JPH05309559A - 平面研磨方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定盤の摩耗やラップ材の介在等による影響を
受けることなく、ワークピースを所望の厚さに精度良く
研磨加工できるようにすること。 【構成】 インターナルギア４及びサンギアと噛合して
遊星運動するキャリア５に保持させたワークピース６
を、上下の定盤１，２により該定盤から部分的にオーバ
ーハングさせて研磨加工する工程中に、該ワークピース
６のオーバーハングした部分の上下面にレーザー変位セ
ンサ３０，３１からエアを噴射して付着物を除去すると
共に、エアの噴流内において除去した部分にレーザービ
ームを投射して反射ビームを受光し、この反射ビームか
らワークピース６の上下面の位置を検出することにより
その厚さを測定し、それが所望の厚さになったところで
加工を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハー、磁
気ディスク基板、ガラス基板その他の板状ワークピース
を研磨加工するための平面研磨方法及び装置に関するも
のであり、更に詳しくは、ワークピースを所定の厚さに
精度良く研磨加工することができる平面研磨方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウエハーや磁気ディスク
基板等には、表面の平面度や平坦度だけでなく、仕上り
厚さについても非常に高い精度が要求される。この要求
を満たすため、それらの製造過程では、ラッピング装置
やポリシング装置などの平面研磨装置を用いてラッピン
グ、ポリッシング加工が行われている。

【０００３】前記平面研磨装置の一種であるラッピング
装置は、一般に、円盤状をなす上下の定盤と、これらの
定盤の外周側及び内周側に配設されたインターナルギア
及びサンギアと、下定盤上に円周方向に等間隔で配設さ
れて前記インターナルギア及びサンギアに噛合する複数
の薄板状のキャリヤとを有し、各キャリアの保持孔に保
持されたワークピースを上下の定盤間に挟み、各キャリ
ヤをインターナルギア及びサンギアで遊星運動させると
共に、上下の定盤を互いに逆方向に回転させることによ
り、前記ワークピースを研磨加工するようになってい
る。このとき定盤とワークピースとの間には、ラップ材
を含んだスラリーが供給される。

【０００４】前記研磨加工中に、ワークピースの厚さは
時間の経過と共に徐々に減少していくため、その厚さを
常に測定し、それが所望の厚さになったところで研磨装
置を停止する必要がある。この場合、加工途中に研磨装
置を停止してワークピースの厚さを測定するやりかた
は、ワークピースの破損を生じ易い、生産性の低下を来
す、省力化のための加工装置の自動化を困難にする等の
問題があり、このため従来より、インプロセスでワーク
ピースの厚さを測定し、それが所望の厚さとなった時点
で研磨装置を自動的に停止させる方法が種々提案されて
いる。例えば特公平２−６０４６７公報には、加工中の
上下の定盤間の間隔を測定し、それを所定仕上り寸法と
比較して両者が等しくなったときにラッピング操作を停
止するようにしたものが開示されている。

【０００５】しかしながら、前記従来の方法は、上下の
定盤間の間隔を測定してそれをワークピースの厚さとし
ているため、定盤の摩耗が測定誤差として現れるのを避
けることができない。この定盤の摩耗量は、ワークピー
スの厚さ寸法減少量に対して数十分の一程度ではある
が、加工時間が長い場合や、高精度の厚さ測定が要求さ
れる場合等には無視することができない。しかも、ワー
クピースと定盤との間にはラップ材が介在しており、上
下定盤間の間隔がこのラップ材の粒径などによる影響を
受けるため、ラップ材による測定誤差も生ずることにな
る。このようなことから、従来の定寸装置における精度
は満足いくものではなく、この種の研磨装置を自動化す
る場合のネックとなっている。このため、インプロセス
でワークピースの厚さを正確に測定でき、且つ前記のよ
うな欠点を克服した精度の高い定寸手段を備えた平面研
磨装置の出現が強く望まれている。

【０００６】本発明の解決課題は、定盤の摩耗やラップ
材の介在等による影響を受けることなく、ワークピース
を所望の厚さに精度良く加工することができる平面研磨
方法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の平面研磨方法は、インターナルギア及びサ
ンギと噛合して遊星運動するキャリアにワークピースを
保持させ、該ワークピースを上下の定盤により該定盤か
ら部分的にオーバーハングさせて研磨加工する工程中
に、該ワークピースのオーバーハングした部分の上下面
に圧力流体を噴射して付着物を除去すると共に、除去し
た部分にレーザービームを投射して、その反射ビームか
ら上下面の位置を検出することによりワークピースの厚
さを測定し、それが所望の厚さになったところで研磨加
工を停止することを特徴とするものである。

