JPH052280Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、新規かつ改良されたラツプ盤におけ
るワークピースの厚み測定装置に関するものであ
る。

（従来の技術とその課題） 一般に、半導体ウエハー、磁気バブルメモリー
用GGG（ガリウム−ガドリニウム−ガーネツト）
ウエハー、ICパターン用マスキングガラス板な
いし石英ガラス板（以下単にワークピースと略記
する）は、その製造過程において、たとえば米国
特許第3089292号明細書に開示されているような
ラツプ盤を用いてその表面を研磨ないし研削加工
されるが、これらの加工は、ワークピースの表面
を平滑状態に仕上げることのほかに、その厚みを
所定値に仕上げることを目的として行われるもの
である。

しかして、従来、運転中のラツプ盤におけるワ
ークピースの厚み測定方法の一つとして、ラツプ
盤の上定盤にたとえば渦電流センサを固定配置
し、これから得られる電気信号に基づいて上、下
定盤間の間隔を測定し、これによつてワークピー
スの厚みを間接的に測定する方法が知られてい
る。このようにして得られるラツプ盤運転中の
上、下定盤間の間隔には、ワークピース表面と
上、下定盤の接触面間に存在する砥粒スラリー層
の厚みが加算され、上定盤のラツプ表面の減り
が差引かれているので、ワークピースの真の厚み
を表すものでないから、実際には上記センサを通
じて得られる厚みに対して、経験的に得た上記
の値を差引くと共に上記の値を加算した値（セ
ンサによる測定値−の値＋の値）がワークピ
ースの厚みとして取扱われている。

しかしながら、上記のようなセンサによる測定
値の補正にもかかわらず、ワークピースをラツプ
盤から取出して直ちに測定した実測値にはかなり
のバラツキがあるという難点があつた。かかる難
点を解決するため、たとえば実公昭41−24476号
公報に、上、下定盤間の間隔検出センサの出力信
号に、積分回路を通過させる装置が開示されてい
るが、これによつても前記実測値におけるバラツ
キを解消することはできなかつた。

本考案者らは、従来のラツプ盤運転中に、上記
方法により上、下定盤間の間隔を測定して間接的
に得たワークピースの厚みが、実測するとかなり
バラツキをもつ原因を種々検討したところ、この
バラツキは、主としてラツプ盤の運転中における
回転機構から生じる振動ないしは揺動に伴つて
上、下定盤間の間隔が変化すること、ならびに定
盤ラツプ表面の減り方が均一でないため表面の全
領域において上、下定盤間の間隔が等しくないこ
とにより、上、下定盤の回転と同期して生じるこ
とを見出し、この問題の解決手段を鋭意検討した
結果、相互に回転する上、下定盤が１回転して元
の位置に戻るとき、換言すれば、上、下定盤が同
じ相互回転位置にあるときの上、下定盤間の間隔
は、バラツクことなく常に一定の値になることを
確認し、これに基づいて本考案を完成するに至つ
たものである。

（課題を解決するための手段） 本考案は、かかる従来法における難点を解決し
てなる新規かつ改良されたラツプ盤におけるワー
クピースの厚み測定装置を提供するものであつ
て、これは、共通軸のまわりを相互に回転可能と
され、軸方向に間隔をおいて平行に向い合つた環
状ラツプ表面を有する上、下のラツプ定盤間に複
数のワークピースを接触配置してこの表面を加工
するラツプ盤において、ａ、該下定盤に固定配置
した位置信号発信器、ｂ、該上定盤に固定配置し
下定盤の該発信器出力信号を検出する位置検出セ
ンサ、ｃ、該上定盤に固定配置した上、下定盤間
の間隔検出センサ、ｄ、該位置検出センサおよび
間隔検出センサから得られる出力信号をコンピユ
ータへ伝える伝送装置、ｅ、ラツプ盤運転中に、
該位置検出センサで該発信器の信号を検出した際
に得られる該間隔検出センサの信号から、あらか
じめ入力してある砥粒スラリー層の厚みを差引
き、上定盤のラツプ表面の減りを加えて、該ワー
クピースの厚みを算出するコンピユータとから構
成されることを特徴とするラツプ盤におけるワー
クピースの厚み測定装置である。

