JP5005372B2 - 両面研磨装置 - Google Patents

Description

本発明はキャリアの孔内に収容された薄片の加工対象物に上下から上定盤と下定盤を押し付けながら、研磨材が含まれるスラリーを供給しつつ研磨加工をする両面研磨装置の構造に関し、特に両面研磨装置を構成する上下定盤及びキャリアの構造に関する。

ウェーハや薄板状の圧電素材などのワークを研磨する際には、定盤に前記ワーク、即ち加工対象物に定盤を押し付けながら定盤と加工対象物が接触する部分に研磨材を含むスラリーを供給しつつ、前記定盤を回転させてウェーハや圧電素材の研磨を行うが、図５に示されるような従来の両面研磨装置４１においては、加工対象物を研磨する際は、前記両面研磨装置４１の下定盤上４４で上定盤４５により押し付けられながら回転するキャリア４６の孔４７内に収容された、研磨加工開始当初はキャリア４６厚みよりも厚みのある加工対象物に対し、定盤である円盤状の研磨定盤を加工対象物の上下面に押し付けながら回転させ、砥粒などの研磨材が含まれるスラリーを上下定盤と加工対象物の隙間に供給しながら、中心ギア４２とインターナルギア４３の双方にかみ合わせられ、上下の定盤に挟まれた状態のキャリア４６の孔４７内に入れられた加工対象物の上下の両面の研磨が、前記加工対象物の厚みがキャリア４６の厚みとなるまで行なわれていた。（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）

一方、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、その搭載部品について非常に急激な市場からの小型化や低背化、更に加えて軽量化や低価格化の要求があるのが現状であり、前記の搭載部品のひとつである水晶振動子に収容される水晶素板といった両面研磨装置を用いて研磨される加工対象物の大きさも、非常に小さく、かつ薄くなっており、その為に従来にも増して要求される前記加工対象物の加工精度を高くすることが求められているのが実情である。

特開２００３−０８０４５３号公報 特開２００２−１４１３１６号公報

なお、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかしながら、ウェーハや薄板状の圧電素材などのワークといった加工対象物を研磨する際は、円盤状の研磨定盤を加工対象物の上下面に押し付けながら回転させ、定盤と加工対象物が接触する部分に研磨材を含むスラリーを供給しながら加工対象物の上下の両面を研磨する構造とされるが、加工対象物の薄板化に伴い、キャリアが薄板化するとキャリアが上下の定盤にスラリーに含まれる水分により発生するキャリアの上下の定盤への表面張力による張り付きを起こし易くなって上下の定盤のあいだで円滑に回転運動をし難くなり、キャリア表裏面で機械的なたわみや歪みを生じ、キャリアにかかる圧力が不均一と成り、非常に薄い金属で出来たキャリアの破壊強度を超えた結果、キャリアに破損や損傷が発生し、それに伴いキャリアの孔内に収容された加工対象物に割れや、バリ、チッピングと言った不具合を生じさせるといった問題があった。

本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従がってその目的は、研磨加工歩留りの良好な両面研磨装置を提供することを課題とする。

前記目的を達成するために、本発明は両面研磨装置の中心ギアとインターナルギアの双方にかみ合わせられ、前記両面研磨装置の下定盤上で上定盤により押し付けられながら回転するキャリアの孔内に収容された加工対象物に対し、上下から上定盤と下定盤を押し付けながら研磨材を含むスラリーが供給され研磨加工がされる両面研磨装置であって、キャリア表裏面、及び／または、上定盤の加工対象物側表面及び下定盤の加工対象物側表面に撥水性メッキ層が形成された構造であることを特徴とする。