【０００８】周囲に飛散した付着物の影響を受けること
なくワークピースの厚さ測定を行うため、該ワークピー
スに対するレーザービームの投射及び反射ビームの受光
を圧力流体の噴流内において行うことが望ましい。

【０００９】また、本発明の平面研磨装置は、インター
ナルギア及びサンギアと、これらのインターナルギア及
びサンギアと噛合して遊星運動するキャリアと、該キャ
リアに保持されたワークピースを部分的にオーバーハン
グさせた状態で研磨加工する上下の定盤と、前記ワーク
ピースのオーバーハングした部分の上下に位置するよう
に配設されて該ワークピースの上下面の位置を検出する
一対のレーザー変位センサと、これらのレーザー変位セ
ンサから送られてくるワークピース両面の位置信号を演
算処理して該ワークピースの厚さを算出すると共に、そ
の厚さが所定の値になったところで制御回路に加工停止
信号を出力する演算器とを備え、前記レーザー変位セン
サが、ワークピースに圧力流体を噴射して付着物を除去
する噴射ノズルと、付着物を除去した部分にレーザービ
ームを投射すると共に、その反射ビームを受光してワー
クピースの表面位置を検出する光学手段とを有している
ことを特徴とするものである。

【００１０】圧力流体を噴射するノズルとレーザービー
ムの投受光用導通孔とを共通化することにより、圧力流
体の噴流内においてレーザービームの投射及び反射ビー
ムの受光を行い得るように構成することが望ましい。

【００１１】

【作用】研磨加工中に定盤より部分的にオーバーハング
したワークピースは、そのオーバーハングした部分が上
下に配設されている一対のレーザー変位センサ間を通過
する時に、圧力流体を噴射されることにより表面に付着
したラップ材を含むスラリーが除去されると共に、その
除去された部分にレーザービームが投射され、その反射
ビームから上下面の位置が検出されて厚さが測定され
る。そして、ワークピースが所望の厚さになったところ
で加工が停止されるかくして、定盤の摩耗やラップ材の
介在等による影響を受けることなく、ワークピースを所
定の厚さに精度良く加工することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１及び図２には、平面研磨装置の一例として
３ウエイ方式のラッピング装置が示されている。このラ
ッピング装置は、上下に対向して配設された環状の上定
盤１及び下定盤２を備え、これら上下定盤１，２の内周
側にサンギア３が、外周側にインターナルギア４がそれ
ぞれ定盤１，２と同軸状に配設されている。下定盤２上
には、ワークピース６の保持孔５ａを備えた複数のキャ
リア５が円周方向にほぼ等間隔を保って配設されてお
り、これらのキャリア５は、その外周縁に設けられたギ
アによりサンギア３とインターナルギア４とに噛み合
い、サンギア３の回転により該サンギア３の回りを遊星
運動するようになっている。

【００１３】前記下定盤２は、回転自在の下定盤駆動軸
８によって支持され、該下定盤駆動軸８の内側にはサン
ギア駆動軸９が、該サンギア駆動軸９の更に内側には上
定盤駆動軸１０がそれぞれ回転自在に配設されている。
該上定盤駆動軸１０の上端部には円筒状のドライバ１１
が設けられており、該ドライバ１１は、複数のドライバ
フック１２を備え、各ドライバフック１２により、上定
盤押え板１３に設けられた係合片１４を介して上定盤１
を回転駆動するようになっている。また、前記下定盤駆
動軸８の外側には、インターナルギア支持枠１５が回転
に対しては固定的であるが上下動自在なるように配設さ
れており、このインターナルギア支持枠１５を除く上定
盤駆動軸１０、サンギア駆動軸９、及び下定盤駆動軸８
が、図示しない回転駆動機構により駆動され、互いに独
立して回転することができるようになっている。

