JP4070890B2 - 内歯歯車昇降機構付き平面研磨装置 - Google Patents

内歯歯車昇降機構付き平面研磨装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや磁気ディスク基板のようなワークを研磨するための平面研磨装置に関するものであり、更に詳しくは、内歯歯車を昇降させるための機構を備えた平面研磨装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
機体に同軸状に設けられた内歯歯車と太陽歯車及び上下の定盤を有し、両歯車に噛合して遊星運動するキャリヤに保持させたワークを上下の定盤により研磨する平面研磨装置においては、一般に、上記キャリヤと各歯車との噛合位置を変えたり、ワークの搬入及び搬出をキャリヤごと行ったりするために、少なくとも内歯歯車が上下動できるようになっている。
【0003】
このように内歯歯車を上下動させるための機構としては、図3に原理的に示したスクリュージャッキ式のものが公知である。これは、内歯歯車に連結された3本のスクリュージャッキ1を機体に等角度間隔で回転自在なるように支持させ、これらのスクリュージャッキ1を回転させることによって内歯歯車を上下動させるもので、各スクリュージャッキ1にはスプロケット2が取り付けられていて、各スプロケット2と駆動用スプロケット3とに無端チェーン4が巻き掛けられ、上記駆動用のスプロケット3をモーター5で駆動することにより、上記無端チェーン4によって各スクリュージャッキ1を回転させるというものである。
【0004】
ところが、上記従来の昇降機構は、無端チェーン4が徐々に延びて緩み易く、それが少しでも緩むと、各スクリュージャッキ相互間の回転角に差ができて内歯歯車の水平精度が低下するため、該内歯歯車の水平を出すための調整が必要であった。また、チェーン4の張力を調整するためのテンショナー6を必要とし、装置の構造が複雑化するという欠点もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、構造が簡単で内歯歯車の水平を出すための調整を必要としない、内歯歯車昇降機構を備えた平面研磨装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、機体に同軸状に設けられた内歯歯車と太陽歯車及び上下の定盤を有し、両歯車に噛合して遊星運動するキャリヤに保持されたワークを回転する上下の定盤により研磨する平面研磨装置において、上記機体に上記両歯車と同軸状に位置する大径の中心歯車を設けると共に、該中心歯車を回転させる駆動手段を設け、上記中心歯車を取り囲む位置に複数の昇降用駆動軸を等角度間隔で回転自在なるように立設し、各駆動軸に、上記中心歯車に直接又は中間歯車を介して間接的に噛合する従動歯車を取り付けるとともに、該駆動軸の正逆回転により上下動するナット部材を螺着し、上記内歯歯車を上下動自在として、該内歯歯車に上記ナット部材を連結したことを特徴とするものである。
【0007】
上記構成を有する平面研磨装置は、緩み易いチェーンを用いることなく、歯車により内歯歯車を昇降させるようにしているため、張力を付与するためのテンショナーを一切必要とせず、構造が非常に簡単である。しかも、チェーンのように緩むことがないため、各駆動軸間の回転角が相対的に変化することがなく、従って内歯歯車の水平を出すための調整を行う必要がないから、保守管理も非常に容易である。
【0008】
本発明の具体的な実施形態によれば、上記各駆動軸が、下端を機体に回転自在に支持されると共に、上端を内歯歯車に回転自在かつ上下方向に相対的にスライド自在なるように支持されている。
【0009】
このように、各駆動軸の上端を内歯歯車に直接支持させることにより、機体の狭い場所に各駆動軸の上端を支持させるための複数の軸受機構を特別に設ける必要がなく、装置の構成が一層簡単になると同時に、装置の設計及び組み立ても容易になる。特に、最近のこの種の研磨装置は、研磨精度を高めるために各種の複雑な機構が組み込まれることによって機体の内部は非常に複雑に入り組んでいるため、上述したような軸受機構を別途に設けるのは設計上非常に困難であるが、その必要をなくしたことによる本発明の効果は非常に大きい。
【0010】
本発明の具体的な実施形態によれば、上記ナット部材が、駆動軸に螺合する雌螺子部の上部に筒部を有していて、該筒部内に上記駆動軸の上端部が挿入され、該駆動軸の上端部と筒部内壁との間に該駆動軸を回転自在に支持するベアリングが設けられ、該ベアリングが筒部内壁面に沿って摺動自在となっている。
【0011】
