JPH07237113A - 表面仕上げ装置付き両面研磨機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 定盤部10，30の表面を表面切削具46で旋削し
たのち、傾斜角度調整装置60の操作による表面仕上げ装
置40の傾きの微調整と、変位センサー65による定盤部表
面の平面度形状に対する表面仕上げ装置40の傾き測定と
により、表面仕上げ装置40を所定の傾きにし得る。所定
の傾きの測定値を確認したのち、表面切削具46により定
盤部10，30の表面に対する最終の旋削を行う。 【効果】 表面仕上げ装置を所定の傾きにした後、定盤
部の表面に対する旋削を行うことで、定盤部の表面を、
容易かつ正確に所定の形状に仕上げることができ、しか
も旋削の回数を減少できて、定盤部の消耗を少なくでき
るとともに、表面仕上げの作業時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各別に回転自在に設け
られた下側定盤部および上側定盤部を有するとともに、
この上側定盤部の回転軸心に対する傾きを規制する規制
治具を具備し、そして両定盤部間で表面切削具を移動自
在とした表面仕上げ装置付き両面研磨機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】たとえばウエハなどの被研磨物を研磨す
る研磨機としては、その両面を同時に研磨する両面研磨
機が使用されている。ところで、両面研磨機を使用して
いる間に、上下の定盤の表面に凹凸が生じるため、これ
らの定盤の表面を研磨して所定の平面形状となるように
表面仕上げを行う必要がある。

【０００３】従来、このような定盤の表面仕上げを行う
ために、定盤と同じ材質で構成された修正キャリア、ま
たはペレット状の砥石を金属製のキャリアに貼り付けた
修正キャリアを上下の定盤間に挟み込み、各定盤と修正
キャリアとの回転運動の組合わせにより、各定盤の表面
の研磨修正を行う方法や、三面摺合わせ理論に基づいた
中間定盤を用いる方法などがあるが、いずれの方法も特
殊な熟練技術と試行錯誤が必要で、作業は長時間かかる
ことになる。

【０００４】そこで最近では図４〜図６に示すように、
下定盤80や上定盤81や下側回転駆動部82などから構成さ
れる両面研磨機83に、表面切削具84を有する表面仕上げ
装置85を装着し、下定盤80については従来の縦定盤と同
じ方式で、また上定盤81については、上側定盤部の回転
軸心に対する傾きを規制する規制治具86により上定盤81
を保持した状態で旋削する方法が提供されている。

【０００５】この従来形式においては、表面仕上げ装置
85の表面切削具84側を、回転軸心とは直交状の水平方向
を移動方向（送り方向）Ｘとして、まず定盤80，81の旋
削を行い、そして精度チェックを行って、その確認した
精度に基づいて微調整を行ってセットしたのち、再び旋
削を行うことで表面仕上げを行っている。ここで下側回
転軸体87は上下一対の軸受88により支持され、また下側
回転駆動部82の回転駆動装置（モータやベルト伝動装置
などからなる。）89との間に作用するテンション方向Ｙ
は、表面切削具84側の移動方向Ｘと同方向とされてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の両面研磨機83に
表面仕上げ装置85を装着した形式によると、両定盤80，
81の面精度（平行度・平面度）を確保するために、旋削
→精度チェック→調整→旋削→・・・というように、旋
削→精度チェック→調整の工程を何度も繰り返して行う
場合が生じる。すなわち、最近のように研磨加工品の面
精度の要求が非常に厳しくなってくると、研磨定盤の平
坦度の要求も従来より格段に高い精度が要求され、これ
により面精度がでるまで定盤80，81を何回も旋削しなけ
ればならず、以て定盤80，81の消耗が激しく、時間的に
も無駄が多いものであった。

【０００７】また各定盤80，81の表面の研磨修正時の全
ての基準になるのは下側回転軸体87となるが、現実には
下側回転軸体87の軸受88には必ず隙間σがあり（図６参
照）、下側回転駆動部82の回転駆動装置89との間に作用
するテンション力により基準が大きく変化する。すなわ
ち移動方向Ｘとテンション方向Ｙが同方向であることか
ら、隙間σにより下側回転軸体87を介して下定盤80が、
移動方向Ｘとは直交状のＺ−Ｚ’軸の周りで傾き（図４
の仮想線参照）、この傾きは移動方向Ｘに対して最大と
なって、表面仕上げ時の定盤面精度が安定しないことに
なる。

