JPH0569286A - 研磨方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に均一な研磨を行なうことができる研磨方
法およびその装置を提供する。 【構成】 被加工物１０１を研磨液中に浸漬して固定す
るための研磨タブ１０２と、研磨工具１０５を被加工物
１０１の被研磨面の全面にわたって移動させるための駆
動機構に連結された研磨アーム１０３と、恒温水装置１
１４に連通した恒温タンク１０７と、恒温タンク１０７
と研磨タブ１０２を連通させる、供給用パイプ１１６、
攪拌用パイプ１１７およびリターン用パイプ１１８と、
それらの各パイプに介在する、供給ポンプ１１１、攪拌
ポンプ１１２およびリターンポンプ１１３と、液面セン
サ１０６と、研磨液の液面位置から研磨工具１０５の水
没量を求め、その水没量を設定値と比較して供給ポンプ
１１１、攪拌ポンプ１１２およびリターンポンプ１１３
を駆動する液面コントローラ１１５とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研磨液を用いて液中研磨
を行なう研磨方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液中研磨を行なう研磨装置では、
研磨タブに研磨液を予め一定の高さに溜めて研磨を行な
い、研磨中は研磨液を入れ換えたり研磨液面の高さを変
更することは行なっていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では次のような欠点があった。

【０００４】（１）研磨工具よりも大きく、また被加工
面の曲率が大きい被加工物を液中研磨する場合、該被加
工物の表面の液深さが被加工物上の研磨を行なう位置に
より異なるため、研磨工具が研磨液に浸かる量（水没
量）も変動することになる。研磨工具については、研磨
液に浸かることによって浮力が発生するがその水没量の
変化により、発生する研磨工具の浮力に差が生じ、この
差は研磨工具の被加工物に対する押付力の変動成分とな
るため研磨量が不安定になる。

【０００５】（２）被加工面が研磨液の液面から深くな
るような形状の被加工物を液中研磨する場合には、研磨
工具だけでなく、その上部の機構（工具揺動機構、工具
回転機構、工具上下運動機構等）が水没してしまうた
め、それらの機構に対して、防水シールを施す必要が生
じ機構の複雑化、コストアップにつながる。

【０００６】（３）被加工物が大きい場合、研磨液温度
が場所により異なるような温度分布が生じ易くなり、そ
の結果、被加工物の被加工面にも同様な温度分布が生じ
て研磨時の研磨量が不安定になる。

【０００７】（４）研磨液中の研磨剤が研磨タブや被加
工物表面に堆積、付着し、それによって、研磨液の濃度
は全体として薄くなり研磨時の研磨量が変動する。ま
た、研磨剤が被加工物表面に堆積、付着した場合、その
部分をそのまま研磨すると研磨量が非常に不安定にな
る。

【０００８】本発明は、上記従来の技術が有する問題点
に鑑みてなされたもので、常に均一な研磨を行なうこと
ができる研磨方法およびその装置を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、研磨タブ内に
研磨液を溜め、該研磨液中に被加工物を浸漬させて研磨
を行なう研磨方法において、研磨工具の、前記研磨液に
対する水没量を検出し、検出した検出水没量を予め定め
た設定値と比較して、前記研磨タブ内の研磨液を増加あ
るいは減少させるものである。

【００１０】また、本発明は、被加工物を研磨液中に浸
漬して固定するための研磨タブと、研磨工具を前記被加
工物の被加工面全面にわたって移動させるための駆動機
構とを備えた研磨装置において、前記研磨タブに供給す
る研磨液を溜めるための予備タンクと、該予備タンクと
前記研磨タブとを連通させ、前記予備タンクから前記研
磨タブに研磨液を供給するための供給ポンプが介在した
供給パイプと、前記予備タンクと前記研磨タブを連通さ
せ、該研磨タブから前記予備タンクに研磨液を供給する
ためのリターンポンプが介在したリターンパイプと、前
記研磨タブ内の研磨液の液面を検知する液面センサと、
該液面センサが検知した液面位置から前記研磨工具の研
磨液に対する水没量を求める算出手段と、該算出手段が
求めた水没量を予め定めた設定値と比較して前記供給ポ
ンプとリターンポンプを駆動する液量調節手段とを有す
るものである。

