JP3706306B2 - モジュール制御プラテン製作システム及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
技術分野
本発明はプラテン製作システムに関し、特に、様々なシステムパラメータを正確に制御する機能を有する、プラテンのテクスチャリング及び装入システムに関する。
関連技術の説明
半導体ウェハ、磁気ディスク基板、磁気ヘッド装置等の様々な被削材に対してラップ加工を行うため、ラップ盤が一般的に使用されている。そのようなラップ盤は、ラップ定盤を利用して被削材に対する研削加工や研磨加工を行っている。近年のハードディスクドライブの小型化と容量増加の大勢によって、精密許容差を維持しながら高い平坦性を有する材料が必要になってきている。したがって、そのような材料を研削及び研磨するためのラップ定盤が高精度で製作されなければならない。
【０００２】
通常、ラップ定盤は、片面または両面が所定密度の研磨材を含むように構成されている。ラップ定盤は、研削加工時やラップ加工時に、研磨材を含むスラリーとともに使用されることがある。ラップ定盤に含まれている砥粒は、時間がたてば、摩耗し、ラップ定盤の効力を低下させる。したがって、ラップ定盤の材質と構成はその耐用寿命を向上させるため、及び製造コストを低減するために重要である。
【０００３】
ラップ定盤の研磨面を構成するために、様々な種類の材料と方法が採用されている。例えば、研磨面は、装入作業として公知の工程においてダイヤモンド粒子をラップ定盤に埋め込むことによって形成されている。ダイヤモンド粒子は、その硬度特性のために優れた耐磨耗性をもたらす傾向がある。ダイヤモンド粒子をラップ定盤に埋め込む手順は、工具を使った手作業の装入から様々な工具を備えたラップ盤上での装入に至るまで及んでいる。さらに、メタルボンドダイヤモンドがめっきされた修正リングを使用してラップ定盤をテクスチャリングしている。この修正リングは、通常、電気鍍金されたニッケル被着物によって所定位置に保持された単層ダイヤモンドで片面が被覆された金属製リングからなっている。
【０００４】
現在、ラップ定盤を製作するために特別に構成された装置は存在しない。現在の装置は、ラップ加工用プラテンの製作用に改造されたラップ盤の形態をとっている。そのような装置は、ラップ定盤の製作のために使用する場合、いくつかの欠点を有している。例えば、ラップ定盤を製作するプロセスはいくつかの加工工程を必要としており、各加工工程用に装置を改造する必要がある。その結果得られたラップ定盤は、各加工工程用に装置を最適化できないために、幾分不完全である。
【０００５】
文献中には、ラップ定盤に砥粒を装入する工程を説明した様々な例が存在する。例えば、ムッチ(Mucci)に対して発行された米国特許５，１０７，６２６号には、特定の模様を有する研磨品を使用して基板の表面に模様を付与する方法が記載されている。この研磨品は、少なくとも１種類の研磨複合材料が結合された基材を備えている。研磨複合材料は、結合剤中に砥粒が分散された形態をしており、複数の山と谷からなる所定の配列に配設されている。
【０００６】
ホルムストランド(Holmstrand)に対して発行された両米国特許４，８６６，８８６号及び４，８２１，４６１号には、耐用寿命を向上させ摩削一貫性を高めるために選択的にテクスチャリングされたラップ定盤が記載されている。ラップ定盤のラップ面に対して、複数のガラスビーズが直列に押し進められて、均一のサイズと分布ならびに所望の密度を有する球状の凹部が形成される。凹部はラップ面に不連続性を付与してハイドロプレーン現象を防止する。また、凹部は遊離した粗い砥粒や、工作物の破片や、その他の異物を受け入れて工作物表面をより円滑に機械加工させる。
【０００７】
ラップ定盤を製作する装置のその他の例も様々に存在する。例えば、米国特許３，６８０，２６５号、３，９０３，６５３号、４，４１８，５０１号、５，７１３，１２３号及び５，７４９，７６９号を参照されたい。しかしながら、従来の装置はいずれもラップ定盤を製作するためには構成されていない。その結果、これらの装置はラップ定盤の性能を最適化することができない。
【０００８】
したがって、ラップ定盤の製作用に特別に構成され、それ故、ラップ定盤の性能を最適化するプラテン製作システムが必要とされている。
（発明の開示）
本発明の利点は、ラップ加工を行うプラテンを製作するために特別に構成されたプラテン製作システムである。
【０００９】
この利点及びその他の利点は、ラップ加工用プラテン製作システムが選択された作業を行いながら一定の状態を維持するように様々な動作パラメータを監視するモニタを備えている本発明によって実現される。
【００１０】