【００１４】また、前記上定盤１は、上定盤押え板１
３、スタッド１９及び定盤吊り部材２０を介してサブシ
リンダ２１及びメインシリンダ２２に接続されており、
メインシリンダ２２はビーム２３を介して機体に支持さ
れている。前記メインシリンダ２２及びサブシリンダ２
１は、図示しない空気圧回路により駆動され、これによ
り、上定盤１をワークピース６の出し入れのために昇降
可能とすると共に、ワークピース６に所定の加工圧力を
印加できるようにしている。

【００１５】前記各キャリア５のワークピース保持孔５
ａは、その遊星運動の軌跡の中の最も外側に位置する部
分において該保持孔５ａの一部が定盤１，２の外周より
も外側に突出するように、言い換えれば、遊星運動の最
も外側の軌道において、キャリア５に保持されたワーク
ピース６が定盤１，２から一部はみ出す（オーバーハン
グする）ような位置に設けられている。図２及び図３に
はこの状態が示されており、下定盤２上に置かれたキャ
リア５がインターナルギア４及びサンギア３と噛合し、
保持孔５ａに保持されているワークピース６を遊星運動
させて、該ワークピース６の一部を上下定盤１，２から
オーバーハングさせている。このようにオーバーハング
をさせることは一般的に行われており、これにより定盤
の加工面全面がワークピースと接するようになり、定盤
面が平面を維持し易くなる。

【００１６】前記インターナルギア支持枠１５は、その
上部が下定盤２及び下定盤駆動軸８を取囲む円筒形状を
なし、この円筒形状部分１５ａの上端に前記インターナ
ルギア４が取り付けられており、該円筒形状部分１５ａ
の内周面の一部には、後述する演算器３２と共に厚さ測
定装置を構成する一対のレーザー変位センサ３０，３１
が、前記ワークピース６のオーバーハングした部分の上
下に位置するように配設されている。

【００１７】前記レーザー変位センサ３０，３１は、そ
れらの測定中心線がワークピース６に対して垂直をなす
と共に、両者の測定中心が互いに一致するように配設さ
れており、該測定中心は、図２及び図３に示すようにワ
ークピース６のオーバーハング部分における測定点２４
を通っている。該測定点２４は、ワークピース６の外周
縁部の、ラッピング加工により他の部分と比べて薄くな
るいわゆる「だれ」の影響を受けない程度に内周側であ
ることが望ましい。

【００１８】下方のレーザー変位センサ３１は、インタ
ーナルギア支持枠１５に取付具３４により直接固定さ
れ、上方のレーザー変位センサ３０は、インターナルギ
ア支持枠１５の上端面のインターナルギア４の外周側に
取り付けられたマニホールド２５に、取付台２６を介し
て取り付けられている。該取付台２６は、図示しない中
心機構により上方のレーザー変位センサ３０を移動さ
せ、その測定中心を下方のレーザー変位センサ３１の測
定中心と一致させるべく調整することができると共に、
側面のハンドル２７を回して上方のレーザー変位センサ
３０を測定中心線に沿って上下方向に粗微動させること
ができるようになっており、この上方のレーザー変位セ
ンサ３０は、図示しないロック機構によって任意の位置
で固定することができる。

【００１９】図４には、上下のレーザー変位センサ３
０，３１の構造が模式的に示されている。これらのレー
ザー変位センサ３０，３１は、互いに同一構造を有して
いて、ワークピース６の表面に付着している研磨材スラ
リー７を局所的に除去するためのブロー機構３６と、ス
ラリー７が除去された部分でワークピース６の表面位置
をレーザービームにより検出するセンサ機構３７とから
なっている。

【００２０】前記センサ機構３７は、レーザービームの
投射と反射ビームの受光とを行うための光学手段を内蔵
したセンサヘッド４１を備えており、該センサヘッド４
１はケーシング４０により包囲され、内部にスラリーが
侵入することのないよう密封されている。前記光学手段
は、レーザービームを発生する半導体レーザー４２、該
半導体レーザー４２からのレーザービームを集光してワ
ークピース６に投射する投光レンズ４３、ワークピース
６で反射した反射ビームを集光する受光レンズ４４、受
光レンズ４４からの反射ビームに応じた電気信号を出力
する半導体位置検出素子４５から構成され、半導体レー
ザー４２は駆動回路４６によって駆動される。