【０００８】本発明の目的とするところは、定盤の表面
仕上げを、定盤の消耗を少なくしてかつ迅速に行えると
ともに、定盤面精度が安定した状態で行える表面仕上げ
装置付き両面研磨機を提供する点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本第１発明は、各別に回転自在に設けられた下側定盤部
および上側定盤部を有するとともに、この上側定盤部の
回転軸心に対する傾きを規制する規制治具を具備し、両
定盤部間で表面切削具を移動自在とした表面仕上げ装置
付き両面研磨機であって、表面仕上げ装置は、両面研磨
機の機枠に配設した架台と、この架台上に配設されかつ
両定盤部間でその回転半径方向に移動自在な移動体と、
この移動体を移動させる移動装置と、前記移動体に設け
られた表面切削具とから構成し、前記架台は傾斜角度調
整装置を介して機枠に配設するとともに、前記移動体側
に変位センサーを設けている。

【００１０】また本第２発明は、各別に回転自在に設け
られた下側定盤部および上側定盤部を有するとともに、
この上側定盤部の回転軸心に対する傾きを規制する規制
治具を具備し、両定盤部間で表面切削具を移動自在とし
た表面仕上げ装置付き両面研磨機であって、前記下側定
盤部に連動する下側回転駆動部は、機枠側に軸受を介し
て回転自在に設けられかつ下側定盤部を取り付けた上下
方向の下側回転軸体と、この下側回転軸体に連動する回
転駆動装置とから構成し、この回転駆動装置の下側回転
軸体に作用するテンション方向を、表面切削具の移動方
向に対して直交状方向としている。

【００１１】

【作用】上記構成の本第１発明によると、両定盤部間に
規制治具を配設することで、上側定盤部の回転軸心を下
側定盤部に対して固定し得、これにより上側定盤部は回
転軸心に対して鉛直面内における傾きの自由度が完全に
無くされたことになり、以て上側定盤部の回転精度およ
び上下の定盤部の面精度（平行度・平面度）を確保し得
る。

【００１２】この状態で、移動体に表面切削具を装着し
たのち、上または下の定盤部を回転させるとともに、移
動装置の作動により移動体を半径方向でゆっくりと移動
させることにより、定盤部の表面を表面切削具で旋削し
得る。この旋削を行ったのち、まず定盤部の平面度形状
を測定し、その結果に応じて傾斜角度調整装置を操作す
ることにより、架台とともに移動体を一体に傾斜させ
得、以て表面仕上げ装置の傾きを微調整（たとえば１/1
00mm単位）し得る。

【００１３】次いで移動体に変位センサーを装着すると
ともに、その測定子を定盤部の表面に接触させた状態
で、移動体を半径方向で移動させることにより、定盤部
の表面の平面度形状に対する表面仕上げ装置の傾きを測
定し得る。この測定値が所定の傾きの値でないとき、再
び傾斜角度調整装置を操作して表面仕上げ装置の傾きを
微調整し、そして変位センサーにより表面仕上げ装置の
傾きを測定する。すなわち所定の傾きの値がでるまで微
調整を行う。

【００１４】このようにして所定の傾きの測定値を確認
したのち、移動体に表面切削具を装着し、そして定盤部
を回転させるとともに、移動体を移動させることで、定
盤部の表面に対する最終の旋削を行え、以て定盤部の表
面を、容易かつ正確に所定の形状に仕上げ得る。

【００１５】また上記構成の本第２発明によると、回転
駆動装置の下側回転軸体に作用するテンション方向を、
表面仕上げ装置における表面切削具の移動方向に対して
直交状方向とし、軸受の隙間による下側回転軸体の傾き
が定盤研磨時の面精度に一番影響を与えない方向とし
得、すなわち下側定盤部の傾きを、移動方向に沿った軸
線の周りに生ぜしめ得、この傾きは移動方向に対して最
小となって、表面仕上げ時の定盤面精度を安定させ得
る。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図１〜図３に基
づいて説明する。１は例えばウエハなどの被研磨物の両
面を研磨するための両面研磨機で、機枠２に配設した下
側定盤部10と、機枠２の上側枠体部（図示せず）に配設
した上側定盤部30と、これら各定盤部10，30に連動して
それぞれを各別に回転させる下側回転駆動部15および上
側回転駆動部35とから構成されている。