本発明の一態様では、ラップ加工用プラテン製作装置は、ベースと、皿状回転部材と、主駆動モータと、少なくとも１つの押さえアームと、各押さえアームに接続されたアクチュエータと、モニタとを備えている。上記皿状回転部材は、上記ベースに回転可能に搭載され、その上にプラテンを支持するよう構成されている。上記主駆動モータは、上記ベースに取り付けられ、上記皿状回転部材とその上に配置されたプラテンとを回転可能にするよう上記皿状回転部材に作動的に接続されている。上記押さえアームは、上記ベース上に設けられるとともに上記プラテンのラップ面と整合する位置に位置決め可能な工具受け部を備えている。各工具受け部には、上記プラテンのラップ面上で所定の作業を実行できるように工具が取り付けられている。上記アクチュエータは、上記押さえアームを指定された圧力で上記プラテンのラップ面に接触させて様々な作業を行う。選択された作業の間中、上記モニタは一定の状態を維持するよう所定の判定基準を監視する。そのような装置によれば、ただ１つの装置を使用して高品質のラップ定盤を製作することができる。さらに、一定の状態を維持するよう或る判定基準を監視することによって、堅牢性と品質を再現しながら複数のラップ定盤を製作することができる。
【００１１】
本発明の別の態様では、プラテン製作装置を使用してラップ加工用プラテンを製作する方法は、上記プラテンのラップ面を砥粒仕上げする工程と、上記プラテンのラップ面を微細にテクスチャリングする工程と、上記プラテンのラップ面にダイヤモンド粒子を装入して砥粒装入状態のラップ面を形成する工程と、上記プラテンに対して一定の状態を維持するよう上記装入工程を実時間で監視する工程と、上記砥粒装入状態のラップ面をポリシングして上記ダイヤモンド粒子を均一に露出させる工程とを備えている。
【００１２】
本発明のさらなる利点と新規の特徴は、一部は以後の説明の中に記述されており、そして、一部は以下の記述を精査することで当業者にとって明らかになり、あるいは、本発明を実践することで理解できるであろう。図示及び記述による実施形態は、本発明を実行するために熟慮された最良の形態を例示している。本発明は、その精神及び範囲から全く逸脱することなく、様々な自明の点で変形可能である。したがって、図面及び説明は当然例示的なものと見なすべきであり、限定的なものと見なすべきではない。本発明の利点は、特許請求の範囲において明示された手段と組合せによって実現することができる。
【００１３】
図面を参照するにあたり、同じ符号によって指定された構成要素は同じ構成要素を示す。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図面、まず、図１ないし図４をみると、本発明の一態様に従って構成されたラップ定盤製作システム（すなわち、プラテン製作システム）１００が示されている。プラテン製作システム１００は、剛性のある、あるいは、高強度の材料から構成されたベース１１０を備えている。図１に示すように、ベース１１０は、台、すなわち、適切な支持部材の上に搭載することができる。ベース１１０には、皿状回転部材１１２が回転可能に搭載されている。この皿状回転部材１１２は、ラップ加工を行うために製作されるプラテン１１４を支持するよう構成されている。具体的には、プラテン１１４は、実際のラップ加工を行うために使用される１つ以上のラップ面１１６（図では、１つだけ示す）を備えている。
【００１４】
図４に示すように、上記ベース１１０には、主駆動モータ１１８が取り付けられており、プラテン製作システム１００の稼動時に皿状回転部材１１２を回転させるのに必要な力を提供する。本発明の図示の実施形態では、皿状回転部材１１２を回転させるために、主駆動モータ１１８にスピンドルアセンブリ１２０が接続されている。スピンドルアセンブリ１２０は、主駆動モータ１１８に取り付けられた第１のスピンドル１２２を備えている。皿状回転部材１１２には、第２のスピンドル１２４が接続されている。第１のスピンドル１２２から第２のスピンドル１２４に回転運動を伝達して皿状回転部材１１２を回転させるため、閉ループ状ベルト等の接続子１２６が使用されている。
【００１５】
プラテン製作システム１００は、ベース１１０上に配設された一対の押さえアーム１２８を備えている。図面上は２つの押さえアーム１２８しか示していないが、他の様々な構成も可能である。例えば、押さえアーム１２８を１つだけ設けてもよいし、押さえアーム１２８を３つ以上設けることも可能である。各押さえアーム１２８は工具受け部１３０を備えている。各工具受け部１３０には、プラテン１１４のラップ面１１６に対して加工を行う工具１３２が取り付けられている。各工具受け部１３０は、その対応する押さえアーム１２８に回転可能に取り付けられている。各押さえアーム１２８は、工具受け部１３０の回転を制御するスピンドルモータ１３４をさらに備えている。本発明に開示された実施形態では、工具受け部１３０を、様々なテクスチャリング工具や装入工具を受け入れやすくする急速交換構成を備えた構成とすることができる。押さえアーム１２８は、ラップ加工に備えて（工具１３２とともに）使用されてプラテン１１４に対してテクスチャリング加工と装入加工を実行する。
【００１６】