本発明の両面研磨装置により、キャリア表裏面１０、及び／または、上定盤の加工対象物側表面及び下定盤の加工対象物側表面に撥水性メッキ層が形成される構造の為に、スラリーに含まれる水分により発生する薄板化したキャリアの上下の定盤への表面張力による張り付きが無くなり、上下の定盤とキャリア間のスラリーを介した抵抗力を小さくすることが出来、その結果、キャリアにたわみや歪みを発生すること無く薄く、かつ広い面積をもつ前記キャリアに均一に力が加わる為に、上下の定盤に挟まれたキャリアが円滑な回転運動をしてキャリアの孔内に収容された加工対象物の割れやバリ、チッピングの発生を著しく少なくし、研磨加工の工程歩留まりを著しく向上させることが出来る。

また、キャリア表裏面１０に撥水性メッキ層が形成されている為に、薄板化されたキャリアの硬度が高まり、その機械的強度も高められ、加えて前記撥水メッキ層の形成によりキャリア周囲の鋸状の歯表面が、何等表面に加工処理が施されていないキャリアと比較して、歯の角部に撥水メッキ層による丸みを帯びた形状となり、キャリア周囲の鋸状の歯の部分で接触する中心ギアやインターナルギアの接触部分の磨耗を減らして前記中心ギアやインターナルギアの使用可能期間を長くすることが出来る。

また、本発明では薄く広い面積をもつキャリアに均一に力が加わり前記キャリアにたわみや歪みを発生することが無い構造である為に、従来の両面研磨装置に比べて厚みの小さなキャリアを使用することが出来る。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。また、それぞれの図においては、本発明を理解し易くするために一部誇張して図示されている。

図１は本発明の両面研磨装置１における、下定盤４の上に配置されたキャリア６を上方からみた概略の上面模式図で、図２は加工対象物８が研磨される際のキャリア６と上下の定盤をＡ―Ａ’面水平方向からみた概略の部分断面模式図である。即ち、本発明は両面研磨装置１のキャリア６が、中心ギア２とインターナルギア３にかみ合わせられ、前記両面研磨装置１の下定盤上で上定盤により押し付けられながら回転する前記キャリア６の孔７内に収容された加工対象物８に対し、上下から上定盤５と下定盤４を押し付けながら研磨材９を含むスラリーが供給され研磨加工がされる両面研磨装置１であって、キャリア６表裏面１０、及び／または、上定盤５の加工対象物８側表面１１及び下定盤４の加工対象物８側表面１２に撥水性メッキ層１３が形成された構造である。撥水メッキ層１３はメッキ層の形成処理の際にメッキ層の表面から微小な突起が多数突出するようにメッキ処理が行われて撥水メッキ層１３が形勢されていれば良い。メッキ処理の後、メッキ層の表面から突出する微小な突起の撥水メッキ層１３から突出した長さが均一の場合、撥水メッキ層表面での水分との接触角が小さくなり撥水性が損なわれるおそれがある為に、前記メッキ処理の際には大きさの異なった、例えば、フッ素樹脂粒子等の粒子がメッキ層に埋め込まれて、結果的に図５に示されるように、キャリア６表裏面１０、及び／または、上定盤５の加工対象物８側表面１１及び下定盤４の加工対象物８側表面１２に形成された撥水性メッキ層１３の表面から多数の微細な突起が突出されるように撥水メッキ層が形成されていれば良い。

キャリア６表裏面１０、及び／又は、上定盤５加工対象物８側の表面１１及び下定盤４加工対象物８側の表面１２に撥水性メッキ層１３が形成された構造を有する為に、スラリーに含まれる水分により発生する薄板化したキャリア６の上下の定盤への表面張力による張り付きが無くなり、上下の定盤とキャリア６間のスラリーを介した抵抗力を小さくすることが出来、その結果、キャリア６にたわみや歪みを発生すること無く、加工対象物８と比較して薄板化され広い面積をもつキャリア６に均一に力が加えられて上下の定盤に挟まれたキャリア６が円滑な回転運動をする研磨加工が行われ、その結果、キャリア６の孔７内に収容された加工対象物８の割れやバリ、チッピングの発生を著しく少なくすることが出来、研磨加工の工程歩留まりを著しく向上させることが出来る。