【００１７】前記下側定盤部10は、下側回転テーブル11
と、この下側回転テーブル11の上面に固定された下定盤
12とから構成されている。また前記下側回転駆動部15
は、機枠２側の筒体５に上下一対の軸受６を介して回転
自在に設けられた上下方向の下側回転軸体16と、この下
側回転軸体16の下部に固定された従動側歯車17と、機枠
２側に設けられた駆動モータ18と、この駆動モータ18に
連動した減速機19からの出力軸20に固定されるとともに
前記従動側歯車17にタイミングベルト21を介して連動連
結された駆動側歯車22などから構成されている。そして
下側回転軸体16の上部に前記下側回転テーブル11が、連
結部材25を介して取り付けられている。

【００１８】上記した17〜22により、前記下側回転軸体
16に連動する回転駆動装置23が構成され、ここで回転駆
動装置23は、下側回転軸体16に作用するテンション方向
Ａを、表面仕上げ装置（後述する。）における表面切削
具の移動方向（送り方向）Ｂに対して直交状方向（90度
変位方向）として機枠２側に配設されている。

【００１９】前記上側定盤部30は、上側回転テーブル31
と、この上側回転テーブル31の下面に固定された上定盤
32とから構成されている。また前記上側回転駆動部35
は、駆動モータならびに減速機（いずれも図示せず。）
と、減速機からの出力軸に連動した上下方向の上側回転
軸体36などから構成され、この上側回転軸体36に、自在
継手37および取付板38を介して前記上側回転テーブル31
が連結されている。

【００２０】なお、７は下側定盤部10の中央部に配置さ
れた太陽歯車で、上下の定盤12，32間に挿入された被研
磨物保持用のキャリアを回転させるためのものである。
この太陽歯車７は、筒状の前記下側回転軸体16を挿通す
る縦軸８を介して回転駆動部９に連動している。

【００２１】次に、前記両面研磨機１における定盤12，
32の表面仕上げ装置（フエーシング装置ともいう）につ
いて説明する。この表面仕上げ装置40は、前記両面研磨
機１の側部で機枠２上に配設される架台41と、この架台
41上にかつ前記定盤12，32の回転半径方向に沿って配置
されたガイドレール42と、このガイドレール42にスライ
ド部材43を介して案内されて両定盤部10，30間で移動自
在な移動体44と、この移動体44の先端部に矢印Ｃで示す
ように180 度上下に回転可能に取り付けられた表面仕上
げ用の表面切削具46と、前記移動体44をガイドレール42
に沿って往復移動させる移動装置50などから構成され
る。

【００２２】前記表面切削具46は、移動体44の先端保持
部45に鉛直面内で180 度回転可能に取り付けられたホル
ダー47と、このホルダー47にその突出量を調節可能に取
り付けられた切削刃（バイト）48と、この切削刃48の突
出量を調節するつまみ49などから構成されている。

【００２３】また、前記移動装置50は、架台41の端部に
軸受51を介してその一端側が水平軸心回りで回転自在に
支持される回転ねじ軸体52と、この回転ねじ軸体52に螺
合されかつ前記移動体44側に取り付けられためねじ体53
と、前記回転ねじ軸体52の一端部に固定された従動側歯
車54と、架台41側に設けられた駆動モータ55と、この駆
動モータ55の出力軸に固定されるとともに前記従動側歯
車54にタイミングベルト56を介して連動連結された駆動
側歯車57などから構成されている。なお、前記回転ねじ
軸体52としては例えばボールネジが使用され、まためね
じ体53としてはボールブッシュが使用される。

【００２４】したがって、駆動モータ55を駆動して回転
ねじ軸体52を回転させることにより、移動体44を、すな
わち表面切削具46を各定盤12，32の表面に沿って（両定
盤部10，30間で）かつその回転半径方向となる移動方向
Ｂで自由に移動させ得る。

【００２５】前記架台41は、傾斜角度調整装置60を介し
て機枠２に配設されている。すなわち架台41の前部（両
面研磨機１側）は、移動方向Ｂとは直交する側（テンシ
ョン方向Ａ）で一対のボール支持具61を介して機枠２に
上下揺動自在に支持されており、そして架台41の後部で
移動方向Ｂとは直交する側の中央部下面が、前記機枠２
側に設けたねじ孔３に下方から螺合して上下出退自在な
ボルト62に支持されている。したがってボルト62を螺合
操作して上下出退させることにより、一対のボール支持
具61を支点として架台41を上下に揺動させて移動体44な
どを一体に傾斜させ得、以てボール支持具61やボルト62
などにより傾斜角度調整装置60が構成される。