【００２１】前記半導体レーザー４２及び投光レンズ４
３は、それらの光軸がレーザー変位センサ３０，３１の
測定中心と一致するように配設されており、半導体レー
ザー４２より発せられたレーザービームＢ１は、投光レ
ンズ４３により集光されて光学ガラス板４８及び投光用
導通孔４９を通り、測定点２４においてワークピース６
上にスポットとなって投射される。投射されたレーザー
ビームは、梨地状のワークピース表面で散乱光となって
反射し、その一部が反射ビームＢ２として、受光用導通
孔５０から光学ガラス板５１及び受光レンズ４４を透過
して半導体位置検出素子４５上に結像する。

【００２２】前記位置検出素子４５から結像位置に応じ
て発生する電気信号は、増幅回路５３を経て演算器３２
における信号処理回路５４に送られる。始めに位置検出
素子４５のａ点で結像していた反射ビームＢ２は、加工
の進行と共にワークピース６の厚さが減少するため移動
し、ｂ点で結像する。図４から明らかなように、ａ点か
らｂ点までの距離は、ワークピース上における測定スポ
ットの変位に比例しており、位置検出素子４５上での結
像位置がａ点からｂ点に移動すると、半導体位置検出素
子４５で発生する電気信号もこれに応じて変化する。こ
の変化は前記増幅回路５３により増幅され、信号処理回
路５４においていわゆる三角測量方式に基づく処理がな
され、ワークピース表面の位置の変位量に変換される。

【００２３】このように、前記センサ機構３７として
は、三角測量方式のものを好適に使用することができ、
中でも、例えば波長７８０ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー
で、作動距離２５ｍｍ、レーザー測定スポット径７０〜
８０μｍのものがより好適に使用される。

【００２４】上方のレーザー変位センサ３０及び下方の
レーザー変位センサ３１によって測定された前記変位量
は、それぞれ信号処理回路５４から厚さ演算回路５５に
送られて処理され、ワークピースの厚さが演算される。
この厚さ演算回路５５は、上方のレーザー変位センサ３
０によってもたらされる変位量についての信号ｍと、下
方のレーザー変位センサ３１によってもたらされる変位
量についての信号ｎとを加算し、これから両センサ間の
距離によって定まる定数Ｘを減ずることによりワークピ
ースの厚さを算出するものである。また、ラッピング加
工によって形成される加工面は梨地状になっており、レ
ーザー変位センサ３０，３１のスポット径が比較的小さ
いことから、これらのセンサ３０，３１から送られる変
位量ｍ，ｎには測定面の表面粗さについての情報が含ま
れており、この影響を除去するため、厚さ演算回路５５
には、変位量ｍ，ｎを平均化処理してデータを平滑にす
る回路を備えておくことが望ましい。

【００２５】前記投受光用の導通孔４９，５０は、正確
な測定が可能なように必要なレーザービームを通し得る
孔径となっており、特に受光用導通孔５０は、測定面の
変位により測定スポットが移動するのに追随して反射ビ
ームも移動するため、測定範囲に対応した孔径とするこ
とが必要である。これらの導通孔４９，５０は、ワーク
ピース表面に対向する先端部において一体化し、一つの
開口部５６を共有しており、該開口部５６を通じてレー
ザービームＢ１の投射と反射ビームＢ２の受光とが行わ
れる。該開口部５６の口径は約３ｍｍである。また、こ
れらの導通孔４９，５０におけるセンサヘッド４１側の
後端部は、前記光学ガラス板４８，５１によって閉塞さ
れており、該光学ガラス板４８，５１は、図示しない押
え部材及びシール材によってケーシング４０に流体密に
固着されている。これらの光学ガラス板４８，５１は、
レーザービーム及び反射ビームを歪なく透過させ得るも
のであり、投光レンズ４３及び受光レンズ４４と同様、
投射ビーム及び反射ビームに対して傾きなく配置されて
いる。

【００２６】一方、ワークピース６の表面に付着した研
磨材スラリーを除去する前記ブロー機構３６は、圧縮空
気を噴出するエアブロー用ノズル６０と水を噴出する水
ブロー用ノズル６１とを備えている。エアブロー用ノズ
ル６０は、前記投受光用の導通孔４９，５０と共用され
ており、開口部５６を通じてワークピース６にエアを噴
射する。このために、受光用導通孔５０が供給通孔６３
及び供給パイプ６４を介して前記マニホールド２５に接
続されると共に、該マニホールド２５が、図示しない電
磁開閉弁及び減圧弁を介して圧縮空気供給源に連結され
ている。これらの導通孔４９，５０には、前述したよう
に光学ガラス板４８，５１が流体密に取り付けられてい
るため、ブロー用の高圧のエアが導通孔内に供給されて
もセンサヘッド４１側に侵入することはなく、また、ス
ラリーの侵入も防止される。特に下方のレーザー変位セ
ンサ３１において万一スラリーがノズル３６内に侵入し
た場合でも、該スラリーがセンサヘッド４１を汚染する
ことがない。

