JPH10156706A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下定盤及び加圧体の少なくともいずれか一方
を所定周波数で振動させることで、研磨レートの向上を
図った研磨装置及び研磨方法を提供する。 【解決手段】 ワーク２００を下定盤１上に載置し、ワ
ーク２００をプレッシャプレート３で加圧した状態で、
研磨液供給用ノズル４から研磨液Ｋを供給しながら、下
定盤１とワーク２００とを逆方向に回転させて、ワーク
２００を研磨する。このとき、下定盤１の下側に設けた
振動機構２によって、下定盤１を振動させると、研磨液
Ｋ中の砥粒が、ワーク２００と下定盤１との間に均一に
分散すると共にワーク２００の下面に深く食い込み、ワ
ーク２００の研磨レートが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワークと下定盤
との間に研磨液を供給しながらワーク表面を研磨する研
磨装置及び研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の研磨装置の一例を示す
概略図である。この研磨装置は、ワークの片面を研磨す
る片面ラッピング装置である。図１２において、符号１
００は下定盤であり、符号１０１はプレッシャプレート
１０１であり、符号２００がラッピングされるワークで
ある。ワーク２００は、プレッシャプレート１０１の下
面に貼り付けられており、プレッシャプレート１０１と
一体に下降されて、下定盤１００上に加圧される。そし
て、この状態で、研磨液Ｋを供給しながら、下定盤１０
０とプレッシャプレート１０１とを逆回転させる。する
と、研磨液Ｋが、ワーク２００の下面２００ａと下定盤
１００の上面１００ａとの間に浸入し、ワーク２００の
下面２００ａが研磨液Ｋに含まれる砥粒によって研磨さ
れる。

【０００３】また、図１３は、両面ラッピング装置の概
略図である。この装置は、ワーク２００を上定盤１１０
によって下定盤１００側に加圧しながら、上定盤１１０
と下定盤１００とを逆方向に回転させることで、ワーク
２００の両面を研磨する装置である。この両面ラッピン
グ装置においては、研磨液Ｋを、ワーク２００の下面２
００ａと下定盤１００の上面１００ａとの間に供給する
だけではなく、ワーク２００の上面２００ｂと上定盤１
１０の下面１１０ａとの間にも供給する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の研磨装置では、次のような問題がある。上記したよう
に、研磨液Ｋをワーク２００の研磨面に供給する理由
は、研磨液Ｋ内の砥粒の研磨作用によってワーク２００
の研磨レートを向上させるためである。したがって、例
えば、図１２においては、研磨液Ｋ内の砥粒が、下定盤
１００の上面１００ａとワーク２００の下面２００ａと
の間に、所定の濃度（１０％〜３０％）で均一に分散す
ることが望ましい。しかしながら、図１２及び図１３に
示したラッピング装置では、プレッシャプレート１０１
や上定盤１１０がワーク２００を下定盤１００側に加圧
した状態にあるので、研磨液Ｋが、下定盤１００の上面
１００ａとワーク２００の下面２００ａとの間や上面２
００ｂと下面１１０ａとの間に浸入し難い。研磨液Ｋが
これらの間隙に浸入したとしても、研磨液Ｋ内の砥粒が
均一に分散し難く、ワーク２００の研磨レートが低い。

【０００５】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、下定盤及び加圧体の少なくともいずれ
か一方を所定周波数で振動させることで、研磨レートの
向上を図った研磨装置及び研磨方法を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、下定盤上に載置され且つ加圧体
によって下方に加圧されたワークを、砥粒を含んだ研磨
液を供給しながら、上記下定盤を回転させて研磨する研
磨装置において、上記下定盤及び加圧体の少なくともい
ずれか一方を所定振動数で振動させる振動機構を設けた
構成としてある。かかる構成により、下定盤上に載置さ
れ且つ加圧体によって下方に加圧されたワークを、砥粒
を含んだ研磨液を供給しながら、下定盤を回転させて研
磨する際に、振動機構により、下定盤及び加圧体の少な
くともいずれか一方を所定周波数で振動させると、研磨
液がワークと下定盤との間やワークと加圧体との間に速
やかに浸入して、砥粒が均一に分散する。また、ワーク
に伝達された振動で、砥粒がワークに深く食い込む。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の研磨装置において、上記振動機構は、上記下定盤及び
加圧体の少なくともいずれか一方を、縦方向に振動させ
るものである構成とし、請求項３の発明では、請求項１
に記載の研磨装置において、上記振動機構は、上記下定
盤及び加圧体の少なくともいずれか一方を、横方向に振
動させるものである構成とした。さらに、請求項４の発
明では、請求項１に記載の研磨装置において、上記振動
機構は、上記下定盤及び加圧体の少なくともいずれか一
方を、斜め方向に振動させるものである構成とした。