つぎに、添付図面に基づいて本考案をさらに詳
細に説明する。第１図はラツプ盤を概略断面で示
した本考案になるワークピースの厚み測定装置の
構成図、第２図は本考案装置の代表的実施例にお
けるロータリーユニツトの要部断面図を示すもの
である。

第１図から明らかなように、本考案装置を適用
できるラツプ盤は、たとえば前記米国特許明細書
に開示されたもので、これは基本的には、上、下
１対の環状ラツプ定盤１，２、該定盤間に配置さ
れる多数個のワークピース３を保持する複数個の
キヤリア４、該キヤリアを上、下定盤の環状ラツ
プ面間で遊星運動させるためのサンギア５および
インターナルギア６とから構成され、上記上、下
定盤１，２およびサンギア５、インターナルギア
６は、駆動軸７，８，９，１０を介し適当な駆動
装置（図示せず）によりそれぞれ独立に回転され
るものである。この種のラツプ盤においては、通
常、下定盤２上に複数個（３〜５個）のキヤリア
４を配置し、このキヤリアの開口内にそれぞれ複
数個（２〜５個）のワークピース３を仕込んだ
後、その上方から上定盤１を接触配置し、ついで
上定盤の自重下に、砥粒を含むスラリーを上、下
定盤間に供給しながら、上、下定盤１，２および
サンギア５、インターナルギア６をそれぞれ回転
させることによつてワークピースの両面を研磨な
いし研削する。

なお、ここに使用するラツプ盤は本考案のワー
クピースの厚み測定装置の本質ではないので、こ
こではその構造の詳細な説明は省略する。

つぎに、本考案装置の構成を第１図によつて説
明すると、本考案は、上記ラツプ盤の下定盤２に
固定配置した位置信号発信器１７と、上定盤１に
固定配置した前記位置信号を受ける下定盤２の位
置検出センサ１６と、上定盤１に固定配置した
上、下定盤間の間隔検出センサ１５と、ラツプ盤
の運転中に該位置検出センサ１６で該発信器１７
の信号を受けた際、該間隔検出センサ１５から得
られる信号を補正処理してワークピースの厚みを
算出するコンピユータ１８と、上記両センサ１
５，１６から得られる出力信号を該コンピユータ
へ伝える伝送装置１９とからなるものである。

上記各構成部分についてさらに詳しく説明する
と、まず上記間隔検出センサ１５は、たとえば一
般に鋳鉄からなる下定盤との間の電磁結合の度合
を検知して上、下定盤の間隔に対応した出力信号
を得る渦電流センサ、または超音波を発信し下定
盤面からの反射波を受信するまでの時間を測定し
て上、下定盤間の間隔に対応した出力信号を検出
する超音波センサなどからなるものであり、この
間隔検出センサ１５は上定盤１の所定位置に穿設
した貫通開口内に固定配置される。

上記位置信号発信器１７と位置検出センサ１６
とは、たとえば永久磁石とその磁力線を検出する
ホール素子、あるいは超音波を利用したもの等か
らなり、発信器１７は下定盤２の周辺の一定位置
に、また位置検出センサ１６は発信器１７に対応
して上定盤１の周辺部に固定配置される。

また、上記間隔検出センサから得られる信号を
補正処理してワークピースの厚みを算出するコン
ピユータ１８について、ここではその詳細な説明
を省くが、これは位置検出センサ１６が位置信号
発信器１７からの信号を検出したとき、換言すれ
ば上定盤１と下定盤２とが相対的に１回転して元
の位置に戻つたときに、得られた間隔検出センサ
１５からの出力信号を補正処理するものである。
この補正処理をさらに具体的に述べると、間隔検
出センサから得られた出力信号に対応する上、下
定盤間の間隔の値から、ラツプ盤の運転中に、
上、下定盤のラツプ表面とワークピース表面間に
存在する砥粒スラリー層の厚みを差引は、それま
での上定盤の環状ラツプ面の減り（ラツプ盤で
は、ワークピースの研磨ないし研削中に上、下定
盤のラツプ表面も研磨ないし研削されてその厚み
が減少するが、この減少の度合はワークピースの
厚み減少に比較してはるかに小さい。しかしラツ
プ作業を繰り返すと無視できない量となる。）を
加えるものである。なお、上記砥粒スラリーの厚
みおよび上定盤のラツプ表面の減少値について
は、砥粒スラリーの種類、ワークピースの材質、
ラツプ盤の運転条件等により異なるものであるか
ら、これらの補正値については予め経験的に調べ
ておき、その都度コンピユータに入力する必要の
あることはいうまでもない。しかし連続的に同一
条件下に同じ種類のワークピースをラツプ処理す
る場合には、ラツプ盤の連続運転開始に当つて一
度補正値を入力しておけば、以後の補正値入力は
必要ない。

