JPS639943B2

JPS639943B2 -

Info

Publication number: JPS639943B2
Application number: JP55048113A
Authority: JP
Inventors: Hatsuyuki Arai
Original assignee: SUPIIDO FUAMU KK
Current assignee: SUPIIDO FUAMU KK
Priority date: 1980-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1988-03-03
Also published as: JPS56146666A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はラツピング装置に関するものであ
る。

近年、半導体のさまざまな分野への応用につ
れ、ラツピングの仕上り精度は高度なものが要求
され、たとえばシリコンウエハの厚さのばらつ
き、各ロツト間のばらつきあるいは平面度などに
おいてその精度の高さが望まれる。また単にシリ
コンウエハにとどまらず、その他の半導体、フエ
ライト、水晶マスク用ガラス等もその例にもれ
ず、しかもこれらの被加工物は全般的に厚さが薄
く、かつ材質的にひじように硬く、脆弱なものが
多い。

従来これらの被加工物用のラツピング装置は、
上下定盤間に介在させたキヤリアの穴内に被加工
物を納め、この被加工物を上下定盤で挾んでこれ
らの定盤をたがいに反対方向に回転させ、さらに
キヤリアは太陽ギアとインターナルギアとの間で
自転および公転させて被加工物をラツピングして
いるが、この装置においてはラツプ砥粒の大き
さ、加工液の種類とこれらの混合比ならびに供給
量、定盤自重の変化に伴うラツプ加重の変化、回
転数、被加工物の前加工状態、あるいは上下定盤
の平面度等によつて被加工物の仕上り精度が影響
を受けるため、ラツピング時間の設定のみでは均
一な加工がひじように困難であつた。

これを改善するために上下定盤の回転数を設定
したり、上定盤の下降変化量をその外部から機械
的に測定するようにしているが、上下定盤の回転
数を設定するものにあつては上記問題点を完全に
解消することができず、また上定盤の下降変化量
を機械的に測定するものにあつては上定盤の裏面
精度に影響されること、すなわち測定精度に誤差
を生ずることからこれまた満足しうる結果が得ら
れなかつた。

したがつて精度の高い仕上り寸法が要求され、
かつ各ロツトを同一寸法に設定しなければならな
い場合、いきおい同一作業中に何回か機械を停止
させて上定盤を上昇させ、キヤリア内から被加工
物を取り出し、その都度その寸法を測定し、ふた
たび加工時間を設定して加工を行うという作業を
繰り返すことにより所定の寸法に仕上げなければ
ならなかつた。とくに被加工物が薄く、脆弱なば
あいには、その寸法を測定するに当つてその被加
工物を破損するおそれがあり、さらにこの種の機
械は特殊なばあいを除き、始動時に被加工物が破
損し易い上、同一作業工程においてその寸法測定
を繰り返すことにより破損頻度もおのずと高い割
合となる。それに伴つて一枚の被加工物が破損し
たりすると以下の工程におけるラツピング条件が
変化し、これによつて寸法管理をより困難にさせ
ていた。さらに同一の作業工程における一個の被
加工物の破損は他の被加工物をもすべて不良品に
してしまうおそれがあり、結果的に不良率および
製造原価の増大を招く欠点があつた。

この発明はこのような欠点を解消しようとする
もので、被加工物の厚さの変化を非接触で連続的
に検出する検出子を埋設した定盤とともに摩耗す
るにもかかわらずその検出機能に何ら支障を生じ
ない構成とし、その検出素子の出力と、あらかじ
め演算装置に記憶されたプログラムにしたがつて
上下定盤の被加工物に与える圧力および回転速度
を制御し、かつ被加工物の最終仕上り寸法まで連
続して加工するようにしたもので、経験的な時間
当りの研磨量等から加工時間を割り出して機械を
制御するものでなく、最終的に必要とされる被加
工物そのものの厚さにもとづいてラツピングを行
うものである。

以下図面によつてこの発明の一実施例について
説明する。

第１図および第２図において、上定盤１は下定
盤２と対向し、その上部はベアリング３を介して
支持軸４に連結されている。上定盤１と下定盤２
との間には複数の円板状のキヤリア５，５が挾ま
れ、このキヤリアには被加工物１５を収容する複
数の穴６，６が設けられ、さらにその外周縁には
ギア７を有している。上下定盤１，２の外側には
インターナルギア８が設けられ、このギアはキヤ
リア外周のギア７とかみ合うようにされている。
また上下定盤１，２の間の中心部には太陽ギア１
０が設けられ、このギアはインターナルギア８と
同様にキヤリア外周のギア７とかみ合うようにさ
れている。

そしてこれらの上下定盤１，２、インターナル
ギア８および太陽ギア１０は、それぞれ個別に回
転軸１１，１２，１３，１４に連結され、図に示
されてない駆動源たとえばモータにより回転され
る。このとき上定盤１と下定盤２とはたがいに反
対方向に回転され、さらに太陽ギア１０とインタ
ーナルギア８はたとえば下定盤２の回転方向と同
一方向に回転され、したがつて太陽ギア１０とイ
ンターナルギア８とかみ合うキヤリア５は自転し
ながら上定盤と反対方向に回転するようになされ
ている。