【０００８】また、請求項５の発明は、ワークを下定盤
上に載置し、このワークを加圧体によって加圧し、砥粒
を含んだ研磨液を供給しながら、上記下定盤を回転させ
ることにより、ワークを研磨する研磨方法において、上
記下定盤及び加圧体の少なくともいずれか一方を所定振
動数で振動させながら、上記ワークを研磨する構成とし
た。かかる構成により、下定盤上に載置したワークを加
圧体によって加圧し、砥粒を含んだ研磨液を供給しなが
ら、下定盤を回転させることにより、ワークを研磨す
る。その際に、下定盤及び加圧体の少なくともいずれか
一方を所定周波数で振動させると、研磨液がワークと下
定盤との間やワークと加圧体との間に速やかに浸入し
て、砥粒が均一に分散する。また、ワークに伝達された
振動で、砥粒がワークに深く食い込む。

【０００９】また、請求項６の発明は、請求項５に記載
の研磨方法において、上記振動の方向を縦方向とした構
成とし、請求項７の発明は、請求項５に記載の研磨方法
において、上記振動の方向を横方向とした構成としてあ
る。さらに、請求項８の発明は、請求項５に記載の研磨
方法において、上記振動の方向を斜め方向とした構成と
してある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態
に係る研磨装置である片面ラッピング装置を一部破断し
て示す全体図である。この装置は、筐体１０の上面部に
回転自在に嵌められた下定盤１と、この下定盤１の下側
に取り付けられた振動機構２と、アーム１１に取り付け
られたプレッシャプレート３（加圧体）と、同じくアー
ム１１に取り付けられた研磨液供給用ノズル４とを具備
している。

【００１１】下定盤１は、中心部にリバースギア１ａを
有した円盤状の研磨体であり、モータ１２によって回転
制御される。具体的には、モータ１２の駆動力が、回転
軸モータ１２ａに取り付けられたプーリ１２ｂとベルト
１３とプーリ１４ａとを介して、変速機１４の回転軸１
４ｂに伝達され、変速機１４で変速される。この変速機
１４の出力側回転軸１４ｃの上部は、振動機構２を保持
した保持部材１５に固着されており、この振動機構２の
上に、下定盤１が取り付けられている。

【００１２】振動機構２は、所定周波数の振動を下定盤
１に対して斜め方向に加える機構である。振動機構２
は、保持部材１５に保持された重量の大きな筐体２０の
上面に、振動盤２５を有しており、この振動盤２５は下
定盤１の下面に固着されている。図２は振動機構２の平
面図であり、図３は図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。こ
れらの図に示すように、筐体２０側には、３つのコイル
２１が１２０°間隔で取り付けられている。また、振動
盤２５側には、永久磁石などの３つの磁性体２６が、コ
イル２１に対向するように取り付けられている。そし
て、３組のコイル２１及び磁性体２６の間には、板バネ
２７が１２０°間隔で配設されており、各板バネ２７
は、角度θだけ傾けられた状態で、筐体２０と振動盤２
５との間に取り付けられている。また、各コイル２１の
引出導線２１ａは、保持部材１５の下面に取り付けられ
た図１記載の回転端子２９ａに接続されている。この回
転端子２９ａは、筐体１０側に固定された固定端子２９
ｂに接触され、固定端子２９ｂは、導線２８ａを介して
発振器２８に接続されている。これにより、発振器２８
から所定周波数の電流を発振すると、その電流が固定端
子２９ｂ及び回転端子２９ａを介して図３に示す筐体２
０内の３つのコイル２１に通電される。すると、振動磁
界が各コイル２１に発生し、磁性体２６が矢印Ｂに示す
方向に振動力を受ける。このとき、筐体２０と振動盤２
５との間に、板バネ２７が取り付けられていることか
ら、板バネ２７が共振し、その下端を中心として矢印Ｃ
方向に振動する。この結果、振動盤２５が、角度θの矢
印Ｄ方向に振動し、振動盤２５上の下定盤１も、振動盤
２５と一体に矢印Ｄ方向（斜め方向）に振動することと
なる。

