って一様
な研磨面の温度分布を得ることが可能な回転定盤の温度
保持構造が得られる。

【００１３】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記熱媒体導管
は、前記熱媒体貯留室の略全幅に亘って径方向に隣接す
る部分が相互に略密接して設けられているものである。
このようにすれば、熱媒体導管が相互の間に大きな隙間
が生じるように配設されている場合に比較して、熱媒体
貯留室内の熱媒体と熱媒体導管内の熱媒体との間の熱交
換量が十分に多くされるため、熱媒体貯留室内の温度分
布を一層均一にできる。

【００１４】また、好適には、前記熱媒体導管の開口は
前記熱媒体貯留室の外周側位置に設けられ、前記排出口
は、その熱媒体貯留室の内周側位置に設けられているも
のである。このようにすれば、熱媒体導管によって熱媒
体貯留室の外周側位置へ熱媒体が供給される一方、その
熱媒体は内周側位置から排出されることから、定盤内に
形成される熱媒体の排出経路を簡単な構造にできて、温
度保持構造を有する回転定盤の製造が一層容易になる。

【００１５】また、好適には、前記熱媒体導管は、前記
熱媒体貯留室内に複数本設けられているものである。こ
のようにすれば、熱媒体導管が熱媒体貯留室内に複数本
設けられていることから、その熱媒体貯留室内へ熱媒体
を供給するための開口の位置を複数本の熱媒体導管相互
に適宜設定することにより、回転定盤のバランスの確保
が容易となる。しかも、複数本の熱媒体導管が設けられ
ていることから、それらのうちの一部が閉塞し、或いは
熱媒体の流通抵抗が高くなった場合にも、他の熱媒体導
管によって熱媒体貯留室内に熱媒体が供給されると共
に、その熱媒体貯留室内の熱媒体との熱交換が全面で略
一様に行われる。したがって、一層長期間に亘って安定
した温度保持が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例におい
て、各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。

【００１７】図６は、本発明の一実施例の温度保持構造
を有する回転定盤を備えたポリシングマシン５０の全体
を示す斜視図であり、図７は、回転定盤の軸心を通る要
部断面を示す図である。ポリシングマシン５０は、例え
ばシリコンウェハ、液晶パネル用ガラス板、記録媒体用
ディスク、或いは水晶板等を仕上げ研磨加工するための
ものである。図において、ポリシングマシン５０は、研
磨工具５２が上面に取り付けられた回転定盤５４を有す
る装置本体５６と、その装置本体５６の側部に取り付け
られた制御装置５８と、定盤５４に一定温度の冷却液を
供給するためのチラー装置６０とを備えている。

【００１８】上記の装置本体５６内には、軸受６２、６
２によって軸心回りの回転可能に支持された回転主軸６
４と、駆動モータ６６とが備えられており、その駆動モ
ータ６６の回転が図に一点鎖線で示されるベルト６８に
よって回転主軸６４に伝達されるようになっている。こ
の回転主軸６４の上端部分にはフランジ７０が備えられ
ており、前記定盤５４はそのフランジ７０の上面にボル
ト等によって相対回転不能に固定されている。上記の回
転主軸６４には、軸心方向に貫通する縦通穴７２が設け
られると共に、その縦通穴７２内に同軸的に管状部材７
４が備えられている。縦通穴７２は上部開口７６近傍に
おいてその内周面と管状部材７４との間に設けられたシ
ール７８によって液密に封止されているが、その上部開
口７６側には、フランジ７０内においてそれぞれ中心部
から互いに反対向きの外周側すなわち一直径方向に伸び
ると共に、外周側端部近傍にフランジ面８０に開口して
定盤５４に冷却水を供給するための供給穴８２をそれぞ
れ備えた一対の分岐穴８４、８４が縦通穴７２から分岐
して設けられている。更に、回転主軸６４の下端にはロ
ータリジョイント８６が取り付けられており、前記チラ
ー６０から伸びる給水管８８および排水管９０がそのロ
ータリジョイント８６によって上記縦通穴７２および管
状部材７４にそれぞれ接続されている。したがって、縦
通穴７２は給水路として、管状部材７４は排水路として
それぞれ機能する。

