JP6072591B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工技術に関し、特にワークの表面を高精度にラッピング加工できる加工装置に関する。

ワークの表面を，例えば高精度な平面形状又は放物面形状に研磨することが求められている。特許文献１には、ウエハ等の表面を平面に加工する研磨装置が開示されている。特許文献１の技術では、ウエハ等のワークを回転する定盤上に載置して、表面にスラリを供給しつつ、ワークを回転させながら、回転する研磨ヘッドをワークに接触させて表面加工を行っている。

特開平１０−１５６７０４号公報

ここで、特許文献１の技術では、回転する研磨ヘッドをワークに対して相対移動させる際に、駆動系のブレ等の影響が研磨ヘッドを介してワークの被加工面に伝達され、高精度な研磨を行えないという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑み、駆動系のブレの影響を抑えつつ、ワークの表面を高精度にラッピング加工できる加工装置を提供することを目的とする。

本明細書中、「研磨パッドの高さ」とは、ラッピングヘッドの取り付け面から研磨パッドの研磨面までの距離をいう。

尚、中央の研磨パッドを基準としたとき、前後のパッドがワークにならってラッピングヘッドがピッチング動作をすれば良いので、必ずしも中央のパッドの研磨面とワークとの接線を中心とする必要はない。ワークの傾斜や形状に関係なく、常に３つの研磨パッドがワークを研磨すれば足りる。但し、ピッチング動作の支点は、パッド研磨面とワークとの接線に近い方が研磨力によるラッピングヘッドを回転させるモーメントが小さくなりスムーズにピッチング動作ができる。

請求項１に記載の加工装置は、
ワークに対して、直線方向に相対的に往復移動可能に保持されたフレームと、
前記直線方向に沿って配置された３個の研磨パッドを備えたラッピングヘッドと、
前記フレームに対して前記ラッピングヘッドを枢動可能に保持する保持部と、
前記フレームに対して前記ラッピングヘッドに向かって付勢する付勢手段とを有し、
隣接する前記研磨パッドの間隔を一致させ、前記研磨パッドの高さを変えており、
前記研磨パッドを前記ワークの被加工面に接触させながら、前記保持部を前記直線方向に相対移動させたとき、前記保持部に対して前記ラッピングヘッドがピッチング動作するように枢動することで、前記ワークの被加工面を放物面形状にラッピングすることを特徴とする。

本発明によれば、ワークに対して、直線方向に相対的に往復移動するように保持されたフレームに対して、前記付勢手段により付勢された前記ラッピングヘッドを枢動可能に設けたので、３個の前記研磨パッドにより、駆動系のブレの影響を抑制しながら、ワークの被加工面を高精度にラッピング加工できる。このとき、隣接する前記研磨パッドの間隔を一致させ、前記研磨パッドの高さを変えることで、前記ワークの被加工面を放物面形状にラッピングすることができる。

請求項２に記載の加工装置は、請求項１に記載の発明において、前記研磨パッドは、前記直線方向に直交する軸回りに回転可能となっていることを特徴とする。

これにより、加工の効率化を図れる。

本発明によれば、駆動系のブレの影響を抑えつつ、ワークの表面を高精度にラッピング加工できる加工装置を提供することができる。

本実施の形態にかかる加工装置の側面図である。 別な実施の形態に用いるラッピングヘッド４’の側面図である。 研磨パッドの変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態にかかる加工装置の側面図である。不図示の定盤等に取り付けられたフレーム１が、不図示の移動ステージに載置されたワークＷの被加工面ＷＰに対向して配置され、ここでは左右方向に直線的に相対移動可能となっている。

フレーム１の下方には、付勢手段としてのばね体２を介して保持部３が取り付けられている。保持部３は、ラッピングヘッド４を紙面垂直方向に延在する枢動軸Ｐ回りに揺動可能に取り付けている。ラッピングヘッド４は、その下面に３個の研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃを相対移動方向に沿って取り付けている。研磨パッド４ａ、４ｂの中心間隔ｄ１は、研磨パッド４ｂ、４ｃの中心間隔ｄ２と異なっている。ラッピングヘッド４を水平に維持したときに、研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃの高さ（ラッピングヘッド４の取り付け面から研磨面までの距離）を等しくするように、ドレッシングを行っている。

