JPH11267966A - 両面研磨加工機 - Google Patents
両面研磨加工機Info
- Publication number
- JPH11267966A JPH11267966A JP7600298A JP7600298A JPH11267966A JP H11267966 A JPH11267966 A JP H11267966A JP 7600298 A JP7600298 A JP 7600298A JP 7600298 A JP7600298 A JP 7600298A JP H11267966 A JPH11267966 A JP H11267966A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- pin
- double
- polishing machine
- side polishing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
- B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
- B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、極めて高い平面度や平行度が特に
要求される板状の工作物の両面を同時に加工する加工機
の構造に係るものであり、特に工作物を把持し回転する
ためのキャリアを駆動するための装置の改良に係るもの
である。 【構成】 本発明は、キャリアをピン駆動方式で回転す
る両面加工機において、ピンがピン軸とその外周部に配
置された自由な回転が可能なファインセラミックス製の
カラーあるいはファインセラミックスを表面コーティン
グされた金属カラーにて構成された両面研磨加工機であ
って、特に前記ファインセラミックスが表面粗さ２．０
μｍ以下の酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコ
ニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭
化珪素、炭化タングステン、炭化チタンおよびホウ化チ
タンよりなる化合物のうち少なくとも１つを原料とする
ものである両面研磨加工機。
要求される板状の工作物の両面を同時に加工する加工機
の構造に係るものであり、特に工作物を把持し回転する
ためのキャリアを駆動するための装置の改良に係るもの
である。 【構成】 本発明は、キャリアをピン駆動方式で回転す
る両面加工機において、ピンがピン軸とその外周部に配
置された自由な回転が可能なファインセラミックス製の
カラーあるいはファインセラミックスを表面コーティン
グされた金属カラーにて構成された両面研磨加工機であ
って、特に前記ファインセラミックスが表面粗さ２．０
μｍ以下の酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコ
ニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭
化珪素、炭化タングステン、炭化チタンおよびホウ化チ
タンよりなる化合物のうち少なくとも１つを原料とする
ものである両面研磨加工機。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、極めて高い平面度
や平行度が特に要求される板状の工作物の両面を同時に
加工する加工機の構造に係るものであり、特に工作物を
把持し回転するためのキャリアを駆動するための装置の
改良に係るものである。
や平行度が特に要求される板状の工作物の両面を同時に
加工する加工機の構造に係るものであり、特に工作物を
把持し回転するためのキャリアを駆動するための装置の
改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガラス、金属材料、半導体材料、
セラミックスあるいは炭素材料等で、極めて高い平面度
や平行度が特に要求される板状の工作物の平面加工は、
上下に定盤あるいは研磨用パッドを貼付した定盤を配
し、その間隙に工作物を挾持して、研磨材たる砥粒微粉
スラリーを定量的に供給しつつ定盤及び工作物を押圧下
で回転駆動させて、その作用で厚さの均一化、平面度や
平行度の向上を行なうという方法が行われている。具体
的にはラッピング加工あるいはポリッシング加工、更に
は上下定盤の上に合成砥石を裁置したものを用いた砥石
ラッピング加工を挙げることができる。
セラミックスあるいは炭素材料等で、極めて高い平面度
や平行度が特に要求される板状の工作物の平面加工は、
上下に定盤あるいは研磨用パッドを貼付した定盤を配
し、その間隙に工作物を挾持して、研磨材たる砥粒微粉
スラリーを定量的に供給しつつ定盤及び工作物を押圧下
で回転駆動させて、その作用で厚さの均一化、平面度や
平行度の向上を行なうという方法が行われている。具体
的にはラッピング加工あるいはポリッシング加工、更に
は上下定盤の上に合成砥石を裁置したものを用いた砥石
ラッピング加工を挙げることができる。
【０００３】これらの加工機は図１に示すように上下に
相対する面を持った定盤を配し、その間に板状の工作物
を押圧挾持し、工作物あるいは定盤あるいはその双方を
回転させ、その作用面に加工液たる砥粒スラリーを定量
的に供給する。砥粒の作用によって被加工体である工作
物の上下両方の面が同時に少しずつ除去されて行き、平
坦かつ精密な表面粗さを持った面が創成されて行く。
相対する面を持った定盤を配し、その間に板状の工作物
を押圧挾持し、工作物あるいは定盤あるいはその双方を
回転させ、その作用面に加工液たる砥粒スラリーを定量
的に供給する。砥粒の作用によって被加工体である工作