コンピユータ１８で算出されたワークピースの
厚みは、必要に応じて時々刻々プリントアウトす
ることができ、また、厚みが予め定められた値と
なつたとき、ラツプ盤を停止させる制御信号を出
すこともできる。

つぎに、第１，２図に基づいて本考案装置にお
ける上記伝送装置１９について説明すると、この
実施例における伝送装置は、間隔検出センサ１５
に接続されて所定の出力信号を得るために、たと
えばブリツジ回路と増幅器から構成される厚み信
号処理装置１９ａ、位置検出センサ１６に接続さ
れて出力信号を得る、たとえば上記ホール素子か
ら得られる電圧を増幅するように構成された位置
信号処理装置１９ｂ、および上記両処理装置１９
ａ，１９ｂからの出力信号を上記コンピユータ１
８に伝えると共に、上記両処理装置に電源を接続
する機能を果たすロータリーユニツト１９ｃとか
ら構成されるものであり、上記両処理装置１９
ａ，１９ｂは上定盤１に固定配置され、また上記
ロータリーユニツト１９ｃの固定子部分２０は上
定盤懸吊用シヤフト１１に固定配置され、回転子
部分２１は上定盤１に固定配置されている。

なお、上記上定盤懸吊用シヤフト１１は、通常
回転することなく、ワークピースの仕込み時など
に上定盤１を懸吊する機能を果たすもので、ラツ
プ盤の運転中、上定盤１はスラストベアリング部
１２を介してシヤフト１１とは係わりなく回転す
ることになつている。

上記ロータリーユニツト１９ｃは、固定子部分
２０と回転子部分２１とからなり、しかもこれは
電源用のロータリートランス２２、厚み信号伝送
用のロータリーパルストランス２３、位置信号伝
送用のロータリーフオトカプラー２４の３部分か
ら構成されている。また、上記トランス２２の固
定子巻線はたとえばAC100V電源に、パルストラ
ンス２３の固定子巻線およびフオトカプラー２４
の出力線２５はともにコンピユータ１８にそれぞ
れ接続され、また、ロータリートランス２２、ロ
ータリーパルストランス２３の回転子巻線および
フオトカプラー２４の入力線２６は、回転子部分
２１の軸を貫通して、それぞれ上記両処理装置１
９ａ，１９ｂに接続されている。

本考案装置における伝送装置１９は、第２図に
示したロータリートランス２２、ロータリーパル
ストランス２３およびフオトカプラー２４とから
なるロータリーユニツト１９ｃを含むものに限定
されものではなく、このロータリーユニツト１９
ｃとして、たとえば従来公知のスリツプリングな
どを採用することが可能である。しかし、第２図
に示すようなロータリーユニツト１９ｃを採用す
ると、スリツプリングのような機械的接触部分が
全くないので、コンピユータ１８に伝送される出
力信号にノイズの混入することがきわめて少な
く、精度の高いワークピースの厚み測定を行うう
えきわめて有効である。各定盤には、第３図に示
すように、砥粒スラリーのはけを良くするために
目切りの溝が形成されているが、本考案の装置で
は、位置信号発信器と位置検出センサの取付位置
を調節し、目切りの溝の上でない位置を選んで両
定盤の間隔を検出することができるので、検出に
目切りの溝の影響を受けることはない。

また、図面には示してないが、本考案装置にお
いては上記伝送装置１９として、間隔検出センサ
１５ならびに位置検出センサ１６から得られる信
号を搬送する電波の送信機を上定盤１上に固定配
置し、この送信機からの電波をラツプ盤外で受信
して、これをコンピユータ１８に対する入力信号
とするような伝送手段を採用してもよいことはも
ちろんである。