本実施の形態の動作について説明する。移動ステージを駆動することで、ワークＷがフレーム１に対して左右方向に相対移動する。このとき、ばね体２の付勢力でワークＷの被加工面ＷＰに向かって押しつけられたラッピングヘッド４は、ワークＷの被加工面ＷＰに倣って保持部３に対して枢動軸P回りに揺動し（ピッチング動作のみを行い）、このとき被加工面ＷＰの相対的に高い部位には研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃのいずれかが強く当たり研磨圧が高まり、相対的に低い部位には研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃのいずれかが弱く当たり研磨圧が低くなる。このように被加工面ＷＰの研磨量を局所的に調整することができるから、被加工面ＷＰに対して繰り返し加工することで、駆動系のブレ等にかかわらず、高精度な平面形状にラッピング加工できる。

更に、研磨パッド４ａ、４ｂの中心間隔ｄ１と、研磨パッド４ｂ、４ｃの中心間隔ｄ２とを異ならせているので、被加工面ＷＰのうねり成分を除去することができ、更に高精度なラッピング加工を行える。

図２は、別な実施の形態に用いるラッピングヘッド４’の側面図である。この例では、研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃの高さを変えている。より具体的には、並び方向中央の研磨パッド４ｂの高さを最も低くし、それよりも研磨パッド４ａをａ１だけ長くし、研磨パッド４ｃをａ２だけ長くしている。尚、研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃの中心間隔ｄは等しい。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。

３つの研磨パッド４ａ、４ｂ、４ｃの間隔がｄで、中央の研磨パッド４ｂに対し左右の研磨パッド４ａ、４ｃがそれぞれａ１，ａ２だけ出っ張っていると、長さＬのワークＷを加工する際に、高さｙ、長手方向ｘとして、ｙ＝−（（ａ１＋ａ２）／２）ｘ²であらわされる凸型の放物線になる。逆に引っ込んでいると凹型の放物線になる。よって、このようなラッピングヘッド４’を用いてワークをラッピング加工すると、高さが（ａ１＋ａ２）・２・（Ｌ／ｄ）²で変化する被加工面を得ることができる。

図３は、研磨パッドの変形例を示す図である。図３において、ラッピングヘッド４は、上面にモータ５を取り付けており、モータ５の回転軸５ａはラッピングヘッド４を垂直に貫通して下面に至り、その先端に回転盤５ｂを形成している。回転盤５ｂの下面には、円環状の研磨パッド４ａが取り付けられている。図示していないが、研磨パッド４ｂ、４ｃも同様な構成を有する。

本変形例に形態によれば、ワークをフレームに対して相対移動させると同時に、モータ５を駆動して回転軸５ａとともに研磨パッド４ａを回転させる。これにより、研磨の効率を高めることができる。

尚、以上の実施の形態において、ワークを固定した状態で、直進ガイド等を用いてフレームを移動させても良い。

１ フレーム
２ ばね体
３ 保持部
４、４’ ラッピングヘッド
４ａ 研磨パッド
４ｂ 研磨パッド
４ｃ 研磨パッド
５ モータ
５ａ 回転軸
５ｂ 回転盤
Ｐ 枢動軸
Ｗ ワーク
ＷＰ 被加工面

Claims (2)

1. ワークに対して、直線方向に相対的に往復移動可能に保持されたフレームと、
   前記直線方向に沿って配置された３個の研磨パッドを備えたラッピングヘッドと、
   前記フレームに対して前記ラッピングヘッドを枢動可能に保持する保持部と、
   前記フレームに対して前記ラッピングヘッドに向かって付勢する付勢手段とを有し、
   隣接する前記研磨パッドの間隔を一致させ、前記研磨パッドの高さを変えており、
   前記研磨パッドを前記ワークの被加工面に接触させながら、前記保持部を前記直線方向に相対移動させたとき、前記保持部に対して前記ラッピングヘッドがピッチング動作するように枢動することで、前記ワークの被加工面を放物面形状にラッピングすることを特徴とする加工装置。
2. 前記研磨パッドは、前記直線方向に直交する軸回りに回転可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

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