本発明の図示の実施形態では、各押さえアーム１２８に、アクチュエータ１３６が接続されている。アクチュエータ１３６は、工具１３２をプラテン１１４のラップ面１１６に接触させるように働く。具体的には、アクチュエータ１３６は、押さえアーム１２８を様々な動作位置に配置することができる。図２に示すように、工具受け部１３０を、工具１３２がプラテン１１４のラップ面１１６と接触する第１の位置に配置することができる。工具１３２が上昇してプラテン１１４と整合した状態から外れた第２の位置も図示されている。勿論、アクチュエータ１３６は、図２に示す２つの位置の間のどの中間位置にも工具１３２を配置することができる。アクチュエータ１３６は、その作動態様により、工具１３２を指定された圧力でプラテン１１４のラップ面１１６に接触させるように制御可能である。以下にさらに詳細に説明するように、そのような能力によって、一定の作業時に結果の向上を実現することができる。
【００１７】
プラテン製作システム１００は、ベース１１０に搭載されたスラリー分配装置１３８を備えている。スラリー分配装置１３８は、制御された量のスラリーをプラテン１１４のラップ面１１６上に供給するために使用される。公知のように、プラテン１１４上に供給されたスラリーは所定濃度の砥粒を含む液体の形態をしている。本発明のスラリー分配装置１３８は、実行される加工に応じて、スラリーを様々なやり方で供給するよう構成することができる。例えば、スラリー分配装置１３８を、スラリーを滴下式にラップ面１１６に供給するよう構成することができる。あるいは、スラリーを霧状に供給することが可能である。そのような機能は、滴下方式ではスラリーをラップ面１１６上から流出させてしまうような場合に、スラリーをプラテン１１４上に均一に配分することができるという利点をもたらす。スラリー分配装置１３８は、実行される加工に特有の要件に応じて、所定時間スラリーを供給したり供給しなかったりするよう制御することも可能である。
【００１８】
プラテン製作システム１００は、プラテン１１４に対する作業の間中、一定の状態を維持するために、様々な機能を継続して監視し制御するモニタ１４０（図５参照）も備えている。モニタ１４０は、プラテン製作システム１００の様々な構成部品に接続された複数のセンサ１４２を備えている。図１ないし図５を見れば、センサ１４２は、主駆動モータ１１８、押さえアーム１２８、アクチュエータ１３６及びスラリー分配装置１３８に接続されている。センサ１４２は、以下のものには限定されないが、主駆動モータ１１８が発生するトルクの量、皿状回転部材１１２の回転速度、スラリー供給量、スピンドルモータ１３４の回転速度とトルク、ラップ面１１６に対して押さえアーム１２８が発生する圧力の量等の様々な関数を監視及び制御する。なお、プラテン製作システム１００の様々なパラメータを監視するためにさらにセンサ１４２を設けることもできる。
【００１９】
モニタ１４０は、センサ１４２が収集したデータを受け取って分析する制御部１４４も備えている。制御部１４４は、１つ以上の制御信号を出力して主駆動モータ１１８、スピンドルモータ１３４、アクチュエータ１３６及びスラリー分配装置１３８を制御する。制御部１４４は、例えば、データ記憶装置（図示せず）に格納された情報の形で予めプログラムされた状態に基づいて上記データの分析を可能にする処理装置を備えることができる。図５に破線で示すように、制御部１４４からの制御信号は、使用されるセンサ１４２のタイプとセンサ１４２を個々の構成部品に接続する方法とに応じて、様々な経路で送ることができる。例えば、選択されたセンサ１４２をデータ収集のみを可能とするように接続する場合、制御部１４４は１つ以上の制御信号を個々の構成部品に対して直接出力することになる。あるいは、選択されたセンサ１４２をデータ受信と対応する構成部品の制御の両方を可能とするように接続する場合、制御部１４４は制御信号をセンサ１４２に対してもしくは直接に個々の構成部品に対して出力することができる。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、直接にセンサ１４２に対してあるいは制御部１４４に対して、コンピュータシステム１４６を接続することができる。コンピュータシステム１４６は、センサ１４２に接続された場合、プラテン製作システム１００の動作パラメータを制御するためにデータを受け取って分析する。コンピュータシステム１４６は後の時点で分析を行えるようにデータを格納することも可能である。コンピュータシステム１４６が制御部１４４に接続された場合、コンピュータシステム１４６を使用して後の分析用にデータを格納することもできるし、あるいは、制御部１４４とともに使用してプラテン製作システム１００の動作パラメータを制御することもできる。図５に示すように、モニタ１４０はフィードバック式に動作する。言い換えると、センサ１４２から実時間で情報を受け取り、受け取った情報に応答して制御信号を出力する。
【００２１】