【００１９】また、前記定盤５４は、例えばＦＣＤ７０
０等の鋳鉄から成るものであり、前記フランジ７０に固
定される基定盤９２と、その基定盤９２の上側に例えば
径方向の３位置上の複数箇所でボルト９４（図７におい
て最外周の１か所のみ示す）によって固定される表定盤
９６とから構成され、全体がφ650 ×80(mm)程度の大き
さとなっている。上記基定盤９２は、フランジ７０側の
裏面９８に、そのフランジ７０のフランジ面８０に突設
された嵌合突部１００と嵌め合わされる嵌合穴１０２を
備えたものであり、その嵌合穴１０２の外周側に前記一
対の供給穴８２にそれぞれ接続されて定盤５４内に冷却
水を導くための一対の受入穴１０４が開口している。な
お、嵌合穴１０２は内周側の一部が深くされることによ
り段付部１０６を備えて構成されており、フランジ７０
の嵌合突部１００と嵌め合わされた状態においてその嵌
合突部１００の上側にはその段付部１０６とフランジ７
０との間に排水室１０８が形成される。

【００２０】また、上記図７および基定盤９２の平面図
に対応する図８に示されるように、表定盤９６が固定さ
れる基定盤９２の表面側には、例えば、直径で360 (mm)
から595 (mm)程度の範囲に深さ35(mm)程度の円環状の第
１環状溝１１０が形成され、その内周側には、直径で14
5 (mm)から305 (mm)程度の範囲に深さ12(mm)程度で第１
環状溝１１０よりも小径で浅い円環状の第２環状溝１１
２が形成されている。そのため、基定盤９２上に表定盤
９６が取り付けられた状態においては、それらの間に第
１環状溝１１０および第２環状溝１１２と表定盤９６の
略平坦な裏面とによってそれぞれ円環状室が形成され
る。そして、前記一対の受入穴１０４は、裏面９８から
定盤５４の厚み方向の中間位置までその軸心方向に沿っ
て伸び、そこから径方向に沿ってそれぞれ反対向きに外
周側に向かうように屈曲させられ、上記の第２環状溝１
１２の下側を通って第１環状溝１１０の内周面１１４に
開口して形成されている。すなわち、一対の受入穴１０
４は、相互に全体が周方向の反対側に位置するように形
成されている。また、第１環状溝１１０と第２環状溝１
１２とは、周状突起１１６によって径方向において相互
に分離されているが、その周状突起１１６には周方向の
４か所に径方向の全幅に亘る周方向の長さが20(mm)程
度、深さが5 (mm)程度の切欠部１１８が備えられてい
る。そのため、第１環状溝１１０および第２環状溝１１
２によってそれぞれ形成される２つの円環状室は、その
切欠部１１８を介して連通させられ、全体が液密に構成
されている。また、第２環状溝１１２の内周側に設けら
れた凸部１２０の上面には、周方向の４か所にその第２
環状溝１１２の内周面１２２から形成された半径よりも
短い長さの窪み１２４が設けられている。この窪み１２
４の各々は、基定盤９２の軸心方向に貫通する貫通穴１
２６によって前記嵌合穴１０２の段付部１０６と連通さ
せられている。なお、上記切欠部１１８と窪み１２４と
は、図８に示されるように周方向に相互に45度だけ異な
る角度位置に設けられているが、窪み１２４の周方向の
幅寸法および深さ寸法は切欠部１１８と同様である。ま
た、上記の周状突起１１６は、表定盤９６を裏面側から
支持してその剛性を補う目的で設けられているものであ
る。