【００２６】そして前記移動体44側に変位センサー65が
設けられる。すなわち変位センサー65は先端保持具45に
対して着脱自在であって、前記表面切削具46と択一的に
取り付けられる。

【００２７】前記上側定盤部30の回転軸心33に対して鉛
直面内での傾きの自由度を規制するための規制治具70が
具備される。すなわち規制治具70は、たとえば下側回転
テーブル11に載置される下側支持部材71と、この下側支
持部材71上にスラスト軸受72を介して支持されて上側の
取付板38を支持する上側支持部材73などから構成されて
いる。なお、下側支持部材71は太陽歯車７を覆うような
筒状にされ、また上側支持部材73も筒状に形成されると
ともに、そのフランジ部が取付板38の表面に確実に接触
するようにされている。

【００２８】以下に、各定盤12，32の表面仕上げ作業に
ついて説明する。まず、上下の支持部材71，73同士を、
その間にスラスト軸受72を挿入し、連結ボルトなどによ
り互いの回転を許すように連結した状態で、下側支持部
材71を下側回転テーブル11の上面中央部に載置したの
ち、上側回転テーブル31を下降させて、その下面を上側
支持部材73のフランジ部に載置すれば、上側回転テーブ
ル31、すなわち上定盤32の回転軸心33を、下側回転テー
ブル11に対して固定し得る。これにより上定盤32は、上
側回転軸体36の回転軸心33に対して鉛直面内における傾
きの自由度が完全に無くされたことになり、以て上定盤
32の回転精度および上下の定盤12，32の面精度（平行度
・平面度）を確保し得る。

【００２９】次に、先端保持具45に表面切削具46を装着
し、つまみ49を回転させて切削刃48を、下定盤12の表面
を旋削し得るような位置に調節するとともに、移動体44
を半径方向において内側または外側に移動させておく。
そして下定盤12を回転させるとともに、移動装置50の作
動により移動体44を半径方向でゆっくりと移動させるこ
とにより、下定盤12の表面を切削刃48で旋削し得る。

【００３０】この旋削を行ったのち、まず下定盤12の平
面度形状を測定し、その結果に応じてボルト62を螺合操
作し上下出退させることにより、一対のボール支持具61
を支点として架台41を上下に揺動させて移動体44などを
一体に傾斜させ得、以て表面仕上げ装置40の傾きを微調
整（たとえば１/100mm単位）し得る。そして先端保持具
45に変位センサー65を装着するとともに、その測定子を
下定盤12の上面に接触させた状態で、移動体44を半径方
向で移動させることにより、下定盤12の表面の平面度形
状に対する表面仕上げ装置40の傾きを測定し得る。

【００３１】この測定値が所定の傾きの値でないとき、
再び傾斜角度調整装置60を操作して表面仕上げ装置40の
傾きを微調整し、そして変位センサー65により表面仕上
げ装置40の傾きを測定する。すなわち所定の傾きの値が
でるまで微調整を行う。その際に、回転駆動装置23の下
側回転軸体16に作用するテンション方向Ａが、表面仕上
げ装置40における表面切削具46の移動方向Ｂに対して直
交状方向であり、軸受６の隙間による下側回転軸体16の
傾きが定盤研磨時の面精度に一番影響を与えない方向で
あることから、すなわち下定盤12の傾きが、移動方向Ｂ
に沿った軸線の周りに生じることから、この傾きは移動
方向Ｂに対して最小となって、表面仕上げ時の定盤面精
度が安定することになる。

【００３２】このようにして所定の傾きの測定値を確認
したのち、先端保持具45に表面切削具46を装着し、そし
て下定盤12を回転させるとともに、移動体44を移動させ
ることで、下定盤12の表面に対する最終の旋削を行え、
以て下定盤12の表面を、容易かつ正確に所定の形状に仕
上げ得る。

【００３３】なお、上定盤32の表面を切削する場合に
は、表面切削具46のホルダー47を180度回転させるとと
もに、上定盤32の表面を切削するような位置に調節した
のち、上述と同様の動作を行わせれば、上定盤32の表面
を所定の形状に仕上げ得る。