物の上下両方の面が同時に少しずつ除去されて行き、平
坦かつ精密な表面粗さを持った面が創成されて行く。
【０００４】ここにおいて、工作物は各々異なった回転
をする上定盤と下定盤との間で押圧挾持されると同時
に、それ自身も自転しながら公転を行なうといういわゆ
る遊星運動を行なって、その摩擦作用と砥粒の働きが相
俟って加工が進むのである。工作物にこの遊星運動を起
こさせるには、まず工作物を把持するためのキャリアの
把持孔に工作物を嵌め込み、その状態においてキャリア
を回転させる。キャリアの外周部には歯が形成されてお
り、その歯は定盤の中心部に設置された太陽車上に立て
られたピンと定盤の外縁部に沿って設置されたインター
ナル車の上に立てられピンとに噛合うようになってい
る。このインターナル車と太陽車を自在に駆動すること
によってキャリアおよび工作物に自在な遊星運動をさせ
ることができる。
をする上定盤と下定盤との間で押圧挾持されると同時
に、それ自身も自転しながら公転を行なうといういわゆ
る遊星運動を行なって、その摩擦作用と砥粒の働きが相
俟って加工が進むのである。工作物にこの遊星運動を起
こさせるには、まず工作物を把持するためのキャリアの
把持孔に工作物を嵌め込み、その状態においてキャリア
を回転させる。キャリアの外周部には歯が形成されてお
り、その歯は定盤の中心部に設置された太陽車上に立て
られたピンと定盤の外縁部に沿って設置されたインター
ナル車の上に立てられピンとに噛合うようになってい
る。このインターナル車と太陽車を自在に駆動すること
によってキャリアおよび工作物に自在な遊星運動をさせ
ることができる。
【０００５】キャリアは、上述の通り、工作物を上下定
盤とは異なった動きをさせて、その間生ずる摩擦力ある
いは駆動力で工作物を加工するのであるから、その機械
的な運動力に耐えかつ外周に形成された歯の損傷、摩耗
が少ないものでなくてはならず、加えるに工作物の厚み
より薄い形状のものでなくてはその機能を果たすことが
出来ない。シリコンウェーハ等を工作物とする場合は、
その表面積は大きくしかも厚みは極めて薄いので、キャ
リアの材質は極めて限定されたものになる。具体的に
は、ラッピング用途には機械的強度に優れたＳＫ鋼やブ
ルースチール等金属材料が材料として用いられ、化学薬
品を併用するポリッシング用途には、エポキシ樹脂、ガ
ラス繊維補強エポキシ樹脂、ポリカーボネート、テフロ
ンコーティングを施したＳＵＳ材等が材料として用いら
れている。また、前記キャリアの外周歯と噛合うように
立てられたインターナル車及び太陽車上のピンは損傷、
磨滅を防止するために焼入れ鋼が材料として一般的に使
用されている。
盤とは異なった動きをさせて、その間生ずる摩擦力ある
いは駆動力で工作物を加工するのであるから、その機械
的な運動力に耐えかつ外周に形成された歯の損傷、摩耗
が少ないものでなくてはならず、加えるに工作物の厚み
より薄い形状のものでなくてはその機能を果たすことが
出来ない。シリコンウェーハ等を工作物とする場合は、
その表面積は大きくしかも厚みは極めて薄いので、キャ
リアの材質は極めて限定されたものになる。具体的に
は、ラッピング用途には機械的強度に優れたＳＫ鋼やブ
ルースチール等金属材料が材料として用いられ、化学薬
品を併用するポリッシング用途には、エポキシ樹脂、ガ
ラス繊維補強エポキシ樹脂、ポリカーボネート、テフロ
ンコーティングを施したＳＵＳ材等が材料として用いら
れている。また、前記キャリアの外周歯と噛合うように
立てられたインターナル車及び太陽車上のピンは損傷、
磨滅を防止するために焼入れ鋼が材料として一般的に使
用されている。
【０００６】上述のような、所謂ピンドライブ方式の両
面研磨加工機は、従来の焼入れ鋼を材料とした一体構造
ものの太陽歯車及びインターナルギアを用いる構造の両
面研磨加工機に比較して、インターナル車あるいは太陽
車の一部が損傷してもピンのみを交換すればよく、また
歯の山を大きくすることで、相対的な機械的強度も強い
という利点を有するので、近年汎く使用され始めてい
る。両面加工機の加工作業中においては、キャリアの外
周部の歯はキャリアに高い負荷がかかった状態で、太陽
車とインターナル車上に立てられたピンにより駆動さ
れ、回転され常時動的に接触するものでありその接触面
には高い応力がかかるが、この相互運動は機械的な噛み
合わせ運動であって、歯とピンの間の噛み合わせに大き
な遊びがない限り基本的には歯とピンの間には擦過作用
はないのでこれらの材質としては機械的ストレスに強く
磨滅が少ない焼入れ鋼等を使用するのが通常である。
面研磨加工機は、従来の焼入れ鋼を材料とした一体構造
ものの太陽歯車及びインターナルギアを用いる構造の両
面研磨加工機に比較して、インターナル車あるいは太陽
車の一部が損傷してもピンのみを交換すればよく、また
歯の山を大きくすることで、相対的な機械的強度も強い
という利点を有するので、近年汎く使用され始めてい
る。両面加工機の加工作業中においては、キャリアの外
周部の歯はキャリアに高い負荷がかかった状態で、太陽
車とインターナル車上に立てられたピンにより駆動さ
れ、回転され常時動的に接触するものでありその接触面
には高い応力がかかるが、この相互運動は機械的な噛み
合わせ運動であって、歯とピンの間の噛み合わせに大き
な遊びがない限り基本的には歯とピンの間には擦過作用
はないのでこれらの材質としては機械的ストレスに強く
磨滅が少ない焼入れ鋼等を使用するのが通常である。
【０００７】このピンドライブ方式の両面加工機の改良
として、円柱状のピンを固定式ではなく回転自在なロー
ラー状のものとして、キャリアの駆動にあたって自由な
状態で接触させ、固定型のピンよりも抵抗を少なくする