上定盤１の端部すなわちキヤリア５および被加
工物１５を避けた位置には検出子２０が下定盤２
に向けて絶縁物２０ｂを介して埋設されている。
この検出子はターンコイル、この実施例において
はワンターンコイルにより円筒状に形成されてい
る。即ち、検出子２０は、例えば銅製などの金属
板を円筒状にしたコイル構造２０ａとなつてい
る。したがつて、検出子２０は上定盤１とともに
摩耗し、また、摩耗しても検出機能に何ら支障を
生じない構造となつているのである。これは電気
磁気事象における円電流による磁界を成立させる
一般法則にもとづいている。すなわち第４図に示
すように半径ｒ〔Ｍ〕の円形コイルにｉ〔Ａ〕の一
定電流を通電し、コイルの円周上の微少部分Δl
によつてコイルの中心０点に発生する磁界の強さ
ΔHは、ビオ・サバールの法則により ΔH＝iΔl／4πr²〔AT／Ｍ〕 …(1) となる。よつてコイルの全長から発生する磁界の
強さH₀は H₀＝ｉ／4πr²〓Δl＝ｉ／4πr²・2πr ＝ｉ／2r〔AT／Ｍ〕 …(2) ここでコイルの巻数をＮとすれば H₀＝iN／2r〔AT／Ｍ〕 …(3) したがつて式(3)に示すように磁界の強さH₀は、
もし電流ｉを一定、またコイルの巻数を一定とす
ればコイルの中心からの距離ｒにのみ左右される
ことになる。

よつてこの発明における検出子は、この物理現
象からの式３を基本方式としてラツピング装置に
おける定寸装置を構成するための厚さ検出子に応
用している。

第５図はこの検出子による渦電流発生の基本概
念を示している。図に示すように発振器を伴い、
そのインダクタンスＬを持つコイルＣから発生す
る磁力線をM₁とし、この磁力線と交差する金属
板を考えると、この金属板上にはこれを通過する
磁力線M₁によつて渦電流Ｉが発生する。したが
つてこの電流Ｉによつてさらに磁力線M₂が発生
するがその向きは右ねじの法則によつて磁力線
M₁と逆方向すなわち磁力線M₁に逆らう方向に発
生する。このことはコイルＣのもつインダクタン
スＬが見かけ上増加することとなり、この変化は
金属板の材料や対象物の位置等によつて生ずるも
のである。

そして上記検出子２０は集電環２５を介して発
振器２１に接続され、同時に検波器２２と接続さ
れている。さらに集電環２５はラツピング装置の
上定盤１の指示軸４に固定した固定輪２６と、こ
れと摺接する摺動子２７とにより構成されてい
る。また検波器２２は、増幅器２３、検出子２０
からの出力すなわち検出子２０と下定盤２との距
離などを表示するデイジタル表示機能をもつ、マ
イクロコンピユーターからなる演算装置２８およ
びラツプ制御装置２９に接続されている。

上記構成におけるこの発明のラツピング装置の
作動は、被加工物１５を下定盤２上に載置したキ
ヤリア５の穴６，６内に収容し、さらに上定盤１
とによつて挾まれ、この状態で上下定盤１，２、
インターナルギア８、および太陽ギア１０がモー
タにより回転され、これらの回転によつてキヤリ
ア５，５は自転しながら公転し、これによつて被
加工物１５はラツピングされる。このとき被加工
物１５の厚さすなわち上下定盤１，２間の距離は
検出子２０のコイルに発振器２１からの高周波電
流を流し、金属性被測定物、この発明においては
下定盤２が近づいてくると、コイルから発生した
磁力線HAによつて下定盤２に渦電流が誘起され
る。この渦電流はさらに磁力線HBを誘起させ、
これによつてコイルのインダクタンスが見かけ上
の変化を生ずる。この変化は検出子２０に接近し
てくる下定盤２との距離によつて一定の値となる
ことにより、このインダクタンスの変化はコイル
に誘起される電圧の変化として検出され、その値
は検波回路２２および増幅器２３を通して、デイ
ジタル表示機能をもつマイクロコンピユーターか
らなる演算装置２８によつてデイジタル表示され
るとともに、この装置内で演算処理され、情報が
ラツプ制御装置２９に伝達される。

第６図は演算装置２８のプログラムをフローチ
ヤートで示したもので、演算装置２８にあらかじ
め被加工物の最終仕上り寸法および上下定盤１，
２間の距離を記憶させておき、ラツピング装置を
始動させる。そして最初に設定された時間内で、
たとえば第７図ロのＢ点に至るまでまず回転数を
増加させる。このとき被加工物１５，１５に対す
る圧力はレギユレータ等によつて低い圧力たとえ
ば第７図イに示すように圧力P₁に設定され、被
加工物１５，１５の初期に存在する厚さのばらつ
きに起因する割れや欠け等を防ぐようにしてい
る。これは被加工物にばらつきがあると厚い被加
工物１５は集中荷重を受け、これによつて上述の
割れや欠けの原因となるからである。このときの
圧力設定をとし、同時にこのときの回転数すな
わち回転速度とする。したがつて圧力設定、
回転速度の状態は所定の時間たとえば第６図の
ステツプS₄に至るまで継続し、この間上下定盤
１，２間の最初の距離と、変化した距離とを比較
する。