本発明の1つの実施態様によれば、上記内歯歯車が、キャリヤに噛合する主ギヤ部及び駆動源に連結された駆動ギヤ部を有する回転自在の第1部分と、上記ナット部材に連結されて非回転の第2部分とに分かれていて、これらの両部分がベアリング手段を介して相互に結合されている。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る平面研磨装置の好ましい一つの実施形態を概略的に示すものである。この研磨装置は、機体10に同軸状に設けられた内歯歯車11と太陽歯車12及び上下の定盤13,14とを有し、上記両歯車11,12に噛合して太陽歯車12の回りを自転しながら公転する複数のキャリヤ15に保持させたワーク16を、回転する上下の定盤13,14により両側から挟持して研磨するもので、以下に詳述する内歯歯車11を上下動させるための機構を除けば、基本構成及び研磨原理は公知の研磨装置と実質的に同じである。
【0013】
上記研磨装置における内歯歯車11を上下動させるための機構は、次のように構成されている。
即ち、上記機体10に設けられた取付部18には、大径の中心歯車19が、上記内歯歯車11及び太陽歯車12と同軸状に位置して回転自在なるようにベアリング20を介して取り付けられ、モーター21に連結された駆動歯車22と噛合することによって正逆方向に駆動回転されるようになっている。
【0014】
また、機体10上の上記中心歯車19を取り囲む位置には、複数(図示の例では3本)の昇降用駆動軸25が等角度間隔で回転自在なるように立設され、これらの各駆動軸25には、上記中心歯車19と噛合する従動歯車26が取り付けられ、該中心歯車19の回転によって各駆動軸25が、互いに同じ方向に回転するようになっている。図示の実施例では、従動歯車26が直接中心歯車19に噛合しているが、別の中間歯車を間に介在させることによって間接的に中心歯車19に噛合させても良い。
【0015】
上記各駆動軸25には雄螺子が切られていて、雌螺子が切られたナット部材27がこの雄螺子の部分に螺着され、各駆動軸25の回転によってこのナット部材27が、該駆動軸25に沿って上下動するようになっている。このナット部材27は、駆動軸25に螺合する雌螺子部の上部に筒部28を有していて、この筒部28を介して内歯歯車11に連結され、該ナット部材27の上下動によって内歯歯車11が、該ナット部材27と一緒に上下動するようになっている。
【0016】
上記ナット部材27の筒部28内には、上記駆動軸25の上端部が挿入され、該駆動軸25の上端部と筒部28内壁との間には、該駆動軸25を回転自在に支持するベアリング29が設けられ、該ベアリング29が筒部28の内壁面に沿って摺動自在となっており、これにより、各駆動軸25が回転してナット部材27が上下動しても、該駆動軸25の上端部が上記筒部28によって確実に支持されるようになっている。即ち上記各駆動軸25は、下端部を機体10の軸受部30にベアリング31で回転自在に支持されると共に、上端部を上記ナット部材27(従って内歯歯車11)に回転自在かつ上下方向に相対的にスライド自在なるように支持されている。
【0017】
このように、上記駆動軸25の上端を内歯歯車11に直接支持させることにより、上端専用の軸受機構が不要となるため、機体10の狭い場所に該軸受機構を特別に設ける必要がなくなり、装置の構成が一層簡単になると同時に、装置の設計及び組み立ても容易になる。特に、最近のこの種の研磨装置は、研磨精度を高めるための精密で複雑な機構が多く組み込まれることによって装置の内部が非常に複雑に入り組んでいるため、上述したような軸受機構を別途に設けるのは設計上非常に困難である。従って、このような軸受機構を不要にしたことによる効果は非常に大きい。
【0018】
また、上記駆動軸25の両端部を機体10と内歯歯車11とに支持させ、中間に上記従動歯車26を取り付けたことにより、該駆動軸25の振れが完全に防止されて従動歯車26と中心歯車19との噛み合いが安定し、位置ずれ等を生じることがない。
【0019】
なお、図示した実施例では、各駆動軸25が上下端の2箇所で回転自在に支持されていて、下端の軸受部30寄りの位置に上記従動歯車26が取り付けられているが、この従動歯車26よりやや上部の位置にもう一つ軸受部を設けることにより、3箇所で支持させることもできる。これにより、駆動軸25の支持及び従動歯車26と中心歯車19との噛み合いが一層安定する。
【0020】
上記内歯歯車11は、キャリヤ15に噛合する主ギヤ部33及び図示しない駆動源に連結された駆動ギヤ部34を有する回転自在の第1部分11aと、上記ナット部材27に連結されて非回転の第2部分11bとに分かれていて、これらの両部分11a,11bがベアリング手段36を介して相互に結合されている。しかし、内歯歯車が回転しないタイプの研磨装置においては、該内歯歯車を第1部分と第2部分とに分ける必要はない。