ことが特開平１−２５２３５６号公報において提案され
ている。また、特開平９−２０７０６３号公報において
はそのローラー表面を樹脂単体とするかあるいは金属に
樹脂をコーティングしたものを用いて摩擦抵抗を下げる
とともにピンとキャリアの接触により発生する金属性微
粉による金属汚染も防止するという技術も開示されてい
る。
として、円柱状のピンを固定式ではなく回転自在なロー
ラー状のものとして、キャリアの駆動にあたって自由な
状態で接触させ、固定型のピンよりも抵抗を少なくする
ことが特開平１−２５２３５６号公報において提案され
ている。また、特開平９−２０７０６３号公報において
はそのローラー表面を樹脂単体とするかあるいは金属に
樹脂をコーティングしたものを用いて摩擦抵抗を下げる
とともにピンとキャリアの接触により発生する金属性微
粉による金属汚染も防止するという技術も開示されてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな改良を加えたピンドライブ方式のものであっても、
加工に際しては加工に用いる微細砥粒がキャリアとピン
の間隙に入り込み局部的損傷が進むことがあり、更には
併用する化学薬品の腐食性を利用したメカノケミカルポ
リッシング加工においては、化学薬品の侵食作用によ
り、長期の使用においてピン表面のキャリアとの接触部
分に筋状の溝を形成することがあり、そのためキャリア
の回転に円滑さを欠くようになったり、著しい場合は機
台の寸法に狂いを生じ、キャリアひいては加工物の動き
にガタツキを生じたりして正常な加工に支障を来たすこ
とが多かった。さらに加えて、キャリアやピンの磨滅損
耗に伴い発生する極微量な金属微粉が加工作用面に回り
込み、特にシリコンウェーハの加工の場合には深刻な金
属汚染を惹起するという問題も指摘されていた。そのた
め、それを未然に防止するためにはピンの交換やキャリ
アの廃棄の頻度が高くなったりしていて、経済的にも生
産性の見地からも問題は多かった。また、表面を特殊樹
脂でコーティングしたローラーを使用しても樹脂自体の
耐久性は鋼よりも劣るため、金属汚染は防止できてもそ
の他の問題は解決されず、十分なものとはいい難かっ
た。
うな改良を加えたピンドライブ方式のものであっても、
加工に際しては加工に用いる微細砥粒がキャリアとピン
の間隙に入り込み局部的損傷が進むことがあり、更には
併用する化学薬品の腐食性を利用したメカノケミカルポ
リッシング加工においては、化学薬品の侵食作用によ
り、長期の使用においてピン表面のキャリアとの接触部
分に筋状の溝を形成することがあり、そのためキャリア
の回転に円滑さを欠くようになったり、著しい場合は機
台の寸法に狂いを生じ、キャリアひいては加工物の動き
にガタツキを生じたりして正常な加工に支障を来たすこ
とが多かった。さらに加えて、キャリアやピンの磨滅損
耗に伴い発生する極微量な金属微粉が加工作用面に回り
込み、特にシリコンウェーハの加工の場合には深刻な金
属汚染を惹起するという問題も指摘されていた。そのた
め、それを未然に防止するためにはピンの交換やキャリ
アの廃棄の頻度が高くなったりしていて、経済的にも生
産性の見地からも問題は多かった。また、表面を特殊樹
脂でコーティングしたローラーを使用しても樹脂自体の
耐久性は鋼よりも劣るため、金属汚染は防止できてもそ
の他の問題は解決されず、十分なものとはいい難かっ
た。
【０００９】本発明者等は、前述の問題点について鋭意
研究を行ない、キャリアとピンとの磨滅損耗は、両者の
間の摩擦擦過作用よりも、むしろ高い機械的ストレスに
よって起こされることが多く、従ってそれに対抗するに
はピンの材質を考慮すること、具体的には硬度が高くか
つ摩擦係数の小さい材料を用いること、およびピンの構
造を工夫することによりピン表面への局部的な筋状の傷
の発生を効果的に減少し、ひいてはキャリアの損耗も予
防し、両面研磨加工機の実質的な耐用性が付与されるこ
とを見出だし本発明を完成するに至ったものであり、そ
の目的とする所はキャリアとの摩擦に耐え、それ自身と
キャリアとの寿命をより一層向上させ、かつ金属汚染の
低減が可能なピン及びその構造を提供することにある。
研究を行ない、キャリアとピンとの磨滅損耗は、両者の
間の摩擦擦過作用よりも、むしろ高い機械的ストレスに
よって起こされることが多く、従ってそれに対抗するに
はピンの材質を考慮すること、具体的には硬度が高くか
つ摩擦係数の小さい材料を用いること、およびピンの構
造を工夫することによりピン表面への局部的な筋状の傷
の発生を効果的に減少し、ひいてはキャリアの損耗も予
防し、両面研磨加工機の実質的な耐用性が付与されるこ
とを見出だし本発明を完成するに至ったものであり、そ
の目的とする所はキャリアとの摩擦に耐え、それ自身と
キャリアとの寿命をより一層向上させ、かつ金属汚染の
低減が可能なピン及びその構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、板状の工
作物をキャリアの把持孔に嵌合させた状態で上下相対す
る両定盤の間に挾持し、押圧下でその両面を同時加工す
る加工機であって、前記キャリアの外周部に形成された
歯が、定盤の中心部に設置された太陽車の上に立てられ
たピンと定盤の外縁部に沿って設置されたインターナル
車の上に立てられたピンとに噛合し、前記太陽車と前記
インターナル車の回転によって前記キャリアが回転駆動
される両面研磨加工機において、前記ピンがピン軸とそ
の外周部に配置された自由な回転が可能なファインセラ
ミックス製のカラーあるいはファインセラミックスの被
膜にてコーティングされた金属製のカラーにて構成され
たものであることを特徴とする両面研磨加工機にて達成
される。本発明の実際の実施において、前記ファインセ