たとえばステツプS₁において被加工物にＡ〔μ〕
のばらつきがあつたばあい、ステツプS₄で演算装
置２８にＡ〔μ〕の指令をあらかじめ記憶させて
おき、最初の厚さと第７図のＣ点付近における厚
さとの差がＡ〔μ〕より大きいか等しいとき、次
のステツプに移行する。もしその差がＡ〔μ〕よ
りも小さいばあいにはその結果がＡ〔μ〕より大
きいか等しい値になるまでステツプS₃の動作を行
うようステツプS₃に返す。そして結果がＡ〔μ〕
より大きいか等しいばあいには被加工物１５，１
５は全体的にほぼ等しい厚さになつたものとみな
されることができるので、ステツプS₅すなわち回
転速度、圧力設定によつて第７図Ｃ−Ｄ間に
おける回転数RPM₂および圧力P₂に移行し、加工
時間の短縮を図る。ここでは、この時点における
寸法から最終仕上り寸法を差し引いた値が、あら
かじめ演算装置に記憶させてある値たとえばＢ
〔μ〕より小さければ再度S₅すなわち回転速度、
圧力設定に戻し、もし等しいかその差が大きけ
れば被加工物の加工変質層を減少させ、かつ平面
度を向上させるためにステツプS₇に移行させる。
ステツプS₇すなわち第７図のＤ−Ｅ間において加
工後、さらに現在の厚さと比較して最終寸法より
たとえばＣ〔μ〕厚い時点から第７図Ｅ−Ｆ間の
作業をさせるためのステツプS₉、S₁₀に移行し、
ステツプS₁₁を通して比較をし、ステツプS₁₁にお
ける最終仕上り寸法検出時に結果が最終仕上り寸
法と等しければラツピング装置を停止させ、もし
大きければステツプS₉，S₁₀に戻し、同じ作業を
繰り返し、そして最終仕上り寸法時点において装
置を停止させる。

この発明によれば、上下定盤１，２間の距離を
検出子２０によつて連続的に非接触で検出するよ
うにしているので、従来のもののように作業中に
装置を何回か停止させ、その時点の寸法から次の
加工時間を経験的に割り出し、最終仕上り寸法を
得る必要はなく、連続的に行うことができ、これ
によつて被加工物の不良率の減少および製造原価
の低減を図ることができる。したがつて最終仕上
り寸法が同一であれば、作業者は加工時間に何ら
注意を払う必要はなく、単に被加工物の挿入およ
び取り出しのみの作業をすればよく、いきおい１
人で操作する装置の台数も増大できる利点があ
る。また、もし最終仕上り寸法が異なるばあいに
おいても、演算装置に与える指令により、その寸
法精度を得ることが可能である。さらに定盤に埋
設された検出子２０はその定盤とともに摩耗して
もよい構造に形成されているため、その下端と下
定盤との距離が小さくでき、それだけ検出機能が
良好になるとともに、長期の使用により定盤が摩
耗しても上下定盤間の距離を正確に検出すること
ができ、その検出機能に何ら支障を生じない等
数々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示した第２図イ
−イ線に沿う正断面図、第２図は上定盤を取り除
いて示す平面図、第３図は検出子の正断面図、第
４図はビオ、サバールの法則を示す図、第５図は
渦電流発生の基本概念を示す図、第６図は演算装
置のプログラムを示すフローチヤート、第７図イ
は作業時間と圧力設定の関係を示すグラフ、同図
ロは作業時間と回転速度との関係を示すグラフで
ある。１……上定盤、２……下定盤、３……ベアリン
グ、４……支持軸、５……キヤリア、６……穴、
７……ギア、８……インターナルギア、１０……
太陽ギア、１１，１２，１３，１４……回転軸、
１５……被加工物、２０……検出子、２１……発
振器、２２……検波器、２３……増幅器、２５…
…集電環、２６……固定輪、２７……摺動子、２
８……演算装置、２９……ラツプ制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１上下定盤と、これらの定盤間において、イン
ターナルギアおよび太陽ギアとかみ合うキヤリ
ア、およびこれらを駆動する駆動源とを備え、上
記上下定盤、インターナルギアおよび太陽ギアを
回転させることにより、上記キヤリアを自転およ
び公転させ、このキヤリアに回転自在に保持され
た被加工物をラツピングする装置において、上定
盤の端部に、絶縁物を介して、金属板を円筒状に
した構造のワンターンコイルを埋め込み、この検
出子と発振器および検波器とを、上定盤の支持軸
に設けた集電環を介して接続するとともに、上記
検波器に接続して、あらかじめ記憶されたプログ
ラムにしたがつて、上記上下定盤の被加工物に与
える圧力および回転速度を制御する演算装置とラ
ツプ制御装置とを設けたことを特徴とするラツピ
ング装置。