【００２１】また、上記の第１環状溝１１０内には、例
えば外径12(mm)程度、内径10(mm)程度の寸法で銅（例え
ばC1020 等）等から成る一対の冷却水導管１２８ａ、１
２８ｂ（以下、特に区別しないときは単に冷却水導管１
２８という）が、内周側から外周側に向かって図８に示
される定盤５４の回転方向Ｒとは反対向きの螺旋を描く
ように備えられている。これら一対の冷却水導管１２８
は、前記一対の受入穴１０４の第１環状溝１１０側の一
対の開口部に内周側端部１３０がそれぞれ差し込み固定
されており、外周側端部開口１３２が各々内周側端部１
３０と略同様な周方向位置に位置させられている。すな
わち、外周側端部開口１３２は、冷却水導管１２８ａ、
１２８ｂ相互に周方向の反対側に位置させられている。
なお、内周側端部１３０の近傍部分は、第１環状溝１１
０の内周面１１４から外周側に向かって伸びた後、最外
周位置で曲げられて内周側まで戻る形状に形成されてい
るが、これは冷却水導管１２８の折り曲げ角度を可及的
に小さくして、屈曲に伴う管内の流通抵抗を低く留める
目的で形作られているものである。このため、冷却水導
管１２８の螺旋状に形成された他の部分全体は、図７に
示されるようにその折り曲げ部分の上側に位置してい
る。また、図８においては、理解を容易とするために冷
却水導管１２８ｂの中間部を省略して最内周部および最
外周部の一部ののみを示しているが、冷却水導管１２８
ａ、１２８ｂは、第１環状溝１１０内において径方向に
交互に並んで略密接して設けられ、周方向の数箇所にお
いて図示しない接着剤等で両者が一体的に固定されてい
る。また、本実施例においては、表定盤９６を第１環状
溝１１０によって形成される円環状室１３４が熱媒体貯
留室に、冷却水導管１２８が熱媒体導管にそれぞれ相当
する。

【００２２】このため、チラー装置６０から給水管８８
を通って本体５６に冷却水が供給されると、縦通穴７
２、分岐穴８４、受入穴１０４を通って冷却水導管１２
８に送られて、第１環状溝１１０内において螺旋状に配
設されたその冷却水導管１２８内を流通させられ、その
外周側端部開口１３２から排出されることで、その第１
環状溝１１０内に冷却水が供給される。第１環状溝１１
０内に供給された冷却水は、定盤５４の周方向に沿って
流れつつ冷却水導管１２８から外周位置に順次供給され
る新たな冷却水から与えられる圧力に従って内周側に向
かわせられ、切欠部１１８を通って第２環状溝１１２に
入り込み、更に内周側に向かって流れて窪み１２４から
貫通穴１２６を通って排水室１０８内に流れ込む。そし
て、管状部材７４内を通って排水管９０からチラー装置
６０に回収される。したがって、本実施例においては、
上記切欠部１１８が排出口に相当し、排出口は冷却水導
管１２８の外周側端部開口１３２とは径方向の反対側に
設けられている。なお、定盤５４の使用時においては、
上記の給排水が連続的に行われることとなるが、前記の
ように冷却水導管１２８の内径は10(mm)程度と大きく、
また、排出口に相当する切欠部１１８の開口断面積も10
〜20(mm²) 程度と大きくされていることから、錆やスケ
ール等に起因する冷却水流通経路の詰まりが生じ難くな
っている。

【００２３】また、前記研磨工具５２は、例えば、外径
φ600 (mm)×厚さ50(mm)程度の大きさを備えたものであ
り、例えばアルミニウム合金やステンレス鋼等から構成
された厚さが40(mm)程度の基板１３８と、外径が600 (m
m)×内径200 (mm)×厚さが10(mm)程度の寸法を有してそ
の基板１３８上に固着された砥粒層１４０とから構成さ
れたものである。なお、砥粒層１４０は、例えばダイヤ
モンド砥粒がフェノール樹脂等の樹脂結合剤によって結
合されて構成されている。この研磨工具５２は、定盤５
４上に中央部においてボルト１３６で表定盤９６の表面
にその裏面が密着するように固定されている。

【００２４】図６に戻って、本体５６の上部には、研磨
工具５２および定盤５４の外周側位置にテーブル１４２
が備えられ、そのテーブル１４２上には修正リング１４
４やワークホルダ１５４（図７参照）等の周方向の移動
を抑制し、且つモータ１４６、１４８の駆動力に従って
修正リング１４４等を回転させ或いは揺動させるための
複数個のアーム１５０が備えられている。なお、図にお
いては一つのアーム１５０に対応するモータ１４６、１
４８のみが描かれているが、実際には複数個のアーム１
５０の各々にモータ１４６、１４８がそれぞれ備えられ
ている。

