JP7004026B2 - ワークの両面研磨方法、ワークの製造方法、及びワークの両面研磨装置 - Google Patents
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Description
本発明のワークの両面研磨方法は、サンギアおよびインターナルギアによって回転するキャリアプレート内でワークを研磨する、ワークの両面研磨方法であって、
前記ワークの目標となる加工形状に応じて研磨条件を設定する工程と、
前記研磨条件に基づいて研磨を開始する工程と、
トルク検出器により、研磨中に前記サンギアのトルク(Ti)および前記インターナルギアのトルク(To)を検出する工程と、
計算処理部により、検出した前記サンギアのトルク(Ti)および前記インターナルギアのトルク(To)の、トルクの和(Ti+To)の値およびトルクの比(Ti/To)の値を算出する工程と、
条件設定部により、前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の制御範囲を設定する工程と、
前記条件設定部により、前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値が前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する工程と、を含むことを特徴とする。
前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を設定する前記工程を、取得した前記関係に基づいて行う。
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される。
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される。
前記研磨条件が、前記下定盤の回転数、または、前記回転定盤が前記ワークに与える加工荷重である。
前記計算処理部が、測定した前記ワークの形状に基づいて、前記ワークの両面研磨工程を複数のサブ工程に分割する工程と、をさらに含み、
前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の制御範囲を設定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われ、
前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値が、前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われる。
前記ワークの円周方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
前記ワークの半径方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
を含む。
回転可能な上定盤および下定盤を備える回転定盤と、
前記回転定盤の中心部に配置されたサンギアと、
前記回転定盤の外周部に配置されたインターナルギアと、
前記下定盤上に配置され、ワークを載置可能であり、かつ前記上定盤と前記下定盤との間で前記サンギアおよび前記インターナルギアにより回転するように構成された、キャリアプレートと、
両面研磨中に前記サンギアのトルク(Ti)を検出する、第1のトルク検出器と、
両面研磨中に前記インターナルギアのトルク(To)を検出する、第2のトルク検出器と、
検出されたトルク情報を受け取り、前記トルク情報に基づいて前記サンギアのトルク(Ti)および前記インターナルギアのトルク(To)の、トルクの和(Ti+To)の値およびトルクの比(Ti/To)の値を算出する、計算処理部と、
前記ワークの目標となる加工形状および研磨条件を設定し、かつ前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値を受け取るように構成された、条件設定部と、
を備えた、ワークの両面研磨装置であって、
前記条件設定部が、前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値が制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定することを特徴とする。
両面研磨開始前に、前記条件設定部が、前記記憶部から前記関係を取得し、または、前記受信部により前記関係を外部から受信して取得し、取得した前記関係に基づいて、前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を設定する。
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される。
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される。
所望のGBIR値および/またはESFQR値を満たすよう、機械学習の方式で前記条件設定部に前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)に基づき自動的に研磨条件を設定させる機械学習装置をさらに備える。
前記第1のトルク検出器は、前記第1のモータの前記サンギアを回転させるトルクを検出して前記サンギアのトルク(Ti)とし、前記第2のトルク検出器は、前記第2のモータの前記インターナルギアを回転させるトルクを検出して前記インターナルギアのトルク(To)とする。
前記条件設定部は、前記下定盤モータを介して前記下定盤の回転数を制御するように構成され、
前記回転定盤は、前記ワークに対して上下方向に加工荷重を与え、前記条件設定部は、前記加工荷重を制御するように構成され、
前記条件設定部が、前記下定盤の回転数または前記加工荷重を変更することによって、前記研磨条件を変更する。
Fo×ro+Fi×ri+Fd×(rc+ri)>Fs×(rc+ri)
...式(1)
To+Ti+m×(rc+ri)×α×(rc+ri)>μ×F×(rc+ri)
...式(2)
To+Ti>F×X-α×Y ...式(3)
Fi×rc>Fo×rc ...式(4)
Fi×rc×ro×ri>Fo×rc×ro×ri ...式(5)
Ti/To>ri/ro ...式(6)