【００１１】

【作用】本発明の研磨方法によれば、研磨工具の研磨液
に対する水没量を検出してその検出水没量を予め定めた
設定値と比較して研磨タブ内の研磨液を増減するので、
前記研磨工具の水没量を常に一定に保つことが可能とな
る。

【００１２】本発明の研磨装置は、研磨タブと予備タン
クとを供給パイプとリターンパイプとで連通させている
ので、該供給パイプおよびリターンパイプにそれぞれ介
在する供給ポンプおよびリターンポンプを駆動すること
で前記研磨タブ内の研磨液の量を増減することができ
る。さらに、液面センサが検出した、研磨タブ内の研磨
液の液面位置から研磨工具の研磨液に対する水没量を求
めて、該水没量を予め定めた設定値と比較して、前記供
給ポンプおよびリターンポンプを駆動するので、前記研
磨工具の水没量を常に一定に保つことが可能である。ま
た、攪拌ポンプと攪拌パイプにより研磨タブ内の研磨剤
を攪拌するので研磨剤の堆積、付着を少なくすることが
できるとともに、供給ポンプと供給パイプで研磨剤を常
に研磨位置に供給するので、その水流で、被加工面上に
研磨剤の堆積、付着があっても取除くことができる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１４】図１は本発明の研磨装置の一実施例を示す
図である。

【００１５】本実施例の研磨装置は、研磨タブ１０２内
に溜めた、研磨剤が混入された研磨液中に被加工物１０
１を浸漬させて研磨を行なうものである。

【００１６】前記被加工物１０１を研磨するめたの研磨
工具１０５は、該研磨工具１０５を被研磨面の全面にわ
たって移動させるための移動機構を備えた研磨アーム１
０３の先端に設けられた研磨ヘッド１０４に取付けられ
ている。この研磨ヘッド１０４は前記研磨工具１０５を
回転させる回転機構を備えている。また、本実施例の研
磨装置は、前記研磨工具１０５を、前記被加工面に接触
させる際、該被加工面に沿って移動させる際、さらに、
前記被加工面から離す際に、前記研磨工具１０５を上下
動させるための上下動機構も備えている。前述の回転機
構、移動機構および上下動機構は研磨制御部（不図示）
によって駆動制御される。

【００１７】また、本実施例の研磨装置は、研磨動作時
に、前記研磨液中に浸漬すると考えられる前記研磨工具
１０５の水没量を一定にするため、前記研磨タブ１０２
内の研磨液量を調節する研磨液調節機構を備えている。

【００１８】ここで、研磨液調節機構について説明す
る。

【００１９】本実施例の研磨液調節機構は、前記研磨タ
ブ１０２内に溜められた研磨液の液面を検出するため前
記研磨ヘッド１０４に固定された液面センサ１０６と、
前記研磨タブ１０２に供給する研磨液が溜められる、予
備タンクである恒温タンク１０７と、該恒温タンク１０
７と前記研磨タブ１０２とに連通する、供給用パイプ１
１６、攪拌用パイプ１１７およびリターン用パイプ１１
８と、該供給用パイプ１１６、攪拌用パイプ１１７およ
びリターン用パイプ１１８に、それぞれ介在する供給ポ
ンプ１１１、攪拌ポンプおよびリターンポンプ１１３
と、該供給ポンプ１１１、攪拌ポンプ１１２およびリタ
ーンポンプ１１３を駆動して前記研磨タブ１０２内の研
磨液量を調節する、算出手段および液量調節手段である
液面コントローラ１１５と、前記恒温タンク１０７に溜
められている研磨液を所定の温度に保つための恒温水装
置１１４とを備えている。

【００２０】前記供給用パイプ１１６は、前記供給ポン
プ１１１によって、研磨液を恒温タンク１０７から研磨
タブ１０２へ供給するための流路である。この供給パイ
プ１１６の研磨タブ１０２側の先端は、前記研磨ヘッド
１０４に固定された供給ノズル１０８となっており、前
記供給パイプ１１６を通った研磨液は前記供給ノズル１
０８から研磨工具１０５による研磨位置へ吐出され、そ
の液流によって、研磨位置に研磨剤の堆積、付着があっ
た場合にそれを取除く構成となっている。