ラミックス製のカラーの表面の表面粗さがＲａで２．０
μｍ以下であれば好適であり、またそれが１．２μｍ以
下であれば更に好ましい。そして、上述のファインセラ
ミックスが酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコ
ニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭
化珪素、炭化タングステン、炭化チタンおよびホウ化チ
タンよりなる化合物のうち少なくとも１つを原料とする
ものであれば更に好適である。
作物をキャリアの把持孔に嵌合させた状態で上下相対す
る両定盤の間に挾持し、押圧下でその両面を同時加工す
る加工機であって、前記キャリアの外周部に形成された
歯が、定盤の中心部に設置された太陽車の上に立てられ
たピンと定盤の外縁部に沿って設置されたインターナル
車の上に立てられたピンとに噛合し、前記太陽車と前記
インターナル車の回転によって前記キャリアが回転駆動
される両面研磨加工機において、前記ピンがピン軸とそ
の外周部に配置された自由な回転が可能なファインセラ
ミックス製のカラーあるいはファインセラミックスの被
膜にてコーティングされた金属製のカラーにて構成され
たものであることを特徴とする両面研磨加工機にて達成
される。本発明の実際の実施において、前記ファインセ
ラミックス製のカラーの表面の表面粗さがＲａで２．０
μｍ以下であれば好適であり、またそれが１．２μｍ以
下であれば更に好ましい。そして、上述のファインセラ
ミックスが酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコ
ニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭
化珪素、炭化タングステン、炭化チタンおよびホウ化チ
タンよりなる化合物のうち少なくとも１つを原料とする
ものであれば更に好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明方法において使用する両面
研磨加工機とは、図１、図２に示す通り、その上下相対
する面に回転可能な円盤状の上定盤１と下定盤２を配
し、遊星運動をするキャリア４、そのキャリア４を駆動
するインターナル車６および太陽車８よりなり、上記キ
ャリア４の把持孔に嵌合するようにセットしたウェーハ
等の工作物３の加工を行なうものであって、定盤の押圧
力と回転作用により砥粒微粒子が工作物表面に作用し除
去していくものである。その目的は、ウェーハ等工作物
の持つ厚みの不均一さを是正し、凹凸を削り、優れた平
面度および平行度を出すことにある。キャリア４の外周
には歯５が刻されており、その歯５は加工機の定盤の外
周部に配されたインターナル車６、および内周部に配さ
れた太陽車８に等間隔に立てられたピン７および９と噛
合するようになっている。このインターナル車６と太陽
車８を自在に駆動することによって工作物３およびキャ
リア４に自在な遊星運動をさせることができる。
研磨加工機とは、図１、図２に示す通り、その上下相対
する面に回転可能な円盤状の上定盤１と下定盤２を配
し、遊星運動をするキャリア４、そのキャリア４を駆動
するインターナル車６および太陽車８よりなり、上記キ
ャリア４の把持孔に嵌合するようにセットしたウェーハ
等の工作物３の加工を行なうものであって、定盤の押圧
力と回転作用により砥粒微粒子が工作物表面に作用し除
去していくものである。その目的は、ウェーハ等工作物
の持つ厚みの不均一さを是正し、凹凸を削り、優れた平
面度および平行度を出すことにある。キャリア４の外周
には歯５が刻されており、その歯５は加工機の定盤の外
周部に配されたインターナル車６、および内周部に配さ
れた太陽車８に等間隔に立てられたピン７および９と噛
合するようになっている。このインターナル車６と太陽
車８を自在に駆動することによって工作物３およびキャ
リア４に自在な遊星運動をさせることができる。
【００１２】前記インターナル車６と太陽車８に立てら
れたピン７および９は、前述の通りキャリア４の外周に
配された歯５と正確に噛み合うよう構成されておりその
細部は図２に拡大して示されている。図にて明らかな通
り、歯５とピン７、９はその作動時には互いに密接に接
触し、ピンを駆動することによりキャリアが駆動回転さ
れる。一つ一つのピンはその中心に固定されたピン軸１
０とそれを被覆する円筒状のカラー１２、およびカラー
１２の脱落を防止するためのキャップ１１より構成され
ている。ピン軸１０の材質については特に限定を受ける
ものではないが、機械的強度に優れかつ耐衝撃性に優れ
た焼き入れ鋼、例えばＳＫ４鋼またはＳＫ５鋼を使用す
ることが好ましい。また、カラーがセラミックスを表面
コーティングさせたものである場合はその基材となる金
属もピン軸同様に機械的強度に優れかつ耐衝撃性に優れ
た焼き入れ鋼を使用することが好ましい。ピン軸１０の
外径とカラー１２の内径は該カラー１２の回転が可能な
範囲でほぼ近似させ、その間に隙間を明けないようにす
る。このような形状とすることにより、実際の使用にお
いて、キャリア４とピン７、９との間に非定常的な無理
な力やストレスがかかった場合には、カラーが回転して
それらの異常な力を分散させるだけでなく、その相対的
な位置が適宜変わることにより、ピン７、９の特定部分
へのキャリアの歯の局部的な接触を避け、局部的な磨耗
を防ぐこともできるのである。更に、円柱状のピン軸１
０の表面に、若干の切込みを入れたりあるいは凹凸を持
たせることにより、前記カラー１２のピン軸１０の回り
の回転に伴う摩擦係数を減少させ回転を円滑にすること
も可能である。
れたピン７および９は、前述の通りキャリア４の外周に