ここで図６を見ると、ラップ加工用プラテン１１４の製作時に実行される、本発明の一実施形態にかかる工程を説明する工程図が示されている。特に図示はしないが、プラテン１１４を前工程で機械加工してラップ面１１６用の所望の表面形状を得ておく必要がある。前工程は、上述のプラテン製作システム１１０を使用して行うこともできるし、あるいは、専用の機械を使用して行うことも可能である。前工程でのラップ面１１６の製作方法に関係なく、プラテン１１４は引き続いて加工のために皿状回転部材１１２上に配置されなければならない。
【００２２】
ステップＳ６１０では、押さえアーム１２８の１つを使用してラップ面１１６を砥粒仕上げする。砥粒仕上げ工程（Ｓ６１０）は、ラップ面１１６を機械加工する前工程によって生じる表面の損傷と変形を取り除く修正またはマクロテクスチャリングに相当する。ステップＳ６１０は、ダイヤモンド複合材工具を利用してラップ面１１６の表面領域の変形を低減する。ダイヤモンド複合材工具は平均粒径が約３ないし６ミクロンのダイヤモンド粒子を含むことができる。そのような工具は、本発明の譲受人（エンジスコーポレーション(ENGIS Corporation)によって製造され、そこから容易に入手することができる。さらに、使用される工具１３２のタイプ、またはプラテン１１４を構成する材料、またはその両方に応じて、専用の潤滑油を使用することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態では、２つの工程で、すなわち、第１及び第２のテクスチャリング工程で砥粒仕上げを行うことができる。第１のテクスチャリング工程は、平均粒径約６ミクロンのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド複合材工具を利用する。次に、第２のテクスチャリング工程は、平均粒径約３ミクロンのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド複合材工具を利用して行われる。使用される材料次第では、第２のテクスチャリング工程を、平均粒径約１ミクロンのダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド複合材工具を利用して行うことも可能である。あるいは、１ミクロンのダイヤモンド複合材工具を利用して第３のテクスチャリング工程を実行することもできる。
【００２４】
運転時には、各工具を所定時間動作させることが可能である。例えば、ステップＳ６１０が一工程で実行される場合、工具を約５ないし１５分間動作させることができる。ステップＳ６１０が複数の工程で実行される場合は、各工具を約５分間動作させた後、さらに微細なダイヤモンド粒径、すなわち、４ミクロン、３ミクロンあるいは１ミクロンの次の工具と交換することができる。各工具交換中に、ラップ面１１６を軽く洗浄して残渣を取り除き、表面の保全性が損なわれることを防止する。ステップＳ６１０の間に、潤滑油またはスラリーを計量供給することができる。テクスチャリング段階中に潤滑油を計量供給することは重要であり、最良の結果を得るために監視する必要がある。使用する潤滑油が多すぎると、工具１３２がハイドロプレーン現象を起こして効率的に切削することができなくなる。使用する潤滑油が少なすぎると、工具１３２はラップ面１１６にさらに多くの変形を及ぼすことになる。好ましいのは、モニタ１４０を使用して潤滑油の量とその供給方法を制御することである。あるいは、スラリー分配装置１３８を使用してモニタ１４０の制御下で潤滑油を計量供給することもできる。本発明の一実施形態では、（エンジスコーポレーションから入手可能な）OSタイプのIV潤滑油が使用されている。例えば、（エンジスコーポレーションから入手可能な）L6364-1V等のその他のタイプの潤滑油を異なる分量で使用することも可能である。最適の分量の基準は潤滑油に特有のものであり、具体的に決める必要がある。
【００２５】
ステップＳ６１２では、ラップ面１１６を微細にテクスチャリングする。ステップＳ６１２は、制御された状態で、ラップ面１１６にほぼ均一の寸法と分布と密度を有する凹部と突出ランド面を形成する。これは、いくつかの方法で実現可能である。本発明の一実施形態では、約０．１ミクロンから１ミクロンの範囲の平均粒径のダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド複合材工具をそれに適した潤滑油とともに使用することができる。さらに、ラップ面１１６上にスラリーを計量供給することができる。本発明の別の実施形態では、複合材工具を約０．１ミクロンから１ミクロンの範囲の平均粒径のダイヤモンド粒子を含む高品質の砥粒スラリーとともに使用することができる。そのようなスラリーはエンジスコーポレーションから入手可能である。
【００２６】