（考案の効果） 以上説明した通り、本考案のラツプ盤における
ワークピースの厚み測定装置は、ラツプ盤の運転
中に上、下定盤間で遊星運動しながら研磨ないし
研削されているワークピースの厚みを測定するに
あたり、常に上、下定盤の同じ回転位置における
間隔を検出する、すなわち上、下定盤が相対的に
１回転して元の位置に戻るときの定盤間隔を検出
し、この間隔値をコンピユータで補正してワーク
ピースの真の厚みを算出するものであるから、こ
の算出値には、ラツプ盤の運転に伴う回転機構か
ら生じる振動、揺動、衝撃ならびに上、下定盤の
環状ラツプ面の凹凸等に起因するバラツキを本質
的に生ずることがなく、ワークピースをラツプ盤
から取り出して測定した実測値にきわめて近い値
を得ることができる。かかる効果は、間隔検出セ
ンサの出力を単に平均するだけでは本質的に達成
されるものではない。この結果、本考案装置を適
用したラツプ盤におけるワークピースのラツプ作
業においては、従来のラツプ作業で実施してい
た、ラツプ時間を把握するためのワークピースの
厚さ分類、ワークピース仕込み時の抜取り厚み測
定（３〜５枚／バツチ）、あるいはワークピース
を目標厚さに仕上げるための５バツチに１回程度
の２度仕込み、３度仕込みというような作業が一
切不要とされるので、その生産性が著しく向上
し、また、従来２度仕込み、３度仕込みの際に生
じていたワークピースの損傷を全くなくすことが
できるうえに、ワークピースの厚さ不良による損
失も皆無とすることができるので、製品歩留りも
向上し、ひいてはラツプ工程における作業者の労
力、ラツプ作業後における検査、エツチング作業
等の軽減化をはかることができ、その実用的価値
はすこぶる大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はラツプ盤を概略断面で表した、本考案
になるワークピースの厚み測定装置の構成図であ
り、第２図は上記装置における出力信号をコンピ
ユータへ伝える伝送装置の代表的実施例であるロ
ータリーユニツトの要部断面図であり、第３図ａ
は下定盤の平面図、ｂは部分拡大斜視図である。 １……上定盤、２……下定盤、３……ワークピ
ース、４……キヤリア、５……サンギア、６……
インターナルギア、７，８，９，１０……回転駆
動軸、１１……上定盤懸吊用シヤフト、１２……
スラストベアリング部、１５……間隔検出セン
サ、１６……位置検出センサ、１７……位置信号
発信器、１８……コンピユータ、１９……伝送装
置、１９ａ……厚み信号処理装置、１９ｂ……位
置信号処理装置、１９ｃ……ロータリーユニツ
ト、２０……固定子部分、２１……回転子部分、
２２……ロータリートランス、２３……ロータリ
ーパルストランス、２４……ロータリーフオトカ
プラー、２５……出力線、２６……入力線、２７
……目切りの溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 共通軸のまわりを相互に回転可能とされ、軸方
   向に間隔をおいて平行に向い合つた環状ラツプ表
   面を有する上、下のラツプ定盤間に複数のワーク
   ピースを接触配置してこの表面を加工するラツプ
   盤において、 ａ 該下定盤に固定配置した位置信号発信器、 ｂ 該上定盤に固定配置し下定盤の該発信器出力
   信号を検出する位置検出センサ、 ｃ 該上定盤に固定配置した上、下定盤間の間隔
   検出センサ、 ｄ 該位置検出センサおよび間隔検出センサから
   得られる出力信号をコンピユータへ伝える伝送
   装置、 ｅ ラツプ盤運転中に、該位置検出センサで該発
   信器の信号を検出した際に得られる該間隔検出
   センサの信号から、あらかじめ入力してある砥
   粒スラリー層の厚みを差引き、上定盤のラツプ
   表面の減りを加えて、該ワークピースの厚みを
   算出するコンピユータ とから構成されることを特徴とするラツプ盤にお
   けるワークピースの厚み測定装置。