配された歯５と正確に噛み合うよう構成されておりその
細部は図２に拡大して示されている。図にて明らかな通
り、歯５とピン７、９はその作動時には互いに密接に接
触し、ピンを駆動することによりキャリアが駆動回転さ
れる。一つ一つのピンはその中心に固定されたピン軸１
０とそれを被覆する円筒状のカラー１２、およびカラー
１２の脱落を防止するためのキャップ１１より構成され
ている。ピン軸１０の材質については特に限定を受ける
ものではないが、機械的強度に優れかつ耐衝撃性に優れ
た焼き入れ鋼、例えばＳＫ４鋼またはＳＫ５鋼を使用す
ることが好ましい。また、カラーがセラミックスを表面
コーティングさせたものである場合はその基材となる金
属もピン軸同様に機械的強度に優れかつ耐衝撃性に優れ
た焼き入れ鋼を使用することが好ましい。ピン軸１０の
外径とカラー１２の内径は該カラー１２の回転が可能な
範囲でほぼ近似させ、その間に隙間を明けないようにす
る。このような形状とすることにより、実際の使用にお
いて、キャリア４とピン７、９との間に非定常的な無理
な力やストレスがかかった場合には、カラーが回転して
それらの異常な力を分散させるだけでなく、その相対的
な位置が適宜変わることにより、ピン７、９の特定部分
へのキャリアの歯の局部的な接触を避け、局部的な磨耗
を防ぐこともできるのである。更に、円柱状のピン軸１
０の表面に、若干の切込みを入れたりあるいは凹凸を持
たせることにより、前記カラー１２のピン軸１０の回り
の回転に伴う摩擦係数を減少させ回転を円滑にすること
も可能である。
【００１３】カラー１２は前述の通り、機台の稼動時は
常時キャリア４の歯５の部分と動的に接触するのであ
り、本発明の肝要はこの材質をファインセラミックスと
することにある。ここでいうファインセラミックスと
は、従来の窯業によって製造される陶磁器（汎用セラミ
ックス）とは異なり、高純度の金属酸化物、金属窒化
物、金属炭化物あるいは金属ホウ化物等の微粉末を単独
であるいは数種を混合して成形し高温にて焼結せしめた
ものを指し、それぞれ様々な特有な物理的特性、例えば
機械的特性、電気的特性、光学的特性、電子的特性、化
学的特性等を有するものである。本発明においては、特
に高い硬度と機械的強度、靭性、耐摩耗性、耐薬品性を
有するセラミックスが選択的に用いられ、具体的には、
酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒
化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、炭化タングステ
ン、炭化チタンおよびホウ化チタンのうち少なくとも一
つを原材料としたものを挙げることができる。これ等は
いずれも高い硬度と機械的強度を有するものであり、キ
ャリアとピンの間に発生する高い機械的ストレスに対し
ても十分耐えることができる。
常時キャリア４の歯５の部分と動的に接触するのであ
り、本発明の肝要はこの材質をファインセラミックスと
することにある。ここでいうファインセラミックスと
は、従来の窯業によって製造される陶磁器（汎用セラミ
ックス）とは異なり、高純度の金属酸化物、金属窒化
物、金属炭化物あるいは金属ホウ化物等の微粉末を単独
であるいは数種を混合して成形し高温にて焼結せしめた
ものを指し、それぞれ様々な特有な物理的特性、例えば
機械的特性、電気的特性、光学的特性、電子的特性、化
学的特性等を有するものである。本発明においては、特
に高い硬度と機械的強度、靭性、耐摩耗性、耐薬品性を
有するセラミックスが選択的に用いられ、具体的には、
酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒
化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、炭化タングステ
ン、炭化チタンおよびホウ化チタンのうち少なくとも一
つを原材料としたものを挙げることができる。これ等は
いずれも高い硬度と機械的強度を有するものであり、キ
ャリアとピンの間に発生する高い機械的ストレスに対し
ても十分耐えることができる。
【００１４】このうち特に、酸化クロム、炭化珪素、炭
化タングステン、窒化チタン、ホウ化チタン、酸化アル
ミニウム（アルミナ、サファイア、ルビー）を原材料と
したファインセラミックスの単体またはその複合体はモ
ース硬度において約９以上のものであり、ラッピング加
工やポリッシング加工に一般的に使用される砥粒と同等
あるいはそれよりも高い硬度を有するものであるから、
砥粒の微粉末が入り込んでもそれに対抗する硬度を有
し、容易に磨耗したりあるいは傷が入ったりすることは
ない。よって、磨耗や損傷に伴う金属微粉の発生も抑制
され、これによる工作物の汚染も顕著に改善することが
可能である。また、珪酸塩を原料とした汎用のセラミッ
クスが耐アルカリ性の面において致命的な問題を有する
のに比べて、これらのファインセラミックスは耐アルカ
リ性にも優れ、例えばアルカリ性液に砥粒微粉を分散さ
せた加工液を用いて加工を行なうメカノケミカル的な用
途においても腐食されたりすることなく、十分に使用に
耐え得るものである。
化タングステン、窒化チタン、ホウ化チタン、酸化アル
ミニウム（アルミナ、サファイア、ルビー）を原材料と
したファインセラミックスの単体またはその複合体はモ
ース硬度において約９以上のものであり、ラッピング加
工やポリッシング加工に一般的に使用される砥粒と同等
あるいはそれよりも高い硬度を有するものであるから、
砥粒の微粉末が入り込んでもそれに対抗する硬度を有
し、容易に磨耗したりあるいは傷が入ったりすることは
ない。よって、磨耗や損傷に伴う金属微粉の発生も抑制
され、これによる工作物の汚染も顕著に改善することが