ステップＳ６１４では、ラップ面１１６にダイヤモンド粒子を装入して砥粒装入状態のラップ面を形成する。装入は、液体中に浮遊する遊離砥粒（すなわち、ダイヤモンド粒子）をラップ面１１６に埋め込む工程として定義することができる。ステップＳ６１４は、ダイヤモンド複合材工具をダイヤモンド砥粒装入用スラリーと組み合わせて使用することによって行われる。具体的には、押さえアーム１２８がプラテン１１４に圧力を加えて、スラリー中に含まれるダイヤモンド粒子をラップ面１１６に埋め込ませる。ステップＳ６１４は一定状態で実行されることが好ましい。したがって、装入用工具の回転速度、圧力およびスラリー濃度を正確に制御する必要がある。なお、ステップＳ６１４の実行はダイヤモンド複合材工具を使用する場合に限定する必要はない。ダイヤモンド複合材工具の代わりに、例えば、セラミック製修正リング等、テクスチャリング加工において一般的に使用される他の様々な工具を使用することもできる。
【００２７】
ステップＳ６１６は、プラテンに対して一定の状態を維持するために、装入工程（Ｓ６１４）の間に様々なパラメータを監視する。モニタ１４０は、これらのパラメータを監視及び制御し、図６に示すように、ステップＳ６１４とほぼ同時にステップＳ６１６を実行する。具体的には、制御部１４４が、工具１３２及び皿状回転部材１１２の回転速度、ラップ面１１６に対する圧力及びスラリー濃度等のパラメータを表すデータをセンサ１４２を使って収集する。そのデータは実時間で分析され、制御信号がセンサ１４２に対して出力されて、各構成部品が制御されるとともにプラテン１１４に対して一定の回転速度と圧力が維持される。
【００２８】
本発明に開示された実施形態では、ステップＳ６１４は約１５分間実行され、遊離砥粒スラリーをラップ面１１６装入用ダイヤモンド粒子の唯一の供給源として利用する。また、スラリー中に含まれる潤滑油以外にさらに潤滑油を供給する必要はない。工具の回転速度は、ダイヤモンド粒子がラップ面１１６内に完全に埋め込まれるように、例えば、約３０ＲＰＭの低速で維持されることが好ましい。しかしながら、回転速度として、押さえアーム１２８で加えられる圧力等、他の実時間の条件に基づいて他の値が選択されてもよい。
【００２９】
ステップＳ６１８では、ラップ面１１６をポリシングして、ステップＳ６１４中に埋め込まれたダイヤモンド粒子を均一に露出させる。具体的には、微細な研磨材を使用して装入工程に起因する変形を取り除き、次のラップ加工に備えてダイヤモンド砥粒を完全に露出させる。ステップＳ６１８は、ケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）を専用のケミカルソリューション型切削油剤と組み合わせて使用する２つの構成部分で実行される。ケミカルソリューション型切削油剤は高ｐＨ濃度であることが好ましい。ケミカルソリューション型切削油剤はラップ面１１６上に滴下式に計量供給される。ポリシング工程（Ｓ６１８）の第１の構成部分は、第１のＣＭＰ工程において、工具受け部１３０に有孔研磨パッド（図示せず）を取り付けて行われる。次に、第２のＣＭＰ工程は、工具受け部１３０に低い毛羽立ちの布を取り付けて行われる。ケミカルソリューション型切削油剤は、エンジスコーポレーションから入手可能な製品番号MECH CHEM 6391-1を選択することが好ましい。また、ケミカルソリューション型切削油剤は毎分約１．３３オンスの割合で加えられる。運転時には、各ＣＭＰ工程（すなわち、有孔研磨パッドを使用する工程と毛羽立ち布を使用する工程）は約５分間行われることが好ましい。その後直ちに、ステップＳ６２０において、ラップ面１１６を洗浄し、詰まったシリコンが乾燥する際に一般に形成される不溶酸化物やガラス相の形成を防止する。この時点で、プラテン１１４はラップ加工を行う準備が整う。
【００３０】
本発明のプラテン製作システムは、ラップ加工を行う１つ以上のプラテンを自動的に製作するよう構成することができる。図７は、本発明の一実施形態に従って構成されたモジュール制御プラテン製作システム２００を示す。このモジュール構成のプラテン製作システム２００は、貯蔵部２１０と、複数のプラテン製作装置２２０Ａ−２２０Ｅ（集合的には２２０）と、自動ローダ２３０を備えている。図７に示すモジュール構成プラテン製作システム２００は、ラップ加工用のプラテンを複数個自動的に製作するように構成されている。
【００３１】
貯蔵部２１０は、ラップ加工用に製作される予定の１つ以上のプラテン１１４を貯蔵するよう構成されている。各プラテン製作装置２２０は、図１ないし図６に基づいて説明したプラテン製作システム１００と同様に構成されている。しかしながら、各プラテン製作装置２２０は専用の工具を１つだけ装備されており、例えば、テクスチャリング、砥粒装入等の専用の作業の実行に限定されている。
【００３２】
図７に示す実施形態では、モジュール構成プラテン製作システム２００は５つのプラテン製作装置２２０を備えている。装置２２０Ａはプラテン１１４のラップ面を機械加工するように構成されている。これは、上述した前工程に相当する。装置２２０Ｂはプラテンのラップ面をテクスチャリングするよう構成されている。これは、一部の実施形態において、砥粒仕上げと微細テクスチャリングの両方を含んでいる。あるいは、１つのプラテン装置２２０をプラテン１１４を砥粒仕上げするよう設ける一方、別のプラテン製作装置２２０をプラテン１１４を微細テクスチャリングするよう設けることができる。装置２２０Ｃ〜２２０Ｅはプラテン１１４のラップ面に対して砥粒装入を行うよう構成されている。しかしながら、３つのプラテン製作装置２２０Ｃ〜２２０Ｅはプラテン１１４のラップ面に対して砥粒装入を行わなくてもよい。本発明の実施形態によっては、１つのプラテン製作装置２２０のみが、プラテン１１４のラップ面に対して砥粒装入を行うよう設けられてもよい。