【００２５】以上のように構成されたポリシングマシン
５０を用いてポリシング加工を行うに際しては、先ず、
定盤５４上に取り付けられた研磨工具５２に修正リング
１４４を用いて研磨面１５２のコンディショニングを施
し、研磨屑を除去すると共に所定の平坦度に形成した
後、研磨工具５２を軸心回りに回転させつつ、図７に示
されるようにワークホルダ１５４に取り付けられた被研
磨物１５６をその研磨面１５２に摺接させる。このと
き、これらコンディショニングおよびポリシング加工の
実施時においては、定盤５４内には、チラー装置６０に
よって一定温度に維持された冷却水が前記経路を通って
供給され、螺旋状の冷却水導管１２８ａ、１２８ｂ内を
流れてその外周側端部開口１３２の開口から円環状室１
３４内に吐出される。そのため、定盤５４は、基定盤９
２と表定盤９６との間の円環状室１３４等がその冷却水
導管１２８から吐出された冷却水で満たされる。

【００２６】ところで、コンディショニングやポリシン
グ加工時においては、修正リング１４４或いは被研磨物
１５６と研磨面１５２とが摺接させられることから、そ
の研磨面１５２上で摩擦熱（研磨熱）が発生すると共
に、動力系や駆動系を構成するモータやベアリングから
も発熱してその熱が研磨面１５２に伝達される（以下、
これらの熱をまとめて摩擦熱等という）。そのため、摩
擦熱等が発生した研磨面１５２とその定盤５４内に満た
された冷却水との間で、相互の温度差に基づいて表定盤
９６、研磨工具５２（基板１３８および砥粒層１４０）
を介して熱交換され、その研磨面１５２が冷却される。
このとき、円環状室１３４内の冷却水は、冷却水導管１
２８から吐出された外周側から内周側に向かって研磨面
１５２との間で熱交換されつつ流れ、その内周側の第２
環状溝１１２内を通って貫通穴１２６から排出されるこ
とから、下流側となる内周側ほど研磨面１５２との間の
熱交換量が大きくなって温度が高くなる傾向にある。し
かしながら、このように研磨面１５２との間で熱交換さ
れることによって内周側ほど温度上昇傾向とされた円環
状室１３４内の冷却水は、その円環状室１３４内に設け
られた冷却水導管１２８内の冷却水との間でもそれらの
温度差に基づいて熱交換される。そのため、冷却水導管
１２８内の冷却水は、円環状室１３４内において外周側
に向かってその円環状室１３４内の冷却水との間で熱交
換されつつ螺旋状に流通させられることから、円環状室
１３４内の冷却水温度が低い外周側ほど温度上昇傾向と
なる。したがって、円環状室１３４内の冷却水の温度上
昇傾向が、それと反対向きの冷却水導管１２８内の冷却
水の温度上昇傾向によって相殺されることから、その円
環状室１３４内の冷却水温度が径方向に略一様となるた
め、その冷却水と研磨面１５２との間の熱交換量が径方
向に略一様に保たれて、その研磨面１５２の温度が径方
向に一様な一定温度に保たれることとなる。

【００２７】また、冷却水導管１２８内の冷却水は、円
環状室１３４内の冷却水との間で熱交換されつつ周方向
に流通させられることから、その周方向においても温度
勾配が生じ得るが、冷却水導管１２８は内周側から外周
側に向かって螺旋状に幾重にも設けられているため、１
周目と２周目、２周目と３周目等の相互に隣接させられ
る冷却水導管１２８の部分相互によって温度勾配が補わ
れる。しかも、円環状室１３４は周方向に連続する１室
に形成されていることから、その内部を流通する冷却水
自身の移動によってもその周方向における温度勾配の発
生が抑制される。したがって、周方向においては、それ
ほど大きな温度勾配は形成されない。更に、本実施例に
おいては、２本の冷却水導管１２８ａ、１２８ｂがその
内周側端部１３０が相互に180 度異なる周方向位置から
始まり且つ径方向に交互に位置するように設けられてい
ることから、それらの内部を流れる冷却水の温度上昇傾
向が半周期だけ異なるため、円環状室１３４内の冷却水
との間の熱交換量が互いに補われてその円環状室１３４
内の冷却水の温度分布が周方向に一層一様となる。した
がって、径方向および周方向の何れについても円環状室
１３４内の冷却水の温度が一様とされていることから、
定盤５４の表面延いては研磨面１５２において面内で一
様な温度分布が得られ、被研磨物１５６の加工精度が高
められる。例えば本実施例の構造で定盤回転数を300(rp
m)程度以下とした場合には、±0.5(℃) 程度と極めて小
さな温度分布が得られる。