【００２７】前記ノズル６０の先端とワークピース６と
の間には０．５〜１ｍｍ程度の隙間を保っておくことが
望ましく、この隙間によってエアがワークピース表面に
対して適当な噴流を形成すると共に、加工中、定盤１，
２間に保持されているワークピース６が上下動して該ノ
ズル６０と接触するのが避けられる。

【００２８】また、前記水ブロー用ノズル６１は、エア
の噴射によるスラリーの除去をより効果的に行うため、
必要に応じて備えられる。該水ブロー用ノズル６１は、
ケーシング４０に設けられたコネクタ６６に接続され、
図示しない減圧弁を介してマニホールド２５と接続され
ており、該マニホーロド２５は、同じく図示しない電磁
開閉弁を介して給水源に連結されている。

【００２９】前記のような構成を有する厚さ測定装置を
備えたラッピング装置において、図２に示すように、下
定盤２は上から見て時計方向に、上定盤１は反時計方向
にそれぞれ回転され、サンギア３は時計方向に回転され
る。インターナルギア４は固定されており、回転しな
い。前記サンギア３の回転によりキャリア５が自転しな
がら公転し、それに保持されたワークピース６が図３の
ように定盤からオーバーハングして上下のレーザー変位
センサ３０，３１の間を通過し、このとき、ブロー機構
３６によりワークピース６の表面に付着したスラリー７
が除去されると共に、除去されて露出した部分にセンサ
機構３７からレーザービームが投射され、その表面位置
が検出されることにより厚さ測定が行われる。

【００３０】ここで、例えば前記サンギア３及びキャリ
ア５の歯数を同数にしておけば、サンギア３が３回転し
てキャリア５が１公転する毎に同じワークピース６が測
定点２４を通過する。しかも、各キャリア５を、図のよ
うにワークピース保持孔５ａが他のキャリア５の保持孔
５ａと同一の軌跡を通るように配置することで、各キャ
リア毎に同じワークピースが必ず測定点２４を通るよう
にすることができ、これによってワークピース６の厚さ
測定のためのサンプリング回数を増加させることも可能
である。しかしながら、サンギア３とキャリア５との歯
数は必ずしも同じである必要はなく、所望のサンプリン
グ回数を得られる範囲内で適当な歯数比に設定すれば良
い。

【００３１】前記ブロー機構３６の動作について更に詳
細に説明する。研磨加工中、定盤からオーバーハングし
たワークピース６には、例えば半導体ウエハーのラッピ
ングの場合、平均粒径が１０μｍ程度の研磨材を含んだ
スラリーが表面に付着しており、このスラリーが、上下
のレーザー変位センサ３０，３１の間を通過する際ブロ
ー機構３６によって除去される。このブロー機構３６の
動作は、近接スイッチなどの手段によって一定位置に回
動してきたキャリア５が検知された時、電磁開閉弁が開
放してブロー用の圧縮空気供給源及び給水源からエア及
び水がレーザー変位センサ３０，３１に供給されること
により行われる。上方のレーザー変位センサ３０では、
減圧弁によって例えば１Ｋｇ／ｃｍ² 程度に調圧された
エアが、供給通孔６３を通って導通孔４９，５０内に供
給され、開口部５６より噴流となって噴出する。この噴
流は、直下に位置しているワークピース６の表面に付着
しているスラリーを吹き飛ばすか、或いは押し退けてワ
ークピース６の表面を露出させる。露出したワークピー
ス表面の面積は、ノズルの開口部５６の口径と概ね同じ
くらいの面積となる。下方のレーザー変位センサ３１に
おいても、上方のレーザー変位センサ３０と同様の動作
がなされるが、電磁開閉弁などのエア供給回路を共通に
しておくことで、噴流を上下のレーザー変位センサ３
０，３１から同時に噴出させ、ワークピースにそれを損
傷させるような偏荷重がかかることを防ぐことができ
る。エアの圧力が比較的低い場合、スラリーが押し退け
られてもワークピースの表面が完全に露出するには至ら
ないこともあるが、このような状態であっても、ワーク
ピース表面にあるスラリーは噴流の作用によって一様な
厚さの非常に薄い膜状となって安定するので、厚さ測定
における大きな誤差となることはない。