なお、中心ギア２やインターナルギア３の表面といった、研磨材９を含むスラリーがまわり込む機構部分表面に撥水性メッキ層１３が形成されていても全く構わない。

図３は本発明の両面研磨装置１における、加工対象物８が研磨される際のキャリア６と上下の定盤を水平方向から部分的に拡大してみた概略の部分断面模式図である。図３に示される様に、本発明の両面研磨装置１では、キャリア６表裏面１０、及び／または、上定盤５の加工対象物８側表面１１及び下定盤４の加工対象物８側表面１２に撥水性メッキ層１３が形成されている為に、キャリア６が上下の定盤にスラリーに含まれる水分により発生する薄板化した前記キャリア６の上下の定盤への表面張力による張り付きを起こすことが無く、上下の定盤の加工対象物８側の表面と、キャリア６表裏面１０の間に一定間隔の隙間を形成でき、水分中に懸濁した研磨材９が入り込み易くなって研磨効率を高める効果を奏する。なお、図３で実際には研磨加工時に加工対象物８はキャリアの孔７内に入れられているが、加工対象物８は図示されていない。

図４は本発明の両面研磨装置における、加工対象物８が研磨される際のキャリア６と上下の定盤の一部分を水平方向からみた概略の拡大部分断面模式図である。本発明の両面研磨装置でキャリア６表裏面１０、及び／または、上定盤５の加工対象物８側表面１１及び下定盤４の加工対象物８側表面１２に形成された撥水性メッキ層１３の表面には多くの微細な突起が形成されており、その結果、撥水性メッキ層１３の表面に撥水性が持たされて、薄板化したキャリア６が上下の定盤にスラリーに含まれる水分による表面張力による張り付きを起こすことが無くなり、上下の定盤の表面とキャリア６表裏面１０の間に一定間隔の隙間を形成でき、水分中に懸濁した研磨材９が著しく入り込み易くなり研磨効率を高める効果を奏する。

図５は従来の一般的な両面研磨装置４１を示す斜め上方からみた概略の外観図である。従来の一般的な両面研磨装置４１で構成されるキャリア４６の表裏面や上定盤４５及び下定盤４４の加工対象物側の表面には何等、研磨加工を円滑に行なう為の表面処理はされていなかった。

図１は本発明の両面研磨装置１における、下定盤の上に配置されたキャリアを上方からみた概略の上面模式図である。 図２は加工対象物が研磨される際のキャリアと上下の定盤をＡ―Ａ’面水平方向からみた概略の部分断面模式図である。 本発明の両面研磨装置における、加工対象物が研磨される際のキャリアと上下の定盤を水平方向から部分的に拡大してみた概略の部分断面模式図である。 本発明の両面研磨装置における、加工対象物が研磨される際のキャリアと上下の定盤の一部分を水平方向からみた概略の拡大部分断面模式図である。 従来の一般的な両面研磨装置を示した斜め上方からみた概略の外観図である。

符号の説明

１ 両面研磨装置
２ 中心ギア
３ インターナルギア
４ 下定盤
５ 上定盤
６ キャリア
７ 孔
８ 加工対象物
９ 研磨材
１０ キャリア表裏面
１１ 上定盤５の加工対象物側表面
１２ 下定盤４の加工対象物側表面
１３ 撥水性メッキ層
４１ 従来の両面研磨装置
４２ 中心ギア
４３ インターナルギア
４４ 下定盤
４５ 上定盤
４６ キャリア
４７ キャリア４６の孔

Claims (1)

1. 両面研磨装置の中心ギアとインターナルギアの双方にかみ合わせられ、該両面研磨装置の下定盤上で上定盤により押し付けられながら回転するキャリアの孔内に収容された加工対象物に対し、上下から上定盤と下定盤を押し付けながら研磨材を含むスラリーが供給され研磨加工がされる両面研磨装置であって、
   
   該キャリア表裏面、及び／または、該上定盤の該加工対象物側表面及び該下定盤の該加工対象物側表面に撥水性メッキ層が形成された構造であることを特徴とする両面研磨装置。

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