【００２１】前記攪拌用パイプ１１７は、研磨タブ１０
２内に、液流を発生させるために、攪拌ポンプ１１２に
よって恒温タンク１０７から供給される研磨液の流路で
あり、該攪拌用パイプ１１７を通った研磨液は、その先
端の攪拌ノズル１０９から吐出される。

【００２２】前記リターン用パイプ１１８は、前記研磨
工具１０５の水没量が所定の設定値を越えた場合に、リ
ターンポンプ１１３によって研磨液を研磨タブ１０２か
ら恒温タンク１０７へ戻すための流路となっており、研
磨タブ１０２内の研磨液は、前記リターン用パイプ１１
８の、前記研磨タブ１０２側の先端のリターンノズル１
１０を通して吸出される。

【００２３】前記供給ノズル１０８および攪拌ノズル１
０９から吐出される研磨液は、前記恒温水装置１１４に
よって温調されて一定の温度となっている。

【００２４】前記液面コントローラ１１５は、前記液面
センサ１０６が検出した検出液面データから前記研磨タ
ブ１０２内に溜められた研磨液の液面位置を求めるとと
もに、該液面位置に対する前記研磨工具１０５の水没量
を求める。そして、求めた水没量を予め定めた水没設定
値と比較し、水没量が水没設定値を越えていればリター
ンポンプ１１３による研磨液の吸引量を増大させ、逆に
水没量が水没設定値より小さければ、前記リターンポン
プ１１３による研磨液の吸引量を減少させるか、あるい
は、供給ポンプ１１１による供給ノズル１０８からの吐
出量あるいは、攪拌ポンプ１１２による攪拌ノズル１０
９からの吐出量を増大させることにより、前記研磨工具
１０５の水没量が前記設定値となるように調節する。

【００２５】上述した研磨液調節機構は、キーボード等
のデータ入力部（不図示）を備えており、前記研磨工具
１０５についての水没設定値は、該データ入力部を介し
て前記液面コントローラ１１５に設定される。

【００２６】次に、本実施例の動作について図２に示す
フローチャートに沿って説明する。

【００２７】まず、研磨加工の準備段階では全ての研磨
液を恒温タンク１０７内に溜めておく。

【００２８】研磨装置を起動し（ステップＳ２０１）、
研磨ヘッド１０４の移動機構および上下動機構を駆動し
て研磨工具１０５を被加工物１０１上における所定の研
磨加工位置まで移動させ、該研磨工具１０５を被加工物
１０１に接触させる。さらに、恒温水装置１１４を起動
し（ステップＳ２０２）、前記恒温タンク２０７内の研
磨液を所定の温度に保持する。

【００２９】つづいて、研磨工具１０５についての水没
設定値を定めて液面コントローラ１１５に入力する（ス
テップＳ２０３）。その後、供給ポンプ１１１および攪
拌ポンプ１１２を駆動して、研磨タブ１０２への研磨液
の供給を行なう（ステップＳ２０４）。このとき、供給
ポンプ１１１および攪拌ポンプ１１２は、それぞれ、液
面コントローラ１１５によって、常に一定量の研磨液が
流通するように駆動される。

【００３０】研磨液が研磨タブ１０２に供給されている
間、前記液面コントローラ１１５は液面センサ１０６が
検出する検出液面データに基づいて、研磨工具１０５の
水没量を求め（ステップＳ２０５）、求めた水没量を前
記水没設定値と比較する（ステップＳ２０６）。

【００３１】この比較の結果、水没量が水没設定値より
小さい場合、研磨タブ１０２内の研磨液の量が所定の量
に達していないことになるので、前記水没量を測定しな
がら研磨液の供給を続ける。一方、上述の比較の結果、
水没量が水没設定値に達していた場合、その、研磨液の
量を維持するため、研磨タブ１０２への研磨液の供給を
続けながらリターンポンプ１１３を駆動して、研磨タブ
１０２から恒温タンク１０７へ研磨液を逆流を開始させ
る（ステップＳ２０７）。