可能である。また、珪酸塩を原料とした汎用のセラミッ
クスが耐アルカリ性の面において致命的な問題を有する
のに比べて、これらのファインセラミックスは耐アルカ
リ性にも優れ、例えばアルカリ性液に砥粒微粉を分散さ
せた加工液を用いて加工を行なうメカノケミカル的な用
途においても腐食されたりすることなく、十分に使用に
耐え得るものである。
【００１５】上述のファインセラミックス製のカラー１
２は、キャリア４の外周歯５と円滑な接触を行なうため
に、偏芯や歪み等のない完全な円筒型形状をしていると
ともに、その表面粗さが極めて精密なレベルに仕上げら
れていることが好ましい。具体的には特に限定されるも
のではないが、Ｒａ（算術平均粗さ）で２．０μｍ以下
であれば好適である。この状態はいわゆる超仕上げを施
した表面状態に相当し、これによりピンの外周部を構成
するカラーとキャリアの歯の噛み合いが極めて円滑とな
り、カラー自身の磨耗がほとんどなくなるだけでなく、
キャリアに及ぼす影響も軽減されてその損耗も極端に低
減し、金属製キャリアを使用した場合もキャリアからの
金属微粉の発生も極端に減少するのである。これ以上で
あると使用条件によっては、やや金属汚染やキャリアの
損耗が目立つばかりでなく、耐衝撃性も劣ることもあ
る。
２は、キャリア４の外周歯５と円滑な接触を行なうため
に、偏芯や歪み等のない完全な円筒型形状をしていると
ともに、その表面粗さが極めて精密なレベルに仕上げら
れていることが好ましい。具体的には特に限定されるも
のではないが、Ｒａ（算術平均粗さ）で２．０μｍ以下
であれば好適である。この状態はいわゆる超仕上げを施
した表面状態に相当し、これによりピンの外周部を構成
するカラーとキャリアの歯の噛み合いが極めて円滑とな
り、カラー自身の磨耗がほとんどなくなるだけでなく、
キャリアに及ぼす影響も軽減されてその損耗も極端に低
減し、金属製キャリアを使用した場合もキャリアからの
金属微粉の発生も極端に減少するのである。これ以上で
あると使用条件によっては、やや金属汚染やキャリアの
損耗が目立つばかりでなく、耐衝撃性も劣ることもあ
る。
【００１６】ピン軸１０は、太陽車８あるいはインター
ナル車６の円周上に、キャリア４の外周歯６と正確に噛
合するように等間隔にかつ垂直に立てられ固定されてい
るがその固定方法については特に限定を受けるものでは
ない。しかしながら、機台の保守管理の点から、例えば
螺着等の手段によって着脱自在にしておいた方がよい。
また、図３に具体的に示しているように、ファインセラ
ミックス製あるいはファインセラミックスの被膜にてコ
ーティングされた金属製のカラー１２は、ピン軸１０に
かぶせるようにしてあり、キャップ１１によりその頭部
が抑えられており、安易な脱落や飛び出しが防止される
ようになっている。このような構造にしておけば、例え
ば一つが損傷した時には簡単に交換が可能であり、ま
た、定期的な交換においてもカラーのみの交換で済み、
生産性から見ても経済的な見地からも有利である。
ナル車６の円周上に、キャリア４の外周歯６と正確に噛
合するように等間隔にかつ垂直に立てられ固定されてい
るがその固定方法については特に限定を受けるものでは
ない。しかしながら、機台の保守管理の点から、例えば
螺着等の手段によって着脱自在にしておいた方がよい。
また、図３に具体的に示しているように、ファインセラ
ミックス製あるいはファインセラミックスの被膜にてコ
ーティングされた金属製のカラー１２は、ピン軸１０に
かぶせるようにしてあり、キャップ１１によりその頭部
が抑えられており、安易な脱落や飛び出しが防止される
ようになっている。このような構造にしておけば、例え
ば一つが損傷した時には簡単に交換が可能であり、ま
た、定期的な交換においてもカラーのみの交換で済み、
生産性から見ても経済的な見地からも有利である。
【００１７】さらに、本発明においては、ピンの表面の
材質であるファインセラミックス製のカラー１２とキャ
リア４との間の接触は極めて円滑となり、そのため回転
に伴うキャリア４への負荷も軽減できることは前述の通
りであるが、加えるにピンを介しての太陽車およびイン
ターナル車の動きをキャリアへ伝達する作用も円滑とな
る。キャリア４の歯５の構造は上記特徴から、歯の高さ
はピンの直径と同等あるいはそれ以下で十分であり、キ
ャリア４の構造をそのようにすることにより歯の逃げが
減少し、キャリア４の磨耗、損傷を更に抑えることが可
能となる。キャリア４とピンとの相対的位置関係は図２
において明らかである。以下実施例及び比較例を挙げて
本発明の実施態様を具体的に説明するが、これにより特
に限定を意図するものではない。
材質であるファインセラミックス製のカラー１２とキャ
リア４との間の接触は極めて円滑となり、そのため回転
に伴うキャリア４への負荷も軽減できることは前述の通
りであるが、加えるにピンを介しての太陽車およびイン
ターナル車の動きをキャリアへ伝達する作用も円滑とな
る。キャリア４の歯５の構造は上記特徴から、歯の高さ
はピンの直径と同等あるいはそれ以下で十分であり、キ
ャリア４の構造をそのようにすることにより歯の逃げが
減少し、キャリア４の磨耗、損傷を更に抑えることが可
能となる。キャリア４とピンとの相対的位置関係は図２
において明らかである。以下実施例及び比較例を挙げて
本発明の実施態様を具体的に説明するが、これにより特
に限定を意図するものではない。
【００１８】
【実施例および比較例】炭化珪素を原材料とするファイ
ンセラミックス製で外径１４ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ４
０ｍｍの円筒状カラーを準備した。その機械的物性値は