【００３４】上記実施例では、回転駆動装置23の下側回
転軸体16に作用するテンション方向Ａを、表面切削具46
の移動方向Ｂに対して直交状方向としているが、本第１
発明においては、テンション方向Ａを移動方向Ｂと同方
向とした実施例であってもよい。また上記実施例では、
架台41を、傾斜角度調整装置60を介して機枠２に配設し
ているが、本第２発明においては、架台41を機枠２に対
して直接に配設した実施例であってもよい。

【００３５】上記実施例では、傾斜角度調整装置60の支
点としてボール支持具61を示しているが、これはテンシ
ョン方向Ａに沿った支持軸を介して揺動自在とした構成
であってもよい。また上記実施例では、変位センサー65
を先端保持部45に対して着脱自在としているが、これは
移動体44自体に着脱自在または固定した構成であっても
よい。

【００３６】

【発明の効果】上記構成の本第１発明によると、定盤部
の表面を表面切削具で旋削したのち、傾斜角度調整装置
の操作による表面仕上げ装置の傾きの微調整と、変位セ
ンサーによる定盤部表面の平面度形状に対する表面仕上
げ装置の傾き測定とにより、表面仕上げ装置を所定の傾
きにできる。したがって、その後に定盤部の表面に対す
る旋削を行うことで、定盤部の表面を、容易かつ正確に
所定の形状に仕上げることができ、しかも旋削の回数を
減少できて、定盤部の消耗を少なくできるとともに、表
面仕上げの作業時間を短縮できる。

【００３７】また上記構成の本第２発明によると、軸受
の隙間による下側回転軸体の傾きを、定盤研磨時の面精
度に一番影響を与えない方向、すなわち移動体の移動方
向に対して最小にできて、表面仕上げ時の定盤面精度を
安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、表面仕上げ装置付き
両面研磨機の一部切り欠き正面図である。

【図２】同表面仕上げ装置付き両面研磨機の概略平面図
である。

【図３】同表面仕上げ装置付き両面研磨機における変位
センサー使用時の一部切り欠き正面図である。

【図４】従来例を示し、表面仕上げ装置を備えた両面研
磨機の概略正面図である。

【図５】同動作方向を説明する概略平面図である。

【図６】同軸受の隙間の説明図である。

【符号の説明】

１ 両面研磨機 ２ 機枠 ３ ねじ孔 ６ 軸受 10 下側定盤部 11 下側回転テーブル 12 下定盤 15 下側回転駆動部 16 下側回転軸体 18 駆動モータ 21 タイミングベルト 23 回転駆動装置 30 上側定盤部 31 上側回転テーブル 32 上定盤 33 回転軸心 37 自在継手 40 表面仕上げ装置 41 架台 44 移動体 46 表面切削具 48 切削刃（バイト） 50 移動装置 60 傾斜角度調整装置 61 ボール支持具 62 ボルト 65 変位センサー 70 規制治具 72 スラスト軸受 Ａ テンション方向 Ｂ 表面切削具の移動方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各別に回転自在に設けられた下側定盤部
   および上側定盤部を有するとともに、この上側定盤部の
   回転軸心に対する傾きを規制する規制治具を具備し、両
   定盤部間で表面切削具を移動自在とした表面仕上げ装置
   付き両面研磨機であって、 表面仕上げ装置は、両面研磨機の機枠に配設した架台
   と、この架台上に配設されかつ両定盤部間でその回転半
   径方向に移動自在な移動体と、この移動体を移動させる
   移動装置と、前記移動体に設けられた表面切削具とから
   構成し、前記架台は傾斜角度調整装置を介して機枠に配
   設するとともに、前記移動体側に変位センサーを設けた
   ことを特徴とする表面仕上げ装置付き両面研磨機。
2. 【請求項２】 各別に回転自在に設けられた下側定盤部
   および上側定盤部を有するとともに、この上側定盤部の
   回転軸心に対する傾きを規制する規制治具を具備し、両
   定盤部間で表面切削具を移動自在とした表面仕上げ装置
   付き両面研磨機であって、 前記下側定盤部に連動する下側回転駆動部は、機枠側に
   軸受を介して回転自在に設けられかつ下側定盤部を取り
   付けた上下方向の下側回転軸体と、この下側回転軸体に
   連動する回転駆動装置とから構成し、この回転駆動装置
   の下側回転軸体に作用するテンション方向を、表面切削
   具の移動方向に対して直交状方向としたことを特徴とす
   る表面仕上げ装置付き両面研磨機。