【００３３】
自動ローダ２３０は、貯蔵部２１０と複数のプラテン製作装置２２０に作動的に接続されている。本発明に開示された実施形態では、自動ローダ２３０は、プラテン１１４を貯蔵部２１０から各プラテン製作装置２２０へ物理的に移送し、貯蔵部２１０に戻す。具体的には、最初に、貯蔵部２１０は、製作予定の全てのプラテン１１４を貯蔵する。通常運転時には、自動ローダ２３０は、最初のプラテンを貯蔵部２１０から機械加工用の第１プラテン製作装置２２０Ａに移送する。次に、自動ローダ２３０は、最初のプラテンを第１プラテン製作装置２２０Ａからテクスチャリング用の第２プラテン製作装置２２０Ｂに移送する。この手順は、最初のプラテンが各プラテン製作装置２２０によって加工されるまで繰り返される。最終的に、自動ローダ２３０は、最初のプラテンを貯蔵部２１０に戻すようになっている。これらの工程は、貯蔵部２１０に最初に貯蔵されていたプラテン１１４の全てがラップ加工用に製作されるまで繰り返される。
【００３４】
本発明の一実施形態では、モジュール構成プラテン製作システム２００は、各プラテン製作装置２２０を同時に作動させることによって最適化される。そのような実施形態では、最初のプラテンが第１プラテン製作装置２２０Ａから第２プラテン製作装置２２０Ｂに移送された後に、自動ローダ２３０が、第１プラテン製作装置２２０Ａに配置するための次のプラテンを取り出す。最初のプラテンが次のプラテン製作装置２２０に移送されると、残るプラテンも次のプラテン製作装置２２０に移送される。この時点で、第１プラテン製作装置２２０Ａは使用可能になっており、さらにもう１つのプラテンを自動ローダ２３０により貯蔵部から取り出し、第１プラテン製作装置２２０Ａ上に配置することができる。なお、モジュール構成プラテン製作システム２００は、貯蔵部２１０に最初に貯蔵されたプラテンの数並びに貯蔵部２１０に戻されたプラテンの数を追跡する機能を備えている。そのような機能は、貯蔵部２１０に既に戻されたプラテンが第１プラテン製作装置に戻されたり不必要に加工されたりするのを防止できるので有利である。また、そのような機能は、貯蔵部２１０に貯蔵されたプラテンの数を追跡の目的で手動で入力しなければならないという要件を無くすことができる。
【００３５】
本発明のプラテン製作システムは、再現可能で堅牢性のあるラッピング性能特性を生じるような制御された形で（サブミクロンの粒子を含む）ダイヤモンド粒子を埋め込む工程を自動化するが、あらゆる段階で停止できるよう制御することによってプラテンのラップ面に一定した品質に調整されたマクロまたはミクロの組織や表面粗さを製作することもできる。
【００３６】
上記の説明では、本発明を全体を通して理解するために、具体的な材料、構造、工程等の多数の細部を述べている。しかしながら、当業者であれば分かるように、本発明は具体的に述べた細部に頼ることなく実施可能である。それ以外の事例では、本発明を不必要に曖昧にしないように、公知の加工構造については詳細に説明していない。
【００３７】
本文の開示には、本発明の好ましい実施形態とその汎用例のみが図示及び説明されている。なお、本発明は他の様々な組合せや状況において使用可能であり、本文中に述べた本発明の概念の範囲内で変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】 図１は本発明に従って構成されたプラテン製作システムの説明図である。
【図２】 図２はプラテン製作システムの上面図である。
【図３】 図３は内部の構成部品を示す図２の切欠き図である。
【図４】 図４はプラテン製作システムの正面立面図である。
【図５】 図５はモニタとその動作を説明するブロック図である。
【図６】 図６はラップ加工実施用のプラテンの製作時に実行される工程を説明する工程図である。
【図７】 図７は本発明に従って構成されたモジュール制御プラテン製作システムの説明図である。

Claims (30)

1. ラップ加工を行うプラテンを製作する装置であって、
   ベースと、
   上記ベースに回転可能に搭載された皿状回転部材と、
   上記ベースに取り付けられ、上記皿状回転部材に作動的に接続された主駆動モータと、
   上記ベース上に設けられ、上記プラテンのラップ面と整合する位置に位置決め可能な工具受け部をそれぞれ備えた少なくとも１つの押さえアームと、
   各工具受け部に取り付けられた工具と、
   上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ接続されたアクチュエータと、
   上記装置に接続され、少なくとも上記少なくとも１つの押さえアームに関して状態を監視するモニタを備えている装置。