【００３２】ワークピース表面に付着したスラリーの除
去をより効果的にするため、前記エアのブローとほぼ同
時に、水のブローも行われる。このとき、エアブローの
場合と同様に、図示しない給水源からマニホールド２５
に供給された水が減圧弁で調圧され、ノズル６１の開口
部よりワークピース６に向けて吹き付けられる。このノ
ズル６１は、ノズル６０によりエアブローがなされる箇
所の近傍で、ワークピース６が送られてくる方向の僅か
に前方の部分に向けられており、ノズル６１から吹き付
られた水は、エアブローによって生起された噴流により
霧状となり、エアと共にワークピース表面部分に付着し
ているスラリーを除去する。この水によるブローは、ス
ラリーの粘度が比較的高い場合に効果的である。

【００３３】前述したようにエア及び水のブローによ
り、ワークピース６の表面はノズルの開口部５６の直前
の箇所で局部的に露出され、この箇所にレーザービーム
が投射される。ワークピース表面の露出箇所は、例えば
３ｍｍ程度の径であるが、レーザービームのスポット径
よりもはるかに大きく、ワークピースの移動により露出
箇所がノズルの開口部５６の直前の位置から多少ずれて
も、レーザービームの投射スポットがワークピース表面
の露出箇所を外れることがない。露出したワークピース
の表面に投射されたレーザービームは、ここで反射して
その一部が反射ビームとなり、受光レンズ４４を通って
位置検出素子４５上で結像する。前記レーザービームの
投射及び反射ビームの受光は、エアの噴流内において該
噴流に添って行われるものであり、このため、エアブロ
ーにより周囲に飛散したスラリーの影響を受けることが
ない。

【００３４】反射ビームが結像した位置検出素子４５で
は、結像位置に対応した電気信号が発生し、この信号は
増幅回路５３で増幅されて信号処理回路５４に送られ、
変位量として出力される。

【００３５】前述したように、ラッピングされたワーク
ピース表面は梨地状の比較的粗い面となっているため、
ワークピースの移動によって測定点２４がワークピース
表面上を移動するに伴い前記変位量には表面粗さについ
ての情報が重ね合わされる。また、この変位量となる信
号にはワークピースが移動する際に生ずるワークピース
の上下方向の微少な振動についての情報も含まれる。変
位量とは関係のないこれらの情報をキャンセルし、変位
量の測定精度をより向上させるため、信号処理回路５４
では平均化処理がなされる。測定精度、特に繰り返し性
を向上させるには投射ビームの出力を増すか、或いは平
均回数を多くすることが有効であり、平均回数をＮ回と
すると変位量データの変動はほぼ１／√Ｎに減少すると
されている。ここで用いているレーザー変位センサ３
０，３１のサンプリング周期は、６２．５μｓｅｃ．で
あり、例えば平均回数Ｎを８１９２とした場合であって
も変位量の信号をサンプリングする時間としては０．５
ｓｅｃ程度であり、定寸装置として使用するについて充
分である。また、ここでのレーザー変位センサ３０，３
１の応答周波数は４ＫＨｚ（−３ｄＢ）であり、ワーク
ピースの移動によって生ずる上下方向の振動にも充分に
応答できるものとなっている。平均化された変位量は、
上方及び下方のレーザー変位センサ３０，３１のそれぞ
れから厚さ演算回路５５に送られてここで処理され、ワ
ークピース６の厚さとして表示される。この厚さ寸法は
ラッピング装置の制御回路６７に送られ、該制御回路６
７に予め入力されている厚さ寸法と比較され、ワークピ
ースが所望の厚さとなった際にラッピング装置を停止さ
せる。