Ti/To>(F×X-α×Y)/To-1.....式(7)
Ti/To>(F×X-α×Y)/To-1>ri/ro ...式(8)
(動作しているモータの出力の値/モータの定格出力の値)×100
の式で算出することができる。
つまり、モータの動作出力の定格出力に対する比の値が例えば15である場合、動作しているモータの動作出力は、その定格出力の15%であるということを意味する。また、定電圧の電流制御のモータの場合、出力値を電流値に置き換えてもよい。
研磨パッド:材料が発泡ポリウレタンであり、厚さ約1mm、硬度(Shore A)80から88(度)、圧縮率1.4から3.4(%)等の基本特性を有する研磨パッド
研磨液:砥粒の平均粒径45から65(nm)、比重1.15から1.16、PH値10.8から11.8等の基本特性を有する研磨液
キャリアプレートのタイプ:ステンレス製基板にDLCメッキ材をメッキしたもの
上定盤回転数:-9.4rpm(負の符号は反時計回りの回転を示す)
下定盤回転数:25rpm
サンギア回転数:25rpm
インターナルギア回転数:4rpm
研磨パッド:材料が発泡ポリウレタンであり、厚さ約1mm、硬度(Shore A)80から88(度)、圧縮率1.4から3.4(%)等の基本特性を有する研磨パッド
研磨液:砥粒の平均粒径45から65(nm)、比重1.15から1.16、PH値10.8から11.8等の基本特性を有する研磨液
キャリアプレートのタイプ:ステンレス製基板にDLCメッキ材をメッキしたもの
加工荷重:1000daN
上定盤回転数:-18.4rpm(負の符号は反時計回りの回転を示す)
サンギア回転数:25rpm
インターナルギア回転数:4rpm
2:回転定盤、
11:上定盤モータ、
13:下定盤モータ、
14:キャリアプレート、
15:上研磨パッド、
16:下研磨パッド、
17:研磨液、
20:サンギア、
30:インターナルギア、
21:サンギアモータ(第1のモータ)、
22:第1のトルク検出器、
31:インターナルギアモータ(第2のモータ)、
32:第2のトルク検出器、
40:計算処理部、
50:条件設定部、
60:記憶部、
70:加圧装置、
F:加工荷重、
A1、A2、A3、A4:回転方向、
A5:公転方向、
A6:自転方向、
Fd、Fi、Fo、Fs:力、
S01~S19:ステップ、
W:ウェーハ
Claims (17)
- サンギアおよびインターナルギアによって回転するキャリアプレート内でワークを研磨する、ワークの両面研磨方法であって、
前記ワークの目標となる加工形状に応じて研磨条件を設定する工程と、
前記研磨条件に基づいて研磨を開始する工程と、
トルク検出器により、研磨中に前記サンギアのトルク(Ti)および前記インターナルギアのトルク(To)を検出する工程と、
計算処理部により、検出した前記サンギアのトルク(Ti)および前記インターナルギアのトルク(To)の、トルクの和(Ti+To)の値およびトルクの比(Ti/To)の値を算出する工程と、
条件設定部により、前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の制御範囲を設定する工程と、
前記条件設定部により、前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値が前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する工程と、を含むことを特徴とする、ワークの両面研磨方法。 - 両面研磨開始前に、前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の前記ワークの前記目標となる加工形状に対する関係を予め取得する工程をさらに含み、
前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を設定する前記工程を、取得した前記関係に基づいて行う、請求項1に記載のワークの両面研磨方法。 - 前記ワークの前記目標となる加工形状が、GBIR値および/またはESFQR値により決定される、請求項2に記載のワークの両面研磨方法。
- 前記計算処理部により、前記サンギアのトルク(Ti)の値および前記インターナルギアのトルク(To)の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記GBIR値により前記ワークの前記目標となる加工形状を決定する際に、前記条件設定部が、前記トルクの和(Ti+To)の前記制御範囲を30から35に設定すると共に、前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を1.5から2.1に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される、請求項3に記載のワークの両面研磨方法。 - 前記計算処理部により、前記サンギアのトルク(Ti)の値および前記インターナルギアのトルク(To)の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ESFQR値により前記ワークの前記目標となる加工形状を決定する際に、前記条件設定部が、前記トルクの和(Ti+To)の前記制御範囲を25から30に設定すると共に、前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を1.4から1.9に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される、請求項3に記載のワークの両面研磨方法。 - 前記キャリアプレートが回転定盤の上定盤と下定盤との間に配置され、
前記研磨条件が、前記下定盤の回転数、または、前記回転定盤が前記ワークに与える加工荷重である、請求項1~5のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法。 - 測定部により、研磨開始前に、前記ワークの形状を測定する工程と、
前記計算処理部が、測定した前記ワークの形状に基づいて、前記ワークの両面研磨工程を複数のサブ工程に分割する工程と、をさらに含み、
前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の制御範囲を設定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われ、