2. 上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ接続されたスピンドルモータをさらに備えている請求項１記載の装置。
3. 上記皿状回転部材の回転速度、上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ取り付けられた工具の回転速度及び各アクチュエータによって加えられる圧力が一定レベルで維持されるように、上記モニタは、少なくとも１つのセンサと、制御部を備えている請求項２記載の装置。
4. 上記ベース上に搭載されたスラリー分配装置をさらに備えている請求項１記載の装置。
5. 上記スラリー分配装置は上記スラリーを滴下するようにして供給するよう構成されている請求項４記載の装置。
6. 上記スラリー分配装置は上記スラリーを霧状に供給するよう構成されている請求項４記載の装置。
7. プラテン製作装置を使用してラップ加工用のプラテンを製作する方法であって、
   上記プラテンのラップ面を砥粒仕上げする工程と、
   上記プラテンのラップ面を微細にテクスチャリングする工程と、
   上記プラテンのラップ面にダイヤモンド粒子を装入して砥粒装入状態のラップ面を形成する工程と、
   上記プラテンに対して一定の状態を維持するよう上記装入工程を実時間で監視する工程と、
   上記砥粒装入状態のラップ面をポリシングして上記ダイヤモンド粒子を均一に露出させる工程とを備えた方法。
8. 上記微細テクスチャリング工程は、０．１ミクロンから１ミクロンの範囲の平均粒径のダイヤモンド粒子を含む工具を使用して上記プラテンのラップ面を微細にテクスチャリングする工程を備えている請求項７記載の方法。
9. 上記微細テクスチャリング工程は、０．１ミクロンから１ミクロンの範囲の平均粒径のダイヤモンド粒子を含む砥粒スラリーとともに複合材工具を使用して上記プラテンのラップ面を微細にテクスチャリングする工程を備えている請求項７記載の方法。
10. 上記監視工程は、
    少なくとも１つのセンサを使用して、上記プラテンのラップ面に関する回転速度、圧力及びスラリー濃度の少なくとも１つを表すデータを収集する工程と、
    上記収集したデータを制御部に転送して実時間で分析する工程と、
    上記プラテンに対して一定の回転速度と圧力を維持するよう上記実時間の分析に基づいて上記プラテン製作システムに１つ以上の制御信号を出力する工程とを備えている請求項７記載の方法。
11. 上記砥粒装入状態のラップ面をポリシングする工程は、
    上記プラテンのラップ面にケミカルソリューション型切削油剤を滴下する工程と、
    上記滴下工程と一緒に、有孔研磨パッドを使用して第１のケミカルメカニカルポリシング工程を実行する工程と、
    上記滴下工程と一緒に、毛羽立ち布を使用して第２のケミカルメカニカルポリシング工程を実行する工程とを備えている請求項７記載の方法。
12. 上記プラテンのラップ面を洗浄する工程をさらに備えている請求項７記載の方法。
13. 上記装入工程は、ダイヤモンド粒子を含むスラリーとともに複合ダイヤモンド工具を使用して砥粒装入状態のラップ面を形成する工程を備えている請求項７記載の方法。
14. 上記装入工程時の上記複合ダイヤモンド工具に対して、毎分３０回転の回転速度が維持される請求項１３記載の方法。
15. 上記砥粒仕上げ工程は、
    高研削性の工具を使用して上記ラップ面をテクスチャリングする第１の工程と、
    上記第１のテクスチャリング工程よりも研削性の低い工具を使用して上記ラップ面をテクスチャリングする第２の工程とを備えている請求項７記載の方法。
16. 上記第１のテクスチャリング工程は、６ミクロンの平均粒径のダイヤモンド粒子を含む工具を使用して上記ラップ面をテクスチャリングする第１の工程である請求項１５記載の方法。
17. 上記第２のテクスチャリング工程は、３ミクロンの平均粒径のダイヤモンド粒子を含む工具を使用して上記ラップ面をテクスチャリングする第２の工程である請求項１５記載の方法。
18. １ミクロンの平均粒径のダイヤモンド粒子を含む工具を使用して上記ラップ面をテクスチャリングする第３の工程をさらに備えている請求項１５記載の方法。
19. 上記第１のテクスチャリング工程の後に、上記プラテンのラップ面を洗浄する工程をさらに備えている請求項１５記載の方法。
20. ラップ加工を行うためのプラテンを製作するシステムであって、
    ベースと、
    上記ベースに回転可能に搭載され、上記プラテンをその上に支持する皿状回転部材と、
    上記ベースに取り付けられ、上記皿状回転部材を回転させるよう該皿状回転部材に作動的に接続された主駆動モータと、
    上記ベース上に設けられ、上記プラテンのラップ面と整合する位置に位置決め可能な工具受け部をそれぞれ備えた少なくとも１つの押さえアームと、
    各工具受け部に取り付けられ、上記プラテンのラップ面上で所定の作業を実行する工具と、