【0021】
上記構成を有する平面研磨装置において、ワーク16を研磨するときは、図1の右半部に示すように、モーター21及び駆動歯車22で中心歯車19を一方向に回転させて各駆動軸25を回転させることにより、ナット部材27及び内歯歯車11を所定の高さまで上昇させる。
【0022】
研磨が終了したワーク16をキャリヤ15と一緒にスライドさせて取り出す場合などには、図1の左半部に示すように、モーター21及び駆動歯車22で中心歯車19を逆方向に回転させて各駆動軸25を回転させることにより、ナット部材27を下降させて内歯歯車11を所定の高さまで下降させる。キャリヤ15との噛合位置を変える場合も同様にして内歯歯車11の高さを調整する。
【0023】
かくして、緩み易いチェーンを使用することなく、中心歯車19と従動歯車26とからなる歯車機構によって内歯歯車11を上下動させる方法は、チェーンを使用する場合のような張力付与のためのテンショナー等を一切必要とせず、構造が非常に簡単である。しかも、緩み易いチェーンを使用する場合に多い各駆動軸25間の回転角が相対的に変化するといった問題が全くないため、内歯歯車11の水平を出すための調整を行う必要がなく、保守管理も非常に容易である。
【0024】
なお、太陽歯車12を内歯歯車11と一緒に上下動させたい場合は、該太陽歯車12を上記第2部材に適宜の連結機構を介して連結すれば良い。
【0025】
また、図示した実施例では、内歯歯車11及び太陽歯車12として、歯車基体の内外周に歯を切ったものが示されているが、歯車基体に所定のピッチで複数のピンを植設したピン歯車であっても良いことは勿論である。
更に、本発明は上記実施例の構成に限定されるものではなく、課題を解決し得る構成の範囲内で種々の改変を加え得ることは、ここで改めて述べるほどのことでもなく、至極当たり前のことである。
【0026】
【発明の効果】
このように本発明によれば、構造が簡単で水平調節のための手数を殆ど必要としない、内歯歯車用の昇降機構を備えた平面研磨装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る研磨装置の好ましい一実施形態を概略的に示す断面図で、右半部は内歯歯車を上昇させた状態を示し、左半部は内歯歯車を下降させた状態を示すものである。
【図2】図1のA−Aにおける断面図である。
【図3】従来例を原理的に示す断面図である。
【符号の説明】
10 機体 11 内歯歯車
11a 第1部分 11b 第2部分
13 上定盤 14 下定盤
15 キャリヤ 16 ワーク
19 中心歯車 22 駆動歯車
25 駆動軸 26 従動歯車
27 ナット部材 28 筒部
29 ベアリング 33 主ギヤ部
34 駆動ギヤ部 36 ベアリング手段

Claims (4)

  1. 機体に同軸状に設けられた内歯歯車と太陽歯車及び上下の定盤を有し、両歯車に噛合して遊星運動するキャリヤに保持されたワークを回転する上下の定盤により研磨する平面研磨装置において、
    上記機体に上記両歯車と同軸状に位置する大径の中心歯車を設けると共に、該中心歯車を回転させる駆動手段を設け、
    上記中心歯車を取り囲む位置に複数の昇降用駆動軸を等角度間隔で回転自在なるように立設し、各駆動軸に、上記中心歯車に直接又は中間歯車を介して間接的に噛合する従動歯車を取り付けるとともに、該駆動軸の正逆回転により上下動するナット部材を螺着し、上記内歯歯車を上下動自在として、該内歯歯車に上記ナット部材を連結した、
    ことを特徴とする内歯歯車昇降機構付き平面研磨装置。
  2. 請求項1に記載の平面研磨装置において、上記各駆動軸が、下端を機体に回転自在に支持されると共に、上端を内歯歯車に回転自在かつ上下方向に相対的にスライド自在なるように支持されていることを特徴とするもの。
  3. 請求項2に記載の平面研磨装置において、上記ナット部材が、駆動軸に螺合する雌螺子部の上部に筒部を有していて、該筒部内に上記駆動軸の上端部が挿入され、該駆動軸の上端部と筒部内壁との間に該駆動軸を回転自在に支持するベアリングが設けられ、該ベアリングが筒部内壁面に沿って摺動自在であることを特徴とするもの。
  4. 請求項1から3までの何れか1つに記載の平面研磨装置において、上記内歯歯車が、キャリヤに噛合する主ギヤ部及び駆動源に連結された駆動ギヤ部を有する回転自在の第1部分と、上記ナット部材に連結されて非回転の第2部分とに分かれていて、これらの両部分がベアリング手段を介して相互に結合されていることを特徴とするもの。
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