【００１３】一方、図１において、プレッシャプレート
３は、円盤体であり、アーム１１内部に取り付けられた
加圧シリンダ３０のロッド３１の下端に固着されてい
る。すなわち、加圧シリンダ３０内のエア圧を制御し、
加圧シリンダ３０内の図示しないピストンを上下するこ
とで、プレッシャプレート３を昇降させることができ
る。

【００１４】また、研磨液供給用ノズル４は、研磨液を
下定盤１に供給するための機具である。研磨液は、筐体
１０の外側に設けられたタンク４０内に収納されてお
り、ポンプモータ４１でタンク４０から吸い上げられ、
チューブ４２を介して研磨液供給用ノズル４に至る。ま
た、研磨液供給用ノズル４からの研磨液の供給量は、バ
ルブ４３によって調整することができる。

【００１５】次に、この実施形態の片面ラッピング装置
が示す動作について説明する。なお、この片面ラッピン
グ装置は、その動作時に、この発明の研磨方法を達成す
る。図１において、ワーク２００をブロック５０の下面
に貼り付け、ブロック５０をリバースギア１ａに噛み合
った外歯を有するリテーナリング５に嵌める。そして、
加圧シリンダ３０を作動させ、プレッシャプレート３を
下降させて、ワーク２００をブロック５０の上から加圧
する。この状態でモータ１２を駆動すると、変速機１４
の出力側回転軸１４ｃが回転し、下定盤１が振動機構２
と一体に回転する。すると、リバースギア１ａに噛み合
ったリテーナリング５が下定盤１と逆方向に回転して、
ワーク２００と下定盤１とが互いに逆方向に回転する。
このモータ１２の駆動と並行して、研磨液Ｋを研磨液供
給用ノズル４から下定盤１上に供給すると共に、振動機
構２を作動させると、下定盤１が図３に示す角度θで矢
印Ｄ方向（斜め方向）に振動し、研磨液Ｋがワーク２０
０と下定盤１との間隙に浸入する。

【００１６】図４は、研磨液Ｋ中の砥粒による研磨作用
を示す断面図である。上記したように、下定盤１は矢印
Ｄ方向に振動する。したがって、図４に示すように、矢
印Ｄ方向の振動は、横方向の振動Ｘと縦方向の振動Ｚの
成分に分けることができる。横方向の振動Ｘは、研磨液
Ｋ中の砥粒Ｔを下定盤１とワーク２００との間に均一に
分散させると考えられる。また、縦方向の振動Ｚは、ワ
ーク２００を僅かではあるが上方にジャンプさせると考
えられる。したがって、ワーク２００がジャンプ後砥粒
Ｔ上に落ちてきたときの衝撃で、砥粒Ｔがワーク２００
の下面２００ａに深く食い込むと思われる。また、下定
盤１とワーク２００とが逆方向に回転している状態で、
下定盤１が振動するので、砥粒Ｔが大きな回転力と運動
量を得ることとなる。すなわち、砥粒Ｔは、振動Ｘによ
ってワーク２００の下側に十分入り込み、所定の濃度
（例えば１０％〜３０％）で均一に分散すると共に、振
動Ｚによってジャンプしたワーク２００の衝撃でワーク
２００に食い込んだ状態で回転すると考えられるので、
ワーク２００に対する研磨レートは、下定盤１の非振動
時に比べて著しく大きくなる。実際、振動機構２によ
り、下定盤１を周波数３０００回／分〜６０００回／分
で振動角θ＝２０°の方向に振動させて、ワーク２００
を研磨したところ、下定盤１を振動させずに研磨した場
合に比べて、ワーク２００の研磨レートが１５％以上向
上した。