【００２８】なお、前記各部の寸法および図７から明ら
かなように、研磨工具５２の研磨面１５２は第１環状溝
１１０の内周面１１４よりも内周側までの範囲に備えら
れている。このため、その内周面１１４よりも内周側の
部分では、円環状室１３４内の冷却水による冷却効果が
得られない。しかしながら、その内周側部分には第２環
状溝１１２が研磨面１５２の内周端よりも更に内周側ま
での範囲に設けられ、円環状室１３４から切欠部１１８
を通って排出された冷却水がその第２環状溝１１２と表
定盤９６との間に形成される円環状室内に貯留され、順
次窪み１２４および貫通穴１２６から排出されることか
ら、その排出過程にある冷却水によって研磨面１５２の
内周側部分も十分に冷却される。したがって、研磨面１
５２全体に十分な冷却効果が与えられて、その内周側部
分においても外周側部分と同様に略一様な温度分布が得
られる。

【００２９】要するに、本実施例においては、定盤５４
の内部に周方向に連続して円環状に設けられ、研磨面１
５２を熱伝導に基づいて所定温度に保持するための冷却
水が蓄えられる円環状室１３４と、その円環状室１３４
内において周方向に連続して螺旋状に配設され、外周側
端部開口１３２からその円環状室１３４内に冷却水を供
給するための一対の冷却水導管１２８ａ、１２８ｂと、
円環状室１３４内において冷却水導管１２８の開口１３
２とは径方向の反対側に設けられ、その円環状室１３４
内の冷却水を回転定盤５４外に排出するための切欠部１
１８とを含んで回転定盤５４の冷却構造が構成される。

【００３０】そのため、定盤５４の冷却構造は、定盤５
４内に円環状室１３４を設けてその中に螺旋状の冷却水
導管１２８を配設するだけの簡単な構造で構成される。
そして、定盤５４に固定される研磨工具５２の研磨面１
５２は、円環状室１３４内に蓄えられている冷却水との
間で熱交換させられるが、その冷却水は、円環状室１３
４内に螺旋状に配設された冷却水導管１２８内を流通す
る冷却水との間で熱交換させられると共に、その冷却水
導管１２８の開口１３２から供給される冷却水で置き換
えられて切欠部１１８から順次排出される。このとき、
冷却水導管１２８は円環状室１３４内で螺旋状に配設さ
れていることから、円環状室１３４内の冷却水は、その
冷却水導管１２８内の冷却水との間で周方向に略均一に
熱交換させられ、しかも、円環状室１３４は周方向に連
続に形成されてその周方向における温度勾配が形成され
難いため、円環状室１３４内の冷却水の温度が周方向に
略均一に維持される。また、冷却水導管１２８の開口１
３２と切欠部１１８とは径方向の反対側に設けられてい
ることから、その開口１３２から円環状室１３４内に供
給された冷却水が切欠部１１８から排出されるまでに径
方向に移動させられる過程で研磨面１５２との間の熱交
換によって生じる温度勾配傾向と、冷却水導管１２８内
の冷却水が螺旋状に移動させられて開口１３２から円環
状室１３４内に供給される間にその円環状室１３４内の
冷却水との間の熱交換によって生じる温度勾配傾向とは
相互に反対向きにされるため、それらの間の温度勾配傾
向が相殺されて円環状室１３４内の冷却水の温度が径方
向にも略均一に維持される。更に、円環状室１３４が周
方向に分割されていないことから、冷却水の流通断面積
すなわち冷却水導管１２８内径、開口１３２内径および
切欠部１１８の断面積を十分に大きく形成できて供給排
出経路が閉塞され難いため、長期間に亘って高い冷却効
果が得られる。したがって、簡単な構造で、円環状室１
３４内の冷却水の温度が全面で略一様に維持されて、研
磨面１５２の温度が長期間に亘って一様な研磨面１５２
の温度分布を得ることが可能な定盤５４の冷却構造が得
られる。