    上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ接続され、上記工具を指定された圧力で上記プラテンのラップ面に接触させて上記所定の作業を行うアクチュエータと、
    上記プラテンに対して選択された作業の間中、一定の状態を維持させるモニタを備えているシステム。
21. 上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ接続され、上記工具を回転させるスピンドルモータをさらに備えている請求項２０記載のシステム。
22. 上記皿状回転部材の回転速度、上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ取り付けられた工具の回転速度及び各アクチュエータによって加えられる圧力が一定レベルで正確に維持されるように、上記モニタは、
    上記皿状回転部材の回転速度、上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ取り付けられた工具の回転速度及び各アクチュエータによって加えられている圧力の量を表すデータを収集する少なくとも１つのセンサと、
    上記少なくとも１つのセンサが収集したデータを受け取って分析し、上記主駆動モータ、上記各スピンドルモータ及び上記各アクチュエータを制御する１つ以上の制御信号を出力する制御部を備えている請求項２１記載のシステム。
23. 上記ベース上に搭載され、上記プラテンのラップ面上に制御された量のスラリーを供給するスラリー分配装置をさらに備えている請求項２０記載のシステム。
24. プラテン製作システムを使用してラップ加工用の複数のプラテンを製作する方法であって、
    最初のプラテンと次のプラテンのうちの一方を上記プラテン製作システムに搬入する工程と、
    上記搬入されたプラテンのラップ面を砥粒仕上げする工程と、
    上記搬入されたプラテンのラップ面を微細にテクスチャリングする工程と、
    上記搬入されたプラテンのラップ面にダイヤモンド粒子を装入して砥粒装入状態のラップ面を形成する工程と、
    上記搬入されたプラテンに対して一定の状態を維持するよう上記装入工程を実時間で監視する工程と、
    上記砥粒装入状態のラップ面をポリシングして上記ダイヤモンド粒子を均一に露出させ、製作済みのプラテンを形成する工程と、
    上記プラテン製作システムから製作済みのプラテンを取り外す工程と、
    上記複数のプラテンの全てが製作されるまで上記搬入工程、上記砥粒仕上げ工程、上記微細テクスチャリング工程、上記装入工程、上記監視工程、上記ポリシング工程、及び上記取外し工程を繰り返す工程を備え、
    上記製作されたプラテンの全てが一定の堅牢性と品質を有している方法。
25. ラップ加工を行うための１つ以上のプラテンを製作するモジュール制御プラテン製作システムであって、
    製作の前および後に上記１つ以上のプラテンを収容する貯蔵部と、
    複数のプラテン製作装置と、
    上記貯蔵部及び上記複数のプラテン製作装置に作動的に接続された自動ローダとを備えているモジュール制御プラテン製作システム。
26. 上記自動ローダは、上記１つ以上のプラテンを上記貯蔵部から上記複数のプラテン製作装置のそれぞれに移送し、上記貯蔵部に戻すよう構成されている請求項２５記載のモジュール制御プラテン製作システム。
27. 上記自動ローダは、次のプラテンを上記貯蔵部あるいは上記プラテン製作装置から次のプラテン製作装置に移送するようさらに構成されている請求項２６記載のモジュール制御プラテン製作システム。
28. 上記複数のプラテン製作装置は、
    上記プラテンのラップ面を機械加工するよう構成された第１のプラテン製作装置と、
    上記プラテンのラップ面をテクスチャリングするよう構成された第２のプラテン製作装置と、
    上記プラテンのラップ面に砥粒を装入するよう構成された第３のプラテン製作装置を備えている請求項２５記載のモジュール制御プラテン製作システム。
29. 上記プラテンのラップ面に砥粒を装入する少なくとも１つのプラテン製作装置をさらに備えている請求項２８記載のモジュール制御プラテン製作システム。
30. 上記各プラテン製作装置は、
    ベースと、
    上記ベースに回転可能に搭載された皿状回転部材と、
    上記ベースに取り付けられ、上記皿状回転部材に作動的に接続された主駆動モータと、
    上記ベース上に設けられ、上記プラテンのラップ面と整合する位置に位置決め可能な工具受け部をそれぞれ備えた少なくとも１つの押さえアームと、
    各工具受け部に取り付けられた工具と、
    上記少なくとも１つの押さえアームにそれぞれ接続されたアクチュエータと、
    上記システムに接続され、少なくとも上記少なくとも１つの押さえアームに関して状態を監視するモニタを備えている請求項２５記載のモジュール制御プラテン製作システム。

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