【００１７】（第２の実施形態）図５は、この発明の第
２の実施形態に係る研磨装置の要部である振動機構を示
す断面図である。この実施形態では、下定盤１を横方向
にのみ振動させる点が上記実施形態と異なる。すなわ
ち、図５に示すように、板バネ２７を筐体２０と振動盤
２５との間に垂直に取り付けた。これにより、磁性体２
６がコイル２１の振動磁界によってＢ方向に振動する
と、板バネ２７も下端を中心として左右に振動する。こ
の結果、振動盤２５が、矢印Ｅ方向即ち横方向に振動
し、振動盤２５と一体の下定盤１も横方向に振動するこ
ととなる。この実施形態では、図４において、砥粒Ｔが
ワーク２００の下側に入り込んで均一に分散する動作が
速やかに行われると考えられる。その他の構成，作用効
果は上記第１の実施形態と同様であるので、その記載は
省略する。

【００１８】（第３の実施形態）図６は、この発明の第
３の実施形態に係る研磨装置の要部である振動機構を示
す断面図である。この実施形態では、下定盤１を縦方向
にのみ振動させる点が上記実施形態と異なる。すなわ
ち、図６に示すように、コイル２１を上向きに筐体２０
に取り付け、このコイル２１の真上で対向するように、
磁性体２６を振動盤２５に取り付けた。また、板バネ２
７は、筐体２０と振動盤２５との間に水平に取り付け
た。これにより、磁性体２６がコイル２１の振動磁界に
よってＦ方向に振動すると、板バネ２７が左端を中心と
して上下に振動する。この結果、振動盤２５が、矢印Ｇ
方向即ち縦方向に振動し、下定盤１が縦方向に振動する
こととなる。この実施形態では、図４において、ワーク
２００のジャンプが激しく行われ、砥粒Ｔがその衝撃に
よってワーク２００に非常に深く食い込むと考えられ
る。その他の構成，作用効果は上記第１及び第２の実施
形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００１９】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。

【００２０】例えば、上記実施形態では、下定盤１を振
動させる構成としたが、図７に示すように、プレッシャ
プレート３側を振動させる構成としても良い。すなわ
ち、ロッド３１の下端に保持部材１５´を固着し、この
保持部材１５´で振動機構２を保持する。このとき、振
動機構２を下向きにし、振動盤２５をプレッシャプレー
ト３に固着する。これにより、振動機構２を作動させる
と、プレッシャプレート３が振動盤２５と一体に振動す
る。また、このように振動機構２をプレッシャプレート
３側に取り付けると共に、下定盤１側にも取り付ける構
成とすることもできる。

【００２１】また、上記実施形態では、リバースギア１
ａに噛み合った外歯を有するリテーナリング５を用いて
研磨動作を行う片面ラッピング装置について説明した
が、リバースギア１ａ及びリテーナリング５を用いず
に、ワーク２００を研磨する片面ラッピング装置につい
ても適用することができる。この場合には、プレッシャ
プレート３によりブロック５０を介して加圧されている
ワーク２００が下定盤１と連れ回りし、ワーク２００と
下定盤１とが同方向に回転する。また、上記実施形態で
は、この発明を片面ラッピング装置に適用したが、両面
ラッピング装置にも適用することができる。図８は両面
ラッピング装置の全体図である。この装置は、下定盤１
´と上定盤３´（加圧体）とを逆方向に回転させなが
ら、サンギア６を回転させることで、サンギア６とイン
ターナルギア７とに噛み合ったキャリア２１０が、自転
しながら、サンギア６の周りを公転する。これにより、
キャリア２１０に保持されたワーク２００の両面が下定
盤１´と上定盤３´とによって研磨されるようになって
いる。この装置では、振動機構２´の筐体２０を回転軸
１６に保持させ、振動盤２５を下定盤１´の下面に固着
させる。このとき、サンギア６の回転軸６０を振動機構
２´に貫通させる必要があることから、図９に示すよう
に、振動機構２´の中心部に、回転軸６０貫通用の孔２
´ａを設けておく。なお、このような両面ラッピング装
置においても、片面ラッピング装置と同様に、上定盤３
´を振動させる構成にしたり、下定盤１´と上定盤３´
との両方を振動させる構成にすることができることは勿
論である。さらに、ラッピング装置だけでなく、片面ポ
リッシング装置及び両面ポリッシング装置にも適用する
ことができることは勿論である。