【００３１】また、本実施例によれば、冷却水導管１２
８は、円環状室１３４の径方向の略全幅に亘って径方向
に隣接する部分が相互に略密接して設けられている。そ
のため、冷却水導管１２８が相互の間の隙間が十分に小
さいことから、円環状室１３４内の冷却水と冷却水導管
１２８内の冷却水との接触面積が十分に大きくされて、
それらの間の熱交換量が十分に多くされるため、円環状
室１３４内の温度分布を一層均一にできる。

【００３２】また、本実施例においては、冷却水導管１
２８の開口１３２は円環状室１３４の外周側位置に設け
られ、排出口として機能する切欠部１１８は、その円環
状室１３４の内周側位置に設けられているものである。
そのため、冷却水導管１２８によって円環状室１３４の
外周側位置へ冷却水が供給される一方、その冷却水は内
周側位置から排出されることから、図７に示されるよう
に定盤５４内に形成される冷却水の排出経路を切欠部１
１８、第２環状溝１１２、窪み１２４、貫通穴１２６か
ら構成される簡単な構造にできて、冷却構造を有する定
盤５４の製造が一層容易になる。

【００３３】また、本実施例においては、冷却水導管１
２８は、円環状室１３４内に２本設けられている。その
ため、円環状室１３４内へ冷却水を供給するための開口
１３２の位置が２本の冷却水導管１２８ａ、１２８ｂ相
互に周方向の反対位置に設定されていることから、定盤
５４のバランスの確保が容易である。しかも、２本の冷
却水導管１２８の一方が閉塞し、或いは冷却水の流通抵
抗が高くなった場合にも、他方の冷却水導管１２８によ
って円環状室１３４内に冷却水が供給されると共に、そ
の円環状室１３４内の冷却水との熱交換が全面で略一様
に行われる。したがって、一層長期間に亘って安定した
冷却が可能となる。更に、互いに周方向に半周期だけ異
なる螺旋を描くように冷却水導管１２８ａ、１２８ｂが
設けられていることから、それぞれの周方向の温度勾配
が互いに補われて一層周方向に一様な温度分布を得るこ
とができる。

【００３４】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。

【００３５】例えば、実施例においては、熱媒体として
冷却水が用いられた場合について説明したが、適当な温
度に冷却された研磨液等の他の液体を用いても冷却して
もよく、或いは、適当な温度に保持された熱媒体を用い
ることによって加熱或いは保温する場合にも本発明は同
様に適用される。

【００３６】また、実施例においては、冷却水導管１２
８が円環状室１３４内に２本備えられていたが、その本
数は適宜変更され、１本或いは３本以上にされても差し
支えない。但し、定盤５４の回転時のバランスを可及的
に高めると共に、周方向の温度分布を可及的に均一にす
るためには、少なくとも２本以上備えられることが望ま
しい。

【００３７】また、実施例においては、冷却水導管１２
８が内周側から外周側に向かって冷却水を流通させる螺
旋状に形成されていたが、反対に、外周側において定盤
５４に形成された受入穴１０４に接続され、内周側に開
口１３２が位置させられても差し支えない。

【００３８】また、実施例においては、定盤５４の上に
砥粒層１４０を備えた砥粒固定型の研磨工具５２が固定
されて用いられるように構成されていたが、遊離砥粒を
用いる研磨工具が固定されて用いられてもよい。また、
定盤５４自身によって研磨工具が構成されて、その表定
盤９６の表面で被研磨物１５６を加工する場合にも本発
明は同様に適用される。すなわち、研磨面１５２は、定
盤５４に一体的に備えられているものであっても、別体
に構成されてその定盤５４に固定して用いられる研磨工
具５２の表面に備えられているものであってもよいので
ある。

【００３９】また、実施例においては、第１環状溝１１
０の内周側に周状突起１１６および第２環状溝１１２が
備えられ、その第１環状溝１１０内のみに冷却水導管１
２８が備えられていたが、周状突起１１６を設けないで
第１環状溝１１０および第２環状溝１１２を一つの環状
溝に形成し、その全体に冷却水導管１２８を備えてもよ
い。また、周状突起１１６が設けられている場合におい
ても、第２環状溝１１２内に冷却水導管１２８を設け、
第１環状溝１１０内の冷却水導管１２８と周状突起１１
６を貫通して接続し、或いは別個に給水経路に接続して
もよい。なお、このようにする場合にも、第１環状溝１
１０内に貯留される冷却水は実施例と同様に第２環状溝
１１２内を通して排出できることから、第１環状溝１１
０からの排出経路を別途設ける必要はない。