以下の通りであった。 嵩密度 ： ３．１ｇ／ｃｍ3 ビッカース硬度 ： ３１００ｋｇｆ／ｍｍ2 破壊靱性 ： ５．６Ｍｐａ・ｍ1/2 曲げ強度 ： ８６．７ｋｇｆ／ｍｍ2 表面粗さ（Ｒａ）： ０．４μｍこのものをストラス型
摩擦試験機を用いて、摺動特性（摩擦係数）と摩耗量の
測定を行なった。摩擦係数の測定は摺動速度３０ｍ／ｍ
ｉｎ、荷重５０ｋＰａの条件で、水を潤滑膜とし、キャ
リア材の材料であるＳＫ４鋼を相手側材料として試験を
行なった。また、摩耗量の測定は加工速度１０ｍ／ｍｉ
ｎ、荷重５０ｋＰａの条件で、アルミナ１２００番砥粒
を用いて行なった。比較の材料として従来用いられてい
るＳＫＤ−３鋼で同じ形状、同じ表面粗さを持つものを
準備し同じ試験を行なった。結果を表１に示す。
ンセラミックス製で外径１４ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ４
０ｍｍの円筒状カラーを準備した。その機械的物性値は
以下の通りであった。 嵩密度 ： ３．１ｇ／ｃｍ3 ビッカース硬度 ： ３１００ｋｇｆ／ｍｍ2 破壊靱性 ： ５．６Ｍｐａ・ｍ1/2 曲げ強度 ： ８６．７ｋｇｆ／ｍｍ2 表面粗さ（Ｒａ）： ０．４μｍこのものをストラス型
摩擦試験機を用いて、摺動特性（摩擦係数）と摩耗量の
測定を行なった。摩擦係数の測定は摺動速度３０ｍ／ｍ
ｉｎ、荷重５０ｋＰａの条件で、水を潤滑膜とし、キャ
リア材の材料であるＳＫ４鋼を相手側材料として試験を
行なった。また、摩耗量の測定は加工速度１０ｍ／ｍｉ
ｎ、荷重５０ｋＰａの条件で、アルミナ１２００番砥粒
を用いて行なった。比較の材料として従来用いられてい
るＳＫＤ−３鋼で同じ形状、同じ表面粗さを持つものを
準備し同じ試験を行なった。結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】このファインセラミックス製のカラーを装
備した両面研磨加工機をシリコンウェーハのラッピング
加工用に実際に用いた所、ブルースチール製キャリアの
消耗量は５０〜７０％にまで減少しカラー自体の損耗も
極めて軽微であることが確認された。
備した両面研磨加工機をシリコンウェーハのラッピング
加工用に実際に用いた所、ブルースチール製キャリアの
消耗量は５０〜７０％にまで減少しカラー自体の損耗も
極めて軽微であることが確認された。
【００２１】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明になる両面加工
機を用いれば、加工に必要なキャリアに遊星運動を与え
るための駆動部の動きが極めてスムースになり、ピンお
よびキャリアの交換頻度が向上し、さらに従来問題視さ
れていたピンおよびキャリアからの金属性微粉の発生が
減少し、金属不純物によるウェーハの金属汚染も顕著に
減らすことも可能となる。具体的には、キャリアの寿命
は従来の１．５乃至２倍に改善され、またカラー自体の
交換頻度も１年から２年に改善された。即ち、本発明に
よる効果は顕著である。更に、本発明の効果は継続的に
持続されるものであって、例えば、樹脂コーティングを
施したものの効果が極めて短期的であるのに対してその
持続性において大いに異なるものである。
機を用いれば、加工に必要なキャリアに遊星運動を与え
るための駆動部の動きが極めてスムースになり、ピンお
よびキャリアの交換頻度が向上し、さらに従来問題視さ
れていたピンおよびキャリアからの金属性微粉の発生が
減少し、金属不純物によるウェーハの金属汚染も顕著に
減らすことも可能となる。具体的には、キャリアの寿命
は従来の１．５乃至２倍に改善され、またカラー自体の
交換頻度も１年から２年に改善された。即ち、本発明に
よる効果は顕著である。更に、本発明の効果は継続的に
持続されるものであって、例えば、樹脂コーティングを
施したものの効果が極めて短期的であるのに対してその
持続性において大いに異なるものである。
【図１】 装置の要部縦断面図である。
【図２】 装置の要部平面図である。
【図３】 ピンの構造を示す図である。
１ 上定盤 ２ 下定盤 ３工作物 ４
キャリア ５ 歯 ６ インターナル車 ７ ピン
８ 太陽車 ９ ピン １０ ピン軸 １１ キャップ
１２カラー
キャリア ５ 歯 ６ インターナル車 ７ ピン
８ 太陽車 ９ ピン １０ ピン軸 １１ キャップ
１２カラー
Claims (4)
- 【請求項１】板状の工作物をキャリアの把持孔に嵌合さ
せた状態で上下相対する両定盤の間に挾持し、押圧下で
その両面を同時加工する加工機であって、前記キャリア
の外周部に形成された歯が、定盤の中心部に設置された
太陽車の上に立てられたピンと定盤の外縁部に沿って設
置されたインターナルギアの上に立てられたピンとに噛
合し、前記太陽車と前記インターナルギアの回転によっ
て前記キャリアが回転駆動される両面研磨加工機におい
て、前記ピンがピン軸とその外周部に配置された自由な
回転が可能なファインセラミックス製のカラーあるいは
ファインセラミックスの被膜にてコーティングされた金
属製のカラーにて構成されたものであることを特徴とす
る両面研磨加工機。 - 【請求項２】ファインセラミックス製のカラーあるいは
ファインセラミックスの被膜にてコーティングされた金
属製のカラーの表面の表面粗さがＲａで２．０μｍ以下
であることを特徴とする請求項第１項記載の両面研磨加
工機。 - 【請求項３】ファインセラミックスが酸化アルミニウ
ム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素、炭化珪素、炭化タングステン、炭化チタ
ンおよびホウ化チタンよりなる化合物のうち少なくとも
１つを原料とするものであることを特徴とする請求項第
１項および第２項記載の両面研磨加工機。 - 【請求項４】ピン軸が、その表面にスリット状、帯状あ