【００２２】また、上記実施形態では、振動機構２にお
いて、３組のコイル２１及び磁性体２６と３つの板バネ
２７とを用いたが、その個数は任意であり、これに限定
されるものではない。また、上記実施形態の振動機構２
では、板バネ２７を振動盤２５に取り付け、振動盤２５
の上に下定盤１を取り付けた構成としたが、振動盤２５
を用いず、板バネ２７を下定盤１に直に取り付ける構成
としても良い。また、振動機構２の代わりに、図１０に
示すように、偏心カム８を軸８０を中心に回転させ、振
動盤８１を振動させる振動機構を用いても良い。さら
に、振動機構２の代わりに、図１１に示すように、質量
が偏った回転体９を軸９０を中心に回転させることで、
回転体９の慣性による振動を筐体９１の一面に発生させ
る振動機構を用いても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よれば、ワークの研磨時に、下定盤及び加圧体の少なく
ともいずれか一方を所定周波数で振動させることで、研
磨液の砥粒が、ワークと下定盤との間やワークと加圧体
との間に均一に分散すると共に、ワークに伝達された振
動で、ワークに深く食い込むので、ワークの研磨レート
の向上を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係る研磨装置であ
る片面ラッピング装置を一部破断して示す全体図であ
る。

【図２】振動機構の平面図である。

【図３】図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。

【図４】研磨液中の砥粒による研磨作用を示す断面図で
ある。

【図５】この発明の第２の実施形態に係る研磨装置の要
部である振動機構を示す断面図である。

【図６】この発明の第３の実施形態に係る研磨装置の要
部である振動機構を示す断面図である。

【図７】片面ラッピング装置の変形例を示す正面図であ
る。

【図８】両面ラッピング装置への適用例を示す装置全体
図である。

【図９】図８に適用される振動機構の平面図である。

【図１０】振動機構の変形例を示す概略図である。

【図１１】振動機構の他の変形例を示す概略図である。

【図１２】従来の研磨装置の一例を示す概略図である。

【図１３】両面ラッピング装置の概略図である。

【符号の説明】

１・・・下定盤、 ２・・・振動機構、 ３・・・プレ
ッシャプレート、 ４・・・研磨液供給用ノズル、 ２
００・・・ワーク、 Ｋ・・・研磨液、 Ｔ・・・砥
粒。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下定盤上に載置され且つ加圧体によって
   下方に加圧されたワークを、砥粒を含んだ研磨液を供給
   しながら、上記下定盤を回転させて研磨する研磨装置に
   おいて、 上記下定盤及び加圧体の少なくともいずれか一方を所定
   振動数で振動させる振動機構を設けた、 ことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の研磨装置において、 上記振動機構は、上記下定盤及び加圧体の少なくともい
   ずれか一方を、縦方向に振動させるものである、 ことを特徴とする研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の研磨装置において、 上記振動機構は、上記下定盤及び加圧体の少なくともい
   ずれか一方を、横方向に振動させるものである、 ことを特徴とする研磨装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の研磨装置において、 上記振動機構は、上記下定盤及び加圧体の少なくともい
   ずれか一方を、斜め方向に振動させるものである、 ことを特徴とする研磨装置。
5. 【請求項５】 ワークを下定盤上に載置し、このワーク
   を加圧体によって加圧し、砥粒を含んだ研磨液を供給し
   ながら、上記下定盤を回転させることにより、ワークを
   研磨する研磨方法において、 上記下定盤及び加圧体の少なくともいずれか一方を所定
   振動数で振動させながら、上記ワークを研磨する、 ことを特徴とする研磨方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の研磨方法において、 上記振動の方向を縦方向とした、 ことを特徴とする研磨方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の研磨方法において、 上記振動の方向を横方向とした、 ことを特徴とする研磨方法。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の研磨方法において、 上記振動の方向を斜め方向とした、 ことを特徴とする研磨方法。