【００３２】このとき、研磨加工における準備が完了し
たことになり、液面コントローラ１１５はその旨を示す
準備完了信号を前記研磨制御部に対して出力する。研磨
制御部は前記準備完了信号を受けると、前記研磨ヘッド
１０４の回転機構および移動機構を駆動して研磨動作を
開始させる。

【００３３】本実施例の場合、被加工物１０１を、図１
に示すように、その被加工面が一定の曲率の曲面として
いるので、研磨動作の進行、すなわち研磨工具１０５の
移動にともなって研磨工具１０５の高さが変化すること
になる。

【００３４】さらに、前記液面コントローラ１１５は、
前記研磨工具１０５の水没量を一定に保つため、研磨動
作中においても、液面センサ１０６が検出する検出液面
データを、常にモニタして前記研磨工具１０５の水没量
を求め（ステップＳ２０９）、求めた水没量を前記水没
設定値に比較する（ステップＳ２１０）。

【００３５】この比較の結果、水没量が水没設定値より
小さければリターンポンプ１１３による研磨液の流量を
制限して研磨タブ１０２内の研磨液の量を増加させる
（ステップＳ２１１）。一方、水没量が水没設定値を越
えていた場合はリターンポンプ１１３による研磨液の流
量を増加させて研磨タブ１０２内の研磨液の量を減少さ
せる（ステップＳ２１２）。このようにして、研磨動作
中、前記研磨工具１０５の水没量を前記水没設定値に保
つ。

【００３６】その後、前記研磨制御部から研磨動作の終
了を示す研磨終了信号が出力されると（ステップＳ２１
３）、液面コントローラ１１５は、供給ポンプ１１１、
攪拌ポンプ１１２およびリターンポンプ１１３を停止さ
せ、研磨液の、研磨タブ１０２と恒温タンク１０７との
間の循環を止める（ステップＳ２１４）。また、このと
き、前記研磨制御部によって、研磨工具１０５の回転お
よび揺動も停止される。その後、リターンポンプ１１３
を駆動して、全ての研磨液を恒温タンク１０７へ移して
（ステップＳ２１５）研磨装置を停止させることで、全
工程が終了する（ステップＳ２１６）。

【００３７】次に、本発明の他の実施例について図３を
参照して説明する。

【００３８】図３は本発明の研磨装置の他の実施例を示
す図であり、前述の実施例と同様な構成については同一
符号を付している。

【００３９】本実施例の研磨装置も、同様に、研磨タブ
１０２内に溜めた研磨液中に被加工物１０１を浸漬させ
て研磨を行なうものである。

【００４０】前述の実施例と異なる構成は、研磨アーム
１０３の上下方向の位置を検出するための位置センサ３
０１を設けた点と、研磨タブ１０２に溜められた研磨液
の液面を検知する液面センサ３０２を前記研磨タブ１０
２の内壁に固定した点である。

【００４１】前記位置センサ３０１が検出した検出位置
データと前記液面センサ３０２が検出した検出液面デー
タは、共に液面コントローラ１１５に転送される。該液
面コントローラ１１５は、前記検出位置データと検出液
面データとから研磨工具１０５の水没量を求めて、該水
没量が水没設定値となるように、前述と同様にして、研
磨タブ１０２内の研磨液の量を増減させる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記のような効果を奏する。

【００４３】（１）本発明の研磨方法によれば、検出し
た、研磨工具の水没量を設定値と比較して研磨タブ内の
研磨液の量を増減することで、前記研磨工具の水没量を
常に一定に保つことができるので、前記研磨工具が研磨
液に浸かることによって発生する浮力も一定となり、常
に一定の押付力で研磨工具を被加工物に接触させた状態
で研磨を行なうことができる。さらに、それによって、
研磨量が安定するため、均一な研磨面を得ることが可能
となる。

【００４４】（２）本発明の研磨装置によれば、研磨工
具の、研磨液に対する水没量を常に一定にすることがで
きるので、研磨工具以外の不要な機構（例えば、工具揺
動機構、工具回転機構や工具上下動機構等の駆動機構）
の水没を防止することが可能となり、それらの機構に対
して防水シール等を施す必要がなくなって、装置の簡素
化、低コスト化につながる。