るいは縞状の凹部を持たせたものであることを特徴とす
る請求項第１項、第２項および第３項記載の両面研磨加
工機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7600298A JPH11267966A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 両面研磨加工機 |
| EP99105045A EP0945219A1 (en) | 1998-03-24 | 1999-03-23 | A double sided processing machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7600298A JPH11267966A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 両面研磨加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11267966A true JPH11267966A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13592608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7600298A Withdrawn JPH11267966A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 両面研磨加工機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0945219A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11267966A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6203417B1 (en) * | 1999-11-05 | 2001-03-20 | Speedfam-Ipec Corporation | Chemical mechanical polishing tool components with improved corrosion resistance |
| DE10247200A1 (de) * | 2002-10-10 | 2004-04-29 | Wacker Siltronic Ag | Verfahren zur gleichzeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben |
| DE102009038942B4 (de) | 2008-10-22 | 2022-06-23 | Peter Wolters Gmbh | Vorrichtung zur beidseitigen Bearbeitung von flachen Werkstücken sowie Verfahren zur gleichzeitigen beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung mehrerer Halbleiterscheiben |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3578828A (en) * | 1969-02-18 | 1971-05-18 | Kaman Aerospace Corp | Split-race bearing construction |
| US3938868A (en) * | 1974-09-23 | 1976-02-17 | The Boeing Company | Bearing lubrication system |
| DE2648328C3 (de) * | 1976-10-26 | 1980-02-14 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen | Lagerung für einen mit hoher Drehzahl rotierenden Keramiklaufer in einem Metallgehäuse einer thermischen Turbomaschine |
| JPH03129119A (ja) * | 1989-10-12 | 1991-06-03 | Uingu Haisera:Kk | セラミックス製軸受 |
| MY129961A (en) * | 1996-02-01 | 2007-05-31 | Shinetsu Handotai Kk | Double side polishing machine and method of polishing opposite sides of a workpiece using the same |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP7600298A patent/JPH11267966A/ja not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-03-23 EP EP99105045A patent/EP0945219A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0945219A1 (en) | 1999-09-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |