JPS63245368A - 平面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は１回転する定盤にワークを圧接させて研磨する
ようにした平面研磨装置に関するものであり、さらに詳
しくは、定盤の上下面の温度差を管理することによって
その平面度をコントロールできるようにした平面研磨装
置に関するものである。

［従来の技＃ｉ］ 一般に１回転する定盤にワークを圧接させて研磨すると
、ワークと定盤との界面で発熱するため、定盤が熱変形
し、てその平面度が悪化し、ワークを所望の精度で研磨
することができない。

そこで、このような問題を解消するため、例えば実公昭
ｆｉｏ−２１１７４号公報には、定盤の内部に冷却室を
設け、この冷却室内に冷却水を循環的に供給することに
より定盤の温度上昇を防ぐようにしたものが提案されて
おり、定盤の極端な温度上昇による熱変形を防いで研磨
精度を高め得るという点で著しい成果をあげている。

しかしながら、上記従来の装置においては、定盤の犬が
かりな熱変形は防止できるものの、上下面の温度差によ
る比較的微小な熱変形までも完全に防止することはでき
ず、高い平面度を要求される精密研磨への適用は困難で
あった。即ち、このように定盤内に冷却水を通すと、定
盤の上面は加工によって発熱昇温するが、下面は冷却に
より昇温しないため、上面と下面とで温度差が生じ、そ
の温度差により定盤が不必要に変形して所望の平面度を
維持できなくなるおそれがある。しかも。

その温度差が加工時間等に応じた定盤上面の温度変化と
共に変化するため、それに応じて定盤の平面度も不規則
に変化し、一定の条件下でワークを研磨することが困難
になり易い。

従って、ワークを一定の条件下で研磨するためには、定
盤の上下面の温度差を一定に保つことによって定盤の平
面度を一定に維持することが必要であり、さらに、ワー
クを種々の加工条件で精密研磨するためには、定盤の上
下面の温度差を管理することにより、定盤の平面度を加
工条件に応じて任意にコントロールできるようにするこ
とが必要になる。

特に近年では、半導体ウェハ、真空機器等の研磨におい
て非常に高い研磨精度が要求されるようになっており、
その要求に答える意味からも、上述したような定盤の上
、下面の温度差を厳しく管理し、その平面度を適正にコ
ントロールすることは極めて重要な意味を持つ。

〔発明が解決しようとする問題点１ 本発明の課題は、定盤の上下面の温度差を制御すること
により、定盤の平面度を加工条件に応じて任意にコント
ａ−ルできるようにしだ平面研磨装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記ｙＪ題を解決するため、本発明においては。

回転自在の定盤の内部に冷却用のジャケットを設け、該
ジャケット内に冷却媒体を供給しながらワークを回転す
る定盤に圧接させて研磨するようにしたものにおいて、
上記定盤の上面及び下面の温度を検出する温度センサと
定盤の下面の温度を調節するヒータとを設け、これらの
温度センサ及びヒータを、温度センサにより測定される
定盤の上下面の温度差をヒータをコントロールすること
によって制御する制御装置に接続したことを特徴とする
ものである。

［作　用］ 回転する定盤の上面にワークが一定の圧力で圧接され、
該定盤によってそれが研磨加工される。

このとき、定盤のジャケットには、冷却媒体が１環的に
供給され、また、定盤の上下面の温度は温度センサで常
時測定されている。

ここで、研磨に伴う発熱によって定盤の上面の温度が上
昇し、上下面の温度差が変化する傾向を示した場合には
、Ｍ御装置でヒータがコントロールされることによって
定盤の下面の温度が上昇せしめられ、上記温度差が設定
値に保持される。