【００４５】（３）請求項６に記載の研磨装置によれ
ば、供給パイプの先端から研磨位置に対して研磨液を吐
出することができるので、研磨位置に、堆積、付着した
研磨剤がある場合でもそれを取除くことができ、より安
定した研磨動作を行なうことができる。

【００４６】（４）請求項７に記載の研磨装置によれ
ば、一定温度に保たれた研磨液が研磨タブ内に供給され
ることになるので、常に一定の温度条件の下で研磨を行
なうことができ、研磨量のさらなる安定化を図ることが
できる。

【００４７】（５）請求項８に記載の研磨装置によれ
ば、研磨タブ内に液流を発生させるので、研磨タブ内の
研磨液の均一化を図ることができるとともに、部分的な
研磨剤の堆積、付着を防止することが可能となり、研磨
量が非常に安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の研磨装置の動作を一例を示すフローチ
ャートである。

【図３】本発明の研磨装置の他の実施例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１ 被加工物 １０２ 研磨タブ １０３ 研磨アーム １０４ 研磨ヘッド １０５ 研磨工具 １０６，３０２ 液面センサ １０７ 恒温タンク １０８ 供給ノズル １０９ 攪拌ノズル １１０ リターンノズル １１１ 供給ポンプ １１２ 攪拌ポンプ １１３ リターンポンプ １１４ 恒温水装置 １１５ 液面コントローラ １１６ 供給用パイプ １１７ 攪拌用パイプ １１８ リターン用パイプ Ｓ２０１〜Ｓ２１６ ステップ ３０１ 位置センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根岸 真人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高下 順治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨タブ内に研磨液を溜め、該研磨液中
   に被加工物を浸漬させて研磨を行なう研磨方法におい
   て、 研磨工具の、前記研磨液に対する水没量を検出し、 検出した検出水没量を予め定めた設定値と比較して、前
   記研磨タブ内の研磨液を増加あるいは減少させることを
   特徴とする研磨方法。
2. 【請求項２】 研磨液を、研磨工具による加工位置に吐
   出して研磨タブ内に供給することを特徴とする請求項１
   記載の研磨方法。
3. 【請求項３】 一定温度に保たれた研磨液を研磨タブ内
   に供給することを特徴とする請求項１あるいは２記載の
   研磨方法。
4. 【請求項４】 被加工物を研磨液中に浸漬して固定する
   ための研磨タブと、研磨工具を前記被加工物の被加工面
   全面にわたって移動させるための駆動機構とを備えた研
   磨装置において、 前記研磨タブに供給する研磨液を溜めるための予備タン
   クと、 該予備タンクと前記研磨タブとを連通させ、前記予備タ
   ンクから前記研磨タブに研磨液を供給するための供給ポ
   ンプが介在した供給パイプと、 前記予備タンクと前記研磨タブを連通させ、該研磨タブ
   から前記予備タンクに研磨液を供給するためのリターン
   ポンプが介在したリターンパイプと、 前記研磨タブ内の研磨液の液面を検知する液面センサ
   と、 該液面センサが検知した液面位置から前記研磨工具の研
   磨液に対する水没量を求める算出手段と、 該算出手段が求めた水没量を予め定めた設定値と比較し
   て前記供給ポンプとリターンポンプを駆動する液量調節
   手段とを有することを特徴とする研磨装置。
5. 【請求項５】 液量調節手段は、供給ポンプによる研磨
   液の流量を一定とし、水没量と設定値との比較の結果に
   応じてリターンポンプによる研磨液の流量を変化させる
   ことを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
6. 【請求項６】 供給パイプは、その研磨タブ側の先端が
   研磨工具の近傍に固定されて、該研磨工具とともに移動
   可能であることを特徴とする請求項４あるいは５記載の
   研磨装置。
7. 【請求項７】 予備タンクは、該予備タンク内の研磨液
   を一定温度に保つ恒温水装置に連通されていることを特
   徴とする請求項４，５あるいは６記載の研磨装置。
8. 【請求項８】 研磨タブと予備タンクを連通させ、前記
   研磨タブ内に液流を発生させるために前記予備タンクか
   ら前記研磨タブに研磨液を流入させる攪拌ポンプが介在
   された攪拌パイプを有することを特徴とする請求項４，
   ５，６あるいは７記載の研磨装置。