前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値が、前記制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定する前記工程が、各前記サブ工程においてそれぞれ行われる、請求項1~5のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法。 - 前記複数のサブ工程が、
前記ワークの円周方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
前記ワークの半径方向におけるばらつきの程度を低減するサブ工程と、
を含む、請求項7に記載のワークの両面研磨方法。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載のワークの両面研磨方法によりワークを製造する、ワークの製造方法。
- 回転可能な上定盤および下定盤を備える回転定盤と、
前記回転定盤の中心部に配置されたサンギアと、
前記回転定盤の外周部に配置されたインターナルギアと、
前記下定盤上に配置され、ワークを載置可能であり、かつ前記上定盤と前記下定盤との間で前記サンギアおよび前記インターナルギアにより回転するように構成された、キャリアプレートと、
両面研磨中に前記サンギアのトルク(Ti)を検出する、第1のトルク検出器と、
両面研磨中に前記インターナルギアのトルク(To)を検出する、第2のトルク検出器と、
検出されたトルク情報を受け取り、前記トルク情報に基づいて前記サンギアのトルク(Ti)および前記インターナルギアのトルク(To)の、トルクの和(Ti+To)の値およびトルクの比(Ti/To)の値を算出する、計算処理部と、
前記ワークの目標となる加工形状および研磨条件を設定し、かつ前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値を受け取るように構成された、条件設定部と、
を備えた、ワークの両面研磨装置であって、
前記条件設定部が、前記トルクの和(Ti+To)の値および前記トルクの比(Ti/To)の値が制御範囲内にあるか否かに基づいて、前記研磨条件を変更する必要があるか否かを判定することを特徴とする、ワークの両面研磨装置。 - 前記両面研磨装置が、前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の前記ワークの目標となる加工形状に対する関係を予め記憶しておく記憶部をさらに備え、および/または、前記条件設定部が、前記関係を受信可能な通信部を備え、
両面研磨開始前に、前記条件設定部が、前記記憶部から前記関係を取得し、または、前記通信部により前記関係を外部から受信して取得し、取得した前記関係に基づいて、前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を設定する、請求項10に記載のワークの両面研磨装置。 - 前記条件設定部が、GBIR値および/またはESFQR値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する、請求項11に記載のワークの両面研磨装置。
- 前記計算処理部により、前記サンギアのトルク(Ti)の値および前記インターナルギアのトルク(To)の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記GBIR値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する際、前記条件設定部が、前記トルクの和(Ti+To)の前記制御範囲を30から35に設定すると共に、前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を1.5から2.1に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される、請求項12に記載のワークの両面研磨装置。 - 前記計算処理部により、前記サンギアのトルク(Ti)の値および前記インターナルギアのトルク(To)の値を、それぞれ、前記サンギアを駆動するモータの動作出力および前記インターナルギアを駆動するモータの動作出力の、それぞれの定格出力に対する比の値に変換し、前記ESFQR値により前記ワークの目標となる加工形状を決定する際、前記条件設定部が、前記トルクの和(Ti+To)の前記制御範囲を25から30に設定すると共に、前記トルクの比(Ti/To)の前記制御範囲を1.4から1.9に設定し、
前記モータの動作出力の前記定格出力に対する比の値は、
(動作している前記モータの出力の値/前記モータの前記定格出力の値)×100
の式により算出される、請求項12に記載のワークの両面研磨装置。 - 前記条件設定部が、
所望のGBIR値および/またはESFQR値を満たすよう、機械学習の方式で前記条件設定部に前記トルクの和(Ti+To)および前記トルクの比(Ti/To)に基づき自動的に研磨条件を設定させる機械学習装置をさらに備える、請求項12に記載のワークの両面研磨装置。 - 前記サンギアに接続された第1のモータと、前記インターナルギアに接続された、第2のモータと、をさらに備え、
前記第1のトルク検出器は、前記第1のモータの前記サンギアを回転させるトルクを検出して前記サンギアのトルク(Ti)とし、前記第2のトルク検出器は、前記第2のモータの前記インターナルギアを回転させるトルクを検出して前記インターナルギアのトルク(To)とする、請求項10~15のいずれか一項に記載のワークの両面研磨装置。 - 前記下定盤に接続された下定盤モータをさらに備え、
前記条件設定部は、前記下定盤モータを介して前記下定盤の回転数を制御するように構成され、
前記回転定盤は、前記ワークに対して上下方向に加工荷重を与え、前記条件設定部は、前記加工荷重を制御するように構成され、
前記条件設定部が、前記下定盤の回転数または前記加工荷重を変更することによって、前記研磨条件を変更する、請求項10~15のいずれか一項に記載のワークの両面研磨装置。
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