従って、温度差の変化による定盤の平面度の変化が防止
され、一定の条件下で研磨が行われることになる。

上記制御装置における温度差の設定値を変えることによ
り、力ａ工毎に、あるいは１つの加工サイクル中におけ
る特定時間ごとに定盤の平面度を任意にコントロールす
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図において、　１０は平面研磨装置の機体であって
、該機体１０に固定された受台１１には、定盤組立体１
２がベアリング１３を介して回転自在に支持されており
、該定盤組立体１２の上方には、機体ｌＯに固定された
エアシリンダ１５によって複数のプレッシャプレート１
４が昇降自在に支持され、該プレッシャプレート１４の
下面のマウンティングブロンク１４ａに貼着されたワー
ク１６が上記シリンダｌ５で定盤組立体１２に圧接され
て研磨されるようになっており、上記シリンダ１５は、
プレッシャプレート１４の昇降と加工圧の制御とを行う
空気圧調整弁１７を介して圧縮空気源１８に接続されて
いる。

上記定盤組立体１２は、上記ベアリング１３で支持され
た基板１９上にベース２０を固定し、該ベース２０上に
断熱プレート２１を取付けると共に、この断熱プレート
２１上に薄肉プレート状のヒータ２２と定盤２３とを順
次積層固定してなるもので、上記基板１９の中心から下
方に延びる駆動軸＋９ａが図示しないモータ等の駆動源
に連結されている。

上記定盤２３の内部には、冷却用のシャケ、ト２Ｂが形
成され、このジャケット２Ｂには、ワーク１６の研磨時
に、冷却媒体供給源２７から流量調整弁２８、供給側ロ
ータリージヨイント２９、駆動軸１９ａ内に嵌装された
パイプ３０、及び入口通孔３１を通じて水などの冷却媒
体が供給されると共に、該ジャケット２６内を循環した
冷却媒体が、出口通孔３２．駆動軸１３ａ内に形成され
た排出通路３３、及び排出側ロータリージヨイント３４
を通じて外部に排出されるようになっている。

上記定盤２３の上部には、該定盤２３の上面の温度を赤
外線などの放射を利用して検出する放射温度計等の温度
センサ３６が、機体１０の適宜位置に支持されて配設さ
れ、また、定盤２３の下部には、鎮定ｍ２３の下面の温
度を検出する白金抵抗温度計等からなる温度センサ３７
がヒータ２２との間に配設されており、これらの温度セ
ンサＨ，３７は、上記ヒータ２２、流量調整弁２８、及
び空気圧調整弁１７と共に制ｕ４装Ｍ３８に接続されて
いる。

上記制御装置３８は、第２図に具体的に示すように、温
度センサ３Ｂ、３７で測定された定ａ２３の上面温度と
下面温度とからそれらの温度差を求め、それを予め入力
されている設定値と比較する演算部４０、測定された定
盤上下面の温度やそれらの温度差と設定値との比較結果
などを表示する表示部４１、上記演算部４０における比
較結果に基づいて温２Ｉｌ器４３を制御し、測定温度差
と設定値との偏差が零になるようにサイリスタ４４を介
してヒータ２２をコントロールする制御器４２を備えて
おり、この制御器４２は、空気圧調整弁１７及び流量調
整弁２８を制御してシリンダ１５による加工圧及、びジ
ャケット２［１への冷却媒体の供給をもコントロールし
得るようになっている。

次に、上記構成を有する平面研磨装置の作用について説
明する。

プレッシャプレート１４の下面のマウンティングブロッ
ク１４ａに貼着されたワーク１６は、回転する定盤２３
の上面にシリンダ１５により一定の圧力で圧接され、該
定盤２３によって研磨加工される。このとき、定盤２３
のジャケット２６には、供給Ｒ２７から流量調整弁２８
を介して一定流量の冷却媒体が循環的に供給されており
、また、定盤の上面温度と下面温度は常時温度センサ３
Ｂ、３７で測定され、その測定結果が制御装置３８にお
ける演算部４０に入力されている。

いま、定盤２３の上下面の温度差が設定値に保持されて
いる状態から、研磨に伴なう発熱等によって定盤２３の
上面の温度が変化したり、または冷却水の水温変化によ
って定盤２３のと下面の温度が変化し、該上下面の温度
差が変化する傾向を示した場合には、制御装置３８によ
ってその温度差が次のようにしてコントロールされる。

即ち、上記制ｍ装置３８の演算部４０においては、温度
センサ３６，３７で測定された定盤２３の上面温度とド
面温度とからそれらの温度差が求められ、それが予め演
算部４０に入力されている設定値と比較される。そして
、その比較結果は制御器４２に入力され、また、測定さ
れた上面温度と下面温度、及び比較結果は表示部４１に
表示される。

上記制御器４２においては、上記比較結果から、測定温
度差と設定値との偏差が零になるように温調器４３を介
してサイリスタ４４が制御され、ヒータ２２が強弱にコ
ントロールされて定盤２３の下面温度が調整される。こ
れにより、定ｍ２３の上下面の温度差は常に一定（設定
値）に保持され、温度差の変化による定盤２３の平面度
の不必要な変化が防止されて該定盤２３は所定の平面度
に保たれ、ワーク１８は一定の条件で研磨されることに
なる。

従って、上記制御装置３８における温度差の設定値を凌
えることにより、加工毎に、あるいは１つの加工サイク
ル中における特定時間ごとに定盤の平面度を任意にコン
トロールすることができる。

なお、この設定値の変更は、自動的にまたは手動操作に
よって行うことができることはいうまでもない。

また、研磨加工中に定盤２３の上下面の温度やそれらの
温度差等に異常を来したとき、例えば、上面温度が特定
温度を越えたときに、制御器４２により空気圧ｙ４整弁
１７を制御してシリング１５による加工圧の減少や装置
の停止等の制御を行い、上面温度が再び特定温度内に復
帰したときにそれを解除するようにしておけば、ワーク
１６の損失が生じるのを防止することができる。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は、実際の加工サイクルにおける
冷却媒体及びヒータの通断の制御例と、それに伴う定盤
２３の上面温度の変化とを示すものである。この場合に
は、研磨加工の開始と共にヒータ２２がオンとなり、遅
れて冷却媒体の循環供給が開始されるようになっている
。そして、ｌサイクルの加工が終了する直前に冷却媒体
の供給が停止され、加工終了と共にヒータ２２がオフに
なるように設定されている。

而してこのように、冷却媒体の供給を加工開始より若干
遅らせることにより、定盤２３の上面が所定の加工温度
になるまでの時間を短縮することができ、また、加工サ
イクル間で冷却媒体の供給とヒータによる加熱とを共に
停止することにより。

その間で定盤上面の温度が下がり過ぎるのを防止し、次
の加工サイクルでの立ち上がりを早めることができる。

なお、上述したものはあくまで制御の一例であって、１
加工サイクル中の加工時間に対する冷却媒体及びヒータ
の通断の時期は、任意に設定できることはいうまでもな
い。

また、上記実施例では、温度センサ３ｆｉ、３７として
放射温度計や白金抵抗温度計等を使用しているが、その
他の任意の温度計を使用し得ることは勿論である。

［発明の効果］ このように、本発明の平面研磨装置によれば、定盤の上
下面の温度を常時監視してそれらの温度差を制御するこ
とにより定盤の平面度を管理できるようにしたので、上
記温度差の設定により定盤の平面度を加工条件に応じて
任意にｍ！ｌ！することができ、これによってワークを
高精度に精密研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部断面図、第２図は制御
装置の構成図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は装置の作動特性
図である。 １８目ワーク、２２０ヒータ、 ２３、・定盤、　　　　　２６・・ジャケット。 ３６．３７　・・温度センサ、３８・・制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転自在の定盤の内部に冷却用のジャケットを設け
   、該ジャケット内に冷却媒体を供給しながらワークを回
   転する定盤に圧接させて研磨するようにしたものにおい
   て、上記定盤の上面及び下面の温度を検出する温度セン
   サと定盤の下面の温度を調節するヒータとを設け、これ
   らの温度センサ及びヒータを、温度センサにより測定さ
   れる定盤の上下面の温度差をヒータをコントロールする
   ことによって制御する制御装置に接続したことを特徴と
   する平面研磨装置。