【００４０】また、第１環状溝１１０の径方向の幅寸法
は、研磨面１５２の径方向寸法や定盤５４の剛性等に応
じて適宜変更される。すなわち、研磨面１５２の温度分
布を一層一様に維持するためには、研磨面１５２の裏面
側の全面に第１環状溝１１０および冷却水導管１２８が
設けられていることが望ましいことから、表定盤９６の
剛性が十分に高い場合には、実施例に示されるよりも内
周側の位置まで第１環状溝１１０を形成してもよく、研
磨面１５２が実施例に示される場合よりも十分に小さい
外周側の一部のみに設けられている場合には、内周面１
１４が実施例に示されるよりも外周側に位置するように
小さい幅で第１環状溝１１０を形成してもよい。また、
溝深さ等も、貯留することが望ましい冷却水量等に応じ
て適宜変更される。

【００４１】また、実施例においては、冷却水導管１２
８が４重に形成されていたが、巻き数や冷却水導管１２
８の寸法等は定盤５４の寸法や目的等に応じて適宜変更
される。また、冷却水導管１２８は、実施例で示される
ように略密接して設けられず、適当な間隔を以て設けら
れても差し支えない。

【００４２】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の定盤の冷却構造を一例を説明する図であ
る。

【図２】従来の定盤の冷却構造の他の例を説明する図で
ある。

【図３】従来の定盤の冷却構造の更に他の例を説明する
図である。

【図４】従来の定盤の冷却構造の更に他の例を説明する
図である。

【図５】従来の定盤の冷却構造の更に他の例を説明する
図である。

【図６】本発明の一実施例の冷却構造を備えた定盤が適
用されたポリシングマシンの全体構造を示す斜視図であ
る。

【図７】図６のポリシングマシンの要部断面を示す図で
ある。

【図８】図６のポリシングマシンに用いられる定盤の内
部構造を説明する図である。

【符号の説明】

５４：回転定盤 １１８：切欠部（排出口） １２８：冷却水導管（熱媒体導管） １３２：開口 １３４：円環状室（熱媒体貯留室） １５２：研磨面 １５６：被研磨物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−39704（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−85165（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 37/04 B24B 37/00 H01L 21/304 F28D 7/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面に平坦な研磨面を備えて円盤状を成
   し、軸心回りに回転駆動されることにより該研磨面に摺
   接させられる被研磨物を加工する回転定盤において、該
   研磨面を所定温度で保持するための温度保持構造であっ
   て、 前記回転定盤の内部に所定の径方向幅寸法で周方向に連
   続して円環状に設けられ、前記研磨面を熱伝導に基づい
   て所定温度に保持するための熱媒体が蓄えられる液密の
   熱媒体貯留室と、 該熱媒体貯留室内において周方向に連続して螺旋状に配
   設され、前記回転定盤に固定された回転主軸内の給水路
   に一端が接続され且つ他端に設けられた開口から該熱媒
   体貯留室内に熱媒体を供給するための熱媒体導管と、 前記熱媒体貯留室内において前記熱媒体導管の開口とは
   径方向の反対側に設けられ、該熱媒体貯留室内の熱媒体
   を前記回転定盤外に排出するための排出口とを、含むこ
   とを特徴とする回転定盤の温度保持構造。
2. 【請求項２】 前記熱媒体導管は、前記熱媒体貯留室の
   略全幅に亘って径方向に隣接する部分が相互に略密接し
   て設けられているものである請求項１の回転定盤の温度
   保持構造。
3. 【請求項３】 前記熱媒体導管の開口は前記熱媒体貯留
   室の外周側位置に設けられ、前記排出口は、該熱媒体貯
   留室の内周側位置に設けられているものである請求項１
   の回転定盤の温度保持構造。
4. 【請求項４】 前記熱媒体導管は、前記熱媒体貯留室内
   に複数本設けられているものである請求項１の回転定盤
   の温度保持構造。