【００３６】図５にはレーザー変位センサの他の実施例
が示されている。このレーザー変位センサ７０，７１
は、レーザービームの投射及び反射ビームの受光を同一
経路内で行う正反射タイプのものであって、レーザービ
ームの光路内にプリズムあるいはミラー７１を設けてビ
ームを曲げることにより、センサヘッド７３の配置を第
１実施例のものとは異ならせている。なお、ラッピング
加工では、ワークピースの表面が梨地状になるためレー
ザー変位センサとしては初めの実施例にあるような散乱
光タイプのものを使用するが、ポリッシング加工のよう
にワークピースの表面が鏡面となる場合には、この実施
例にあるような正反射タイプのものが好適である。

【００３７】前記各実施例では、レーザー変位センサ３
０，３１，７０，７１を定盤１，２の外周側に配置し、
ワークピース６の定盤外側にオーバーハングした部分の
厚さを測定するようにしているが、定盤１，２の内周側
にそれを配設し、ワークピース６の定盤内側にオーバー
ハングした部分の厚さを測定するようにしても良い。こ
の場合、各レーザー変位センサをサンギアと一体になっ
て回転できるように取り付けることが必要である。

【００３８】また、前記厚さ測定装置は、ポリッシング
装置のようなラッピング装置以外の平面研磨装置にも同
様に用いることができ、更に、３ウエイ方式以外の例え
ば４ウエイ方式の平面研磨装置にも用いることができ
る。但し、このように４ウエイ方式の研磨装置に使用す
る場合には、レーザー変位センサを定盤の外周側に配設
するに際し、それがインターナルギアと一体になって回
転できるように、また定盤の内周側に配設するに際して
は、それがサンギアと一体になって回転できるようにす
ることが必要である。

【００３９】

【発明の効果】このように本発明によれば、ワークピー
スの定盤からオーバーハングした部分の上下面に圧力流
体を噴射して付着物を除去すると共に、除去した部分に
レーザービームを投射してワークピースの厚さを測定す
るようにしたので、定盤の摩耗やラップ材の介在等によ
る影響を受けることなく、ワークピースを所定の仕上り
厚さに精度良く加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の上定盤を除いた平面図である。

【図３】図１の要部拡大図である。

【図４】レーザー変位センサの断面図である。

【図５】レーザー変位センサの他の構成例を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 上定盤 ２ 下定盤 ３ サンギア ４ インターナ
ルギア ５ キャリア ６ ワークピー
ス ３０，３１，７０，７１ レーザー変位センサ ４９，５０ 導通孔 ６０ ノズル ６７ 制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インターナルギア及びサンギアと噛合し
   て遊星運動するキャリアにワークピースを保持させ、該
   ワークピースを上下の定盤により該定盤から部分的にオ
   ーバーハングさせて研磨加工する工程中に、該ワークピ
   ースのオーバーハングした部分の上下面に圧力流体を噴
   射して付着物を除去すると共に、除去した部分にレーザ
   ービームを投射して、その反射ビームから上下面の位置
   を検出することによりワークピースの厚さを測定し、そ
   れが所望の厚さになったところで加工を停止することを
   特徴とする平面研磨方法。
2. 【請求項２】 圧力流体の噴流内においてレーザービー
   ムの投射と反射ビームの受光とを行うことを特徴とする
   請求項１に記載の平面研磨方法。
3. 【請求項３】 インターナルギア及びサンギアと、これ
   らのインターナルギア及びサンギアと噛合して遊星運動
   するキャリアと、該キャリアに保持されたワークピース
   を部分的にオーバーハングさせた状態で研磨加工する上
   下の定盤と、前記ワークピースのオーバーハングした部
   分の上下に位置するように配設されて該ワークピースの
   上下面の位置を検出する一対のレーザー変位センサと、
   これらのレーザー変位センサから送られてくるワークピ
   ース両面の位置信号を演算処理して該ワークピースの厚
   さを算出すると共に、その厚さが所定の値になったとこ
   ろで制御回路に加工停止信号を出力する演算器とを備
   え、 前記レーザー変位センサが、ワークピースに圧力流体を
   噴射して付着物を除去する噴射ノズルと、付着物を除去
   した部分にレーザービームを投射すると共に、その反射
   ビームを受光してワークピースの表面位置を検出する光
   学手段とを有している、ことを特徴とする平面研磨装
   置。
4. 【請求項４】 圧力流体を噴射するノズルとレーザービ
   ームの投受光用導通孔とを共通化することにより、圧力
   流体の噴流内においてレーザービームの投射及び反射ビ
   ームの受光を行う構成であることを特徴とする請求項３
   